Duha

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. ledna 2022; kontroly vyžadují 27 úprav .

Duha  je atmosférický , optický a meteorologický jev pozorovaný při osvětlení jasným zdrojem světla (v přírodě sluncem nebo měsícem - viz lunární duha ) mnoha kapek vody ( déšť nebo mlha ). Duha vypadá jako vícebarevný oblouk nebo kruh složený z barev viditelného spektra (od vnějšího okraje: červená , oranžová , žlutá , zelená , modrá , indigová , fialová). Toto je sedm barev, které se v ruské kultuře obvykle rozlišují v duze (případně po Newtonovi, viz níže ), ale je třeba mít na paměti, že ve skutečnosti je spektrum spojité a jeho barvy hladce přecházejí jedna v druhou prostřednictvím mnoha přechodných odstíny .

Střed kruhu popsaného duhou leží na přímce procházející pozorovatelem a sluncem v antisolárním bodě [1] ; Slunce je vždy za pozorovatelem. Poloměr rohu kružnice je 42 stupňů [1] . Pro pozorovatele na zemi vypadá duha obvykle jako oblouk kruhu , čím níže je slunce nad obzorem, tím blíže je oblouk k polovině kruhu a výška vrcholu duhy nad zemí je 42 stupně. Čím vyšší je pozorovací bod, tím plnější je oblouk (můžete také vidět celý kruh z letadla ). Když Slunce vystoupí nad 42 stupňů nad obzor, kruh možného výskytu duhy je pod úrovní terénu a pozorovatel umístěný na jeho povrchu duhu nevidí [2] . K duze se nelze přiblížit, stejně jako k horizontu [3] . Při pohledu z vysokého bodu je možné pozorovat kruhovou duhu.

Fyzika duhy

Duha nastane, když se sluneční světlo láme a odráží kapkami vody ( déšť nebo mlha ) vznášející se v atmosféře . Tyto kapičky vychylují světlo různých barev různými způsoby ( index lomu vody pro světlo s delší vlnovou délkou (červené) je menší než pro světlo s krátkou vlnovou délkou (fialové), takže červené světlo se odchyluje nejméně - o 137 ° 30 ', a nejvíce fialové silně vychýlen o 139° dvacet'). V důsledku toho se bílé světlo rozloží na spektrum . Pozorovatel stojící zády ke zdroji světla vidí pestrobarevnou záři, která přichází z vesmíru podél soustředných kružnic (oblouků).

Duha je žíravina , která se objeví na kulové kapce při lomu a odrazu (uvnitř ní) planparalelního paprsku světla. Jak je znázorněno na obrázku pro paprsek monochromatického světla , odražené světlo má maximální intenzitu pro určitý úhel mezi zdrojem, kapkou a pozorovatelem. Toto maximum je velmi "ostré": většina světla vychází z kapky a otáčí se téměř přesně ve stejném úhlu. Jde o to, že úhel, pod kterým odražený a lomený paprsek opustí kapku, závisí nemonotónně na vzdálenosti od dopadajícího (počátečního) paprsku k ose s ním rovnoběžné a procházející středem kapky. Tato závislost má hladký extrém . Proto se většina kapky světla rozvine přesně pod tímto úhlem a v jeho blízkosti. Hodnoty tohoto úhlu se mírně liší pro různé indexy lomu odpovídající paprskům různých barev. V tomto úhlu dochází k odrazu-lomu maximálního jasu, který tvoří (z různých kapek) duhu; „jasné“ paprsky z různých kapek tvoří kužel s vrcholem v zornici pozorovatele a osou procházející pozorovatelem a sluncem [4] .

Pro jeden odraz uvnitř kapky má takový úhel jednu hodnotu, pro dva - další atd. To odpovídá primární (duha prvního řádu), sekundární (duha druhého řádu) atd. duze. Primární je nejjasnější, odebírá většinu světla z kapky. V přírodě nejsou duhy řádu větší než druhá obvykle vidět, protože jsou velmi slabé.

Nejčastěji pozorovaná primární duha , ve které světlo prochází jedním vnitřním odrazem. Dráha paprsků je znázorněna na obrázku vpravo nahoře. V primární duze je červená barva mimo oblouk, její úhlový poloměr je 40-42°.

Někdy můžete kolem prvního vidět další, méně jasnou duhu. Jedná se o sekundární duhu , která je tvořena světlem odraženým v kapkách dvakrát . V sekundární duze je „převrácené“ pořadí barev na vnější straně fialové , uvnitř červené. Úhlový poloměr sekundární duhy je 50-53°. Obloha mezi dvěma duhami je obvykle výrazně tmavší, tato oblast se nazývá Alexandrův pruh .

Vzhled duhy třetího řádu v přírodních podmínkách je extrémně vzácný. Předpokládá se, že za posledních 250 let vzniklo pouze pět vědeckých zpráv o pozorování tohoto jevu [5] . Zároveň díky použití speciálních metod fotografování a následného zpracování získaných fotografií je možné registrovat duhy čtvrtého [6] , pátého [7] a podle očekávání dokonce i sedmého [8] řádu .

V laboratorních podmínkách je možné získat duhy mnohem vyšších řádů. Takže v článku publikovaném v roce 1998 bylo uvedeno, že autoři pomocí laserového záření získali duhu dvoustého řádu [9] .

Světlo primární duhy je polarizováno o 96 % po směru oblouku [10] , sekundární o 90 %.

Za jasné měsíční noci můžete také vidět duhu z Měsíce . Vzhledem k tomu, že receptory lidského oka , které pracují při slabém osvětlení – „ tyčinky “ – nevnímají barvy , vypadá měsíční duha bělavě; čím jasnější je světlo, tím „barevnější“ je duha ( do jejího vnímání jsou zahrnuty barevné receptory - „ čípky “).

Efektní duhy

Nejčastěji je pozorován jednoduchý duhový oblouk, ale je známo mnoho dalších optických jevů, které se vyskytují z podobných důvodů nebo vypadají podobně. Například mlhavá (bílá) duha , která se vyskytuje na velmi malých kapkách mlhy, a ohnivá duha (typ svatozáře ), která se vyskytuje na cirrových oblacích . Vypadá to jako duha a slabé parhelium  - halo na 22° vlevo a vpravo od slunce. V noci můžete vidět měsíční duhu .

Když se nad vodní hladinou ( nebo nad jinou odraznou plochou, např. mokrým pískem [11] ) objeví duha , může nastat tzv. odražená duha [12] .  Objevuje se [13] , když se sluneční světlo odráží od hladiny vody před dopadem na dešťové kapky, kde dochází k lomu. Vodní plocha by měla být dostatečně velká, klidná a blízko dešťové stěny. Vzhledem k velkému počtu podmínek je odražená duha vzácným jevem.

Odražená duha překročí hlavní duhu na úrovni horizontu a poté ji přejde. Jelikož se sluneční světlo předem odráží od vody, jas odražené duhy je nižší než ten hlavní.

Duhové jevy

Za určitých okolností můžete vidět dvojitou, obrácenou nebo dokonce prstencovou duhu. Ve skutečnosti se jedná o jevy jiného procesu - lom světla v ledových krystalech rozptýlených v atmosféře, a patří do halo [14] . Aby se na obloze objevila obrácená duha (oblouk blízko zenitu, zenitový oblouk  - jeden z typů halo ), jsou nutné specifické povětrnostní podmínky, které jsou charakteristické pro severní a jižní pól. Obrácená duha vzniká lomem světla procházejícího rampouchy tenké clony mraků ve výšce 7-8 tisíc metrů. Barvy v takové duze jsou také obrácené: fialová je nahoře a červená je dole.

Historie výzkumu

Perský astronom Qutb ad-Din ash-Shirazi ( 1236-1311 ) a možná jeho student Kamal ad-Din al-Farisi [ ( 1260-1320 ) byli zřejmě první, kdo podal poměrně přesné vysvětlení jevu [ 15] . Přibližně ve stejnou dobu navrhli podobné vysvětlení duhy německý vědec Dieter z Freiburgu a anglický teolog Roger Bacon .

Obecný fyzický obraz duhy popsal v roce 1611 Mark Antony de Dominis v knize „ De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride “ [16] . Na základě experimentálních pozorování dospěl k závěru, že duha vzniká jako výsledek odrazu od vnitřního povrchu kapky deště a dvojího lomu – při vstupu do kapky a výstupu z ní [17] .

René Descartes podal úplnější vysvětlení duhy v roce 1637 v Rozpravě o metodě (část Meteory, kapitola O duze) [18] [19] . Po zvážení dráhy 10 tisíc paprsků v kapce zjistil, že paprsky od 8500 do 8600 vycházejí pod stejným úhlem 41,5 stupňů k jejich původnímu směru, a proto je tento úhel pro paprsky převládající [18] [3 ] . Také zjistil, že sekundární duha vzniká jako výsledek dvou lomů a dvou odrazů [20] a v tomto případě paprsky vystupují z kapky převážně pod úhlem 51-52 stupňů k původnímu směru [18] .

I. Newton v pojednání „Optika“ doplnil teorii Descarta a de Dominise o vysvětlení příčin vzniku barev duhy a opačného pořadí uspořádání barev v primární a sekundární duze [21] . Newton rozlišil sedm barev: červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, modrou, indigovou a fialovou [21] .

Přestože je vícebarevné spektrum duhy spojité, v mnoha zemích je v něm 7 nebo 6 (například v anglicky mluvících zemích [22] ) barev. Předpokládá se, že Newton byl první, kdo si vybral číslo 7.

Mnemotechnické fráze

Barvy v duze jsou uspořádány v sekvenci odpovídající spektru viditelného světla. V ruštině existují mnemotechnické fráze pro zapamatování, v pořadí od červené (viditelné světlo s nejdelší vlnovou délkou) po fialovou (viditelné světlo s nejkratší vlnovou délkou):

Fráze jsou akrostichem [24] , kde počáteční písmeno každého slova odpovídá počátečnímu písmenu jména určité barvy.

V angličtině se používá zkratka Roy G. Biv , která se skládá z počátečních písmen květin.

Duha v historii, mytologii a kultuře

Duha a související pojmy

Duha jako symbol

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 Zvereva, 1988 , str. 38.
  2. ↑ Minnart M. Světlo a barva v přírodě. - M .: "Nauka", 1969. - S. 182. - 344 s.
  3. ↑ 1 2 Kdo vytváří duhu? (Fragment z knihy Ya. E. Geguzin „Kapka“) // Věda a život . - 2016. - č. 10 . - S. 73-75 .
  4. ↑ Můžete vidět (na obrázku je to dobře vidět), že do vnitřní oblasti kužele také vstupuje značné množství světla odraženého a lomeného v kapkách. A ačkoliv v této oblasti není žádné ostré maximum intenzity, díky čemuž je světlo v ní prakticky bez barvy, celkové množství světla sem vstupující je poměrně velké. Při pozorování (a na fotografiích) si často můžete všimnout, že obloha (stejně jako krajina a vše obecně) uvnitř duhového oblouku je znatelně světlejší.
  5. ↑ Od mýtu k realitě: fotografie dokazují existenci trojité duhy Archivováno 24. září 2015 na Wayback Machine  – článek na webu The Optical Society (OSA)
  6. ↑ Theusner M. Fotografické pozorování přirozené duhy čtvrtého řádu  //  Aplikovaná optika. - 2011. - Sv. 50, č. 28 . -P.F129-F133. - doi : 10.1364/AO.50.00F129 .
  7. ↑ Edens HE Fotografické pozorování přirozené duhy pátého řádu  //  Applied Optics. - 2015. - Sv. 54, č.p. 4 . - P.B26-B34. - doi : 10.1364/AO.54.000B26 .
  8. ↑ Edens HE, Können GP Pravděpodobná fotografická detekce přirozené duhy sedmého řádu  //  Aplikovaná optika. - 2015. - Sv. 54, č.p. 4 . - P.B93-B96. - doi : 10.1364/AO.54.000B93 .
  9. ↑ Ng PH, Tse MY, Lee WK Pozorování duh vysokého řádu tvořeného kapkou přívěsku  //  Journal of Optical Society of America B. - 1998. - Vol. 15, č. 11 . - S. 2782-2787.
  10. ↑ Duha – polarizovaný oblouk? . Získáno 21. července 2013. Archivováno z originálu 9. září 2013.
  11. ↑ Reflection Rainbows . Získáno 20. října 2015. Archivováno z originálu 23. září 2015.
  12. ↑ Reflection Bow Formation . Získáno 20. října 2015. Archivováno z originálu 23. září 2015.
  13. ↑ Jak se objevuje duha (nepřístupný odkaz) . Staženo 9. dubna 2018. Archivováno z originálu 9. dubna 2018. 
  14. ↑ http://ice-halo.net/theory Archivováno 5. května 2012 na Wayback Machine Jak rozeznat svatozář od duhy
  15. ↑ Životopis Al-Farisiho . Získáno 24. května 2006. Archivováno z originálu dne 21. července 2017.
  16. ↑ De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride Archivováno 10. srpna 2016 na Wayback Machine v knihovně Google
  17. ↑ Objev, který učinil biskup Antonio de Dominis ze Spalatro // Encyclopædia Britannica: aneb Slovník umění, věd a různé literatury. - Edinburgh: Vytištěno pro A. Bella a C. MacFarquhara, 1797. - Sv. 13. - S. 320-321.  (Angličtina)
  18. ↑ 1 2 3 Golin G. M., Filonovich S. R. O duze  / R. Descartes // Klasici fyzikální vědy (od starověku do počátku 20. století): Referenční kniha. - M .  : Vyšší škola , 1989. - S. 67-72. — 576 s. — 50 000 výtisků.  — ISBN 5-06-000058-3 .
  19. ↑ René Descartes. De l'arc-en-ciel  // Discours de la methode. - Paříž, 1657. - S. 250-271.
  20. ↑ Trifonov E. D. Ještě jednou o duze  // Soros Educational Journal. - 2000. - T. 6 , č. 7 . - S. 53-54 .
  21. ↑ 1 2 Newton I. Optika aneb pojednání o odrazech, lomech, ohybech a barvách světla / Přeložil Vavilov S.I. - 2. vyd. - M .: Stát. Nakladatelství technické a teoretické literatury , 1954. - S. 131. - 367 s. - (série "Klasika přírodních věd").
  22. ↑ O počtu barev v duze . Získáno 17. dubna 2022. Archivováno z originálu dne 12. června 2021.
  23. ↑ James Joyce. "Ulysses". Svazek II Archivováno 13. července 2020 ve Wayback Machine v knihovně Google
  24. ↑ Guy Lefrancois. Aplikovaná pedagogická psychologie . - Petrohrad. : Prime Eurosign, 2003. - S. 144. - 416 s. - (Projekt "Hlavní učebnice"). — ISBN 5938780896 .
  25. ↑ Levkievskaya E.E. Mýty ruského lidu. - M .: Astrel, 2000. - S. 90. - 528 s. - (Mýty národů světa). — ISBN 5-17-002811-3 .
  26. ↑ Symboly archivovány 27. března 2013. . // Encyklopedie gayů, lesbiček, bisexuálů, transgenderů a queer kultury  (v angličtině)  (přístup 2. dubna 2011)

Literatura

V ruštině

V angličtině

Odkazy

V ruštině

V angličtině

  Přejděte na položku Wikidata  Tematické stránky
Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích