Радуга
КакОднаждыЖак-ЗвонарьГоловойСвалилФонарь.
(с) Мнемонический акростих в русском языке.
В одном уютном провинциальном городке жил-был Жак. За ним держалась слава деревенского простачка, ничего не смыслящего в бизнесе и предпринимательстве. Оно и не удивительно, ведь наш герой действительно родился и вырос в сельской местности, и, привыкший к тамошней четкой посезонной размеренности жизни, никак не поспевал за хаотичной непредсказуемостью суеты в пусть и небольшом, но все же городе. Конечно, понаблюдай Жак за ней повнимательней, он бы и в этом водовороте событий нашел бы свои посезонные закономерности, но наш герой предпочитал наблюдать из окна своей комнатки за природными явлениями, которые по тропе ностальгии о счастливом детстве возвращали его обратно в любимое село.
Его любимым природным явлением являлась радуга. После переезда в город для обучения науке физике – такая у него была мечта с раннего детства - Жак вынужден был найти работу, чтобы оплачивать комнату на постоялом дворе и уроки с ученым мужем. И чем меньше звуков были способны различить его уши, контуженные грохотом колокольного звона, тем звонче в его голове играла музыка знания. В том числе и про радугу. Что же узнал наш герой?
Как. Красной нитью в параграфе по оптике в старинном фолианте шла речь про то, что для возникновения радуги на небосводе необходимо одновременное соблюдение двух условий: наличия в атмосфере капелек воды и процесс наличие источника света, на них льющегося. В их роли могут выступать как дождь или туман в дуэте с солнцем, так и поливочный шланг в паре с фонариком, или водопад и яркий прожектор.Капельки по-разному отклоняют белый свет с разной длиной волны, в результате чего он разлагается в спектр (распределение значений физической величины).
Радуга формируется сферическими каплями воды. Первое, что уяснил Жак – что капли воды никогда не имеет форму слезинки, какими традиционно изображаются в детских книжках. Благодаря поверхностному натяжению воды они всегда круглые, а при достаточном объеме при падении с высоты из-за сопротивления воздуха и вовсе приобретают приплюснутую снизу форму.
При столкновении луча с каплей, одна его часть отражается от ее поверхности, а другая проходит внутрь, испытав при этом небольшое преломление (изменение угла своего направления). Дойдя до противоположной стороны водяного шарика, сказка повторяется: часть оставшегося света покидает ее пределы, испытав при этом преломление, а часть отражается внутрь капли. Угол, образованный между направлением преломленного света и направлением первоначального луча, называется углом отклонения. При проникновении луча в каплю на достаточном расстоянии он ее геометрического центра, этот угол достигает значения, называемого "минимальным углом отклонения». Оно составляет 137,5 ̊. Если измерить угол от центра радуги, для чего от 180 ̊ надо отнять 137,5 ̊, то для красного света он будет составлять 42,5 ̊. При этом угле отраженный и преломленный в каплях воды свет становится максимально ярким. Цвета этого света и составляют радугу. Закавыка в том, что разные цвета имеют разные длины волны (красный – самую длинную, синий – самую короткую), а также немного различный угол преломления. У красного света этот угол меньше, чем у синего, поэтому красная полоса в радуге находится на внешней стороне оптической тарелки.«Какой такой тарелки?» - справедливо спросит читатель. Мы вернемся к этому вопросу в следующей главе при рассказе о последующих буквах акростиха.
Однажды. Или «когда». В какое время суток, и при каких условиях можно наблюдать радугу? Ответ на первую часть этого вопроса наблюдательный Жак мог дать и сам, проанализировав свой визуальный опыт: когда солнце расположено невысоко над горизонтом (то есть утром или вечером) и после или во время дождя. Но ученый муж, дающий нашему герою уроки физики, смог пролить свет на причины такого поведения света. Лучи, формирующие радугу, формируют конус. Его вершина находится в глазу наблюдателя, а его ось параллельна лучам света и направлена в антисолнечную точку. Эта воображаемая точка на небе, расположенная с противоположной стороны от положения солнца на небе. Таким образом, она всегда находится ниже линии горизонта. Поэтому если светило поднимется выше 42 ̊ то радуги никто увидеть не сможет. Чем выше солнце, тем ниже радуга. Но ее, тем не менее, можно увидеть и вполдень, если забраться на высокую гору или оседлать железную птицу. Причем с такого ракурса смельчак может быть вознагражден за свою храбрость видом на полное радужное кольцо, а не только его половинку (или и того меньше)