«Загадки» природы

Рис. 28. Рисунок показывает, почему мы видим в радуге цветные полосы, расположенные всегда в одном порядке.

Взгляните на рисунок 28. В капле дождя меньше всего преломляются лучи красного цвета, сильнее всего – фиолетовые лучи. Отсюда понятно, что от капель, расположенных по самому внешнему кольцу радуги, в глаза наблюдателя попадут только красные лучи (см. рис. 28). Наоборот, капли, расположенные по внутреннему кольцу радуги, пошлют в наши глаза фиолетовые лучи; все другие лучи упадут ниже. От капель, находящихся вне радужной полосы, мы не получим ничего. Все отраженные и преломленные этими каплями лучи не попадут в наши глаза, они будут проходить выше, ниже или в стороне. И, наконец, от капель дождя, расположенных между каплями, лежащими на внутреннем и на внешнем кольце радужной полосы, в наши глаза будут попадать все другие лучи спектра – желтые и оранжевые, синие и зеленые.

Если мы возьмем вертикальный ряд капелек, расположенных в -воздухе там, где мы видим радугу (см. рис. 28), самая верхняя из этих капелек пошлет в наш глаз красный луч. От капельки, лежащей ниже, мы увидим отраженный оранжевый луч. Следующие капельки дадут лучи – желтый, зеленый, голубой, синий. От самой нижней капли, находящейся в области радужной полосы, в глаз наблюдателя упадет фиолетовый луч.

Такое же отражение дадут и все другие капли дождя, находящиеся в воздухе в одинаковом отношении к Солнцу и к наблюдателю. А такие капли, как говорилось выше, располагаются по окружности.

Мириады этих капелек посылают в глаза наблюдателя множество разноцветных лучей. Сливаясь, лучи и создают впечатление ярких цветных дуг – от красной до фиолетовой, как бы вложенных одна в другую. Мы видим многокрасочный воздушный призрак – радугу.

Каждый из нас видит на небе свою радугу. Отойдите несколько в сторону – и радужная полоса передвинется вместе с вами; вы увидите радугу в новых каплях.

Замечено, что яркость радуги меняется в зависимости от того, какое количество дождевых капель находится в воздухе, и от величины этих капель. Радуга тем ярче, чем крупнее капли дождя. Вспомните, как ярка радуга при летнем дожде, когда падают частые, крупные капли.

От величины дождевых капель зависит также и вид радуги. Когда в воздухе находятся более крупные дождевые капли, в радуге ярко выделяются зеленая и фиолетовая полосы. Хорошо видна также красная полоса. Более мелкие капли дают радугу, в которой выделяется желтый цвет. Когда радугу образуют совсем мелкие капельки– диаметром не более 0,03 миллиметра, в ней появляется белая полоса, а сама радужная полоса выглядит шире.

Но возникает еще один вопрос. Все объяснение радуги мы дали так, как будто дождевые капли висят в воздухе, а не падают, как будто они находятся на одних и тех же местах, а не меняют каждое мгновение свое положение в пространстве. А на самом деле капли дождя падают на землю, не задерживаясь где-либо в воздухе хотя бы на одну секунду.

Вспомните об одной замечательной особенности наших глаз. Когда низко над землей летит самолет, мы видим его вращающийся пропеллер в виде полного круга. Если в темноте быстро вращать перед собой тлеющую лучину, можно увидеть замкнутый огненный круг. Посмотрите на ярко горящую лампочку и закройте быстро глаза. Изображение этой лампы вы будете видеть еще некоторое время и после того, как закроете глаза.

Примеры говорят вот о чем: изображения, попадающие в наш глаз, задерживаются в нем на какой-то короткий промежуток времени. В течение этого времени изображение предмета сохраняется в нашем сознании.

Установлено, что человек сохраняет зрительное впечатление около 0,1 секунды. Эта особенность наших глаз положена в основу работы кино. Когда демонстрируется кинокартина, на экране быстро сменяются отдельные неподвижные кадры. Каждый кадр появляется на экране примерно всего на одну двадцатую долю секунды и тут же сменяется следующим. Так как промежуток времени, разделяющий одно зрительное впечатление от другого, не превышает в этом случае 0,1 доли секунды, изображения отдельных кадров сливаются в одно непрерывно движущееся. Не успевает в нашем мозгу исчезнуть одно изображение, как на него уже накладывается другое.

Эта особенность наших глаз и позволяет видеть на небе радугу.

От капли, находящейся в воздухе там, где возникает радуга, падает в глаз наблюдателя какой-либо один цветной луч – синий, зеленый, красный и т. д. Это происходит лишь в короткий миг. В следующее мгновение эта капля уже опустится ниже. Но тут же ее заменяет другая капля, падающая сверху. Еще через мгновение эта капля уходит вниз, а на ее месте появляется новая и т. д.

Из дождевого облака выпадает огромное количество капель. В полосе дождя в каждой точке пространства непрерывно находятся дождевые капли. Они настолько быстро сменяют в каждой точке одна другую, что мгновенные лучи, попадающие от них в глаза наблюдателя, сливаются в один, постоянный. Получается, как в кино: ряд мелькающих на экране изображений сливается в одну картину. В кино отдельные кадры, идущие друг за другом, постепенно изменяются. На одном кадре, например, человек стоит у окна с опущенными руками, на следующем кадре – его правая рука уже немного приподнята, на третьем кадре – эта рука поднята еще больше и т. д., и на каком-то кадре изображен человек, уже открывающий окно. Когда все эти кадры быстро сменяют друг друга на экране, мы видим, как неподвижные фотографии человека «оживают» – человек поднимает руку и открывает окно.

В радуге нет таких постепенно изменяющихся картин. От каждой капли, находящейся в радужной полосе, в наши глаза падает какой-то один определенный луч. Каждое мгновение эти капли заменяются новыми, но и от них в глаза наблюдателя посылаются те же самые лучи. Таким образом, мы видим долгое время неизменяющуюся радужную полосу. Получается такая же картина, как если бы капли в воздухе висели на одних и тех же местах, а не падали на землю.

Так наука объясняет это красивое природное явление. Вызывается оно самыми естественными причинами.

В давно прошедшие времена, когда знание природы было очень невелико, радугу считали «божьим знамением» о том, что дождя больше не будет.

Следы поверья сохранились до наших дней. Еще и теперь некоторые думают, что радуга на небе – знак того, что дождь прошел и больше его не будет. Но примета несостоятельна. Радуга бывает и до дождя, и во время дождя, и после того, как дождь прошел.

Одним из первых людей, который дал научное объяснение появления радуги, был итальянский ученый Доминис. Это было в начале XVII века. Церковь в те времена жестоко расправлялась со всеми, кто пытался объяснить явления природы естественными причинами, не прибегая к помощи сверхъестественных сил. Поплатился за это и Доминис. Он был отлучен от церкви, объявлен вне закона и брошен в тюрьму. В ней он и умер. Труп ученого был сожжен вместе с его трудами.

На небе можно видеть иногда не одну, а две, три и более радуг.

Как они возникают?

Посмотрите на рисунок 29. На нем показано двойное полное внутреннее отражение солнечных лучей в капле воды. В отличие от случая, изображенного на рисунке 27, здесь луч света дважды отражается от внутренней стенки капли и при этом также разлагается в спектр.

Двойная радуга имеет вид двух радужных дуг, расположенных одна над другой (рис. 30). Цвета в этих радугах располагаются как бы в обратном порядке: если у нижней радуги ее верхняя часть – красная, а нижняя – фиолетовая, то у верхней радуги в красный цвет окрашена ее нижняя часть, а в фиолетовый – верхняя.

Нижняя радуга получается, как обычно, благодаря простому отражению лучей в определенных каплях дождя. Верхняя же появляется на небе тогда, когда одновременно с простым внутренним отражением лучи солнца испытывают двойное внутреннее отражение в каплях, находящихся выше капель, образующих нижнюю радугу.