دانش عمومی و مهندسی دانش و فناوری عمومی

رنگین کمان یک حلقه کامل است یا نیم دایره؟

حلقه کامل رنگین کمان

رنگین کمان همان طور که از نامش هم پیداست یک کمان رنگی است. بیشتر رنگین کمان‌هایی که می‌بینیم به‌صورت یک قوس رنگی هستند. هر چند که نورهای رنگارنگی که در آسمان می‌بینیم در واقع یک حلقه کامل هستند که به مابقی آن را به دلیل وجود زمین نمی‌توانیم ببینیم! ولی اصلاً رنگین کمان چیست و باید حلقه‌ای باشد؟ با روکیدا همراه باشید

رنگین کمان در واقع یک دایره کامل است

حلقه رنگین کمان دوربین

حتماً شماهم تجربه دیدن یک رنگین کمان زیبا و دل‌نشین بعد از باران را داشته‌اید. شاید حتی وقتی کودک بودید سعی کرده باشید به سمتش بروید و لمسش کنید. اگر این‌طور است باید بگوییم که متأسفانه بخش بزرگی از فانتزی‌های کودکی‌تان اشتباه بوده است! در حقیقت هیچ رنگین کمانی وجود نداشته. شکل درست و کامل رنگین کمان شبیه همان چیزی است که در دوربین‌ها می‌بینیم. وقتی نور در لنز دوربین می‌افتد یک حلقه رنگی می‌بینیم که در واقع همان رنگین کمان کامل است.
در محیط اطراف هم می‌توانید دیدن رنگین کمان کامل را تجربه کنید. کافی است به یک مکان بلند و مرتفع بروید تا حرفمان را باور کنید. علت کمانی آن هم مربوط به یک سری قوانین ساده فیزیکی می‌شود که در ادامه توضیح می‌دهیم

 

رنگین کمان چطور تشکیل می‌شود؟

تشکیل رنگین کمان

نور در هوایی که اطراف ما وجود دارد با سرعتی حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. ولی سرعت نور در همه جا یکسان نیست. در آب سرعت نور کاهش پیدا می‌کند که باعث پدیده شکست نور می‌شود.
در مورد رنگین کمان هم دقیقاً همین اتفاق می‌افتد. نور خورشید با ورود به هر قطره کوچک آب که در هوا معلق است، چندین بار شکسته و بازتاب می‌شود. به این صورت که ابتدا نور هنگام ورود به قطره آب شکسته می‌شود ولی از دیواره طرف مقابل نمی‌تواند خارج شود. یعنی نور به‌جای خروج از قطره آب، نور داخل همان قطره بازتاب می‌شود و پس از آن می‌تواند دوباره به هوا باز گردد. با حرکت نور از آب به هوا، نور مجدداً شکسته می‌شود و بعد به مسیرش ادامه می‌دهد. این شکست‌های پی در پی باعث می‌شود نور خورشید تجزیه شود. در نتیجه نور رنگی و تقریباً سفیدی که می‌بینیم به نواری از نورهای رنگارنگ تبدیل می‌شود .
هر نور رنگی طول موج متفاوتی دارد. بلندترین طول موج مربوط به نور قرمز است و کوتاه‌ترینش مربوط به نور بنفش. هر کدام از این نورها مقدار شکست متفاوتی (زاویه شکست) نسبت به دیگری دارند. به همین دلیل است که نور با شکست‌های متعدد در قطره آب تجزیه می‌شود.
رنگین کمان در فضایی تشکیل می‌شود که قطرات آب معلق در هوا زیاد باشند. به‌علاوه شما هم به‌عنوان ناظر باید در فاصله نسبتاً زیاد از آن قرار داشته باشید.
همان طور که گفتیم هر قطره نور مثل یک منشور کوچک عمل می‌کند و نور را تجزیه می‌کند. ولی مشکل اینجاست که شما با توجه به‌جایی که هستید فقط یکی از نورهای تجزیه شده را می‌توانید ببینید. چون نورها با زاویه‌های متفاوتی می‌شکنند و از قطرات آب خارج می‌شوند. بنابراین شما از هر قطره آب فقط یک طیف نور (مثلاً قرمز) را می‌توانید مشاهده کنید و نورهای نارنجی، زرد و … به یک سمت دیگر (که شما آنجا نیستید) می‌روند.
نور بنفش بیشترین زاویه را هنگام بازتاب دارد و نور قرمز کمترین. به همین دلیل است که نور قرمز را بالای رنگین کمان و نور بنفش را در پایین‌ترین قسمت می‌بینیم.

 

نقطه ضد خورشید چیست؟

نقطه ضد خورشید از آسمان

نقطه ضد خورشید محلی است که در آن جا دقیقاً می‌توانید یک حلقه رنگی کامل که مرکزش دقیقاً در مقابل شماست، ببینید. این نقطه در آسمان قرار دارد و وقتی می‌توانید آن را ببینید که پشت به خورشید و رو به زمین باشید. یعنی به عبارت دیگر باید در یک روز آفتابی از ارتفاع خیلی زیاد بپرید.
در واقع هر قسمتی از آسمان که نسبت به شما در زاویه ۴۲ درجه (زاویه بازتاب نور قرمز) داشته باشد، نور قرمز به شما می‌رساند. به‌طور مشابه هر جایی که زاویه ۴۰ درجه داشته باشد را بنفش می‌بینید. به این صورت است که یک حلقه رنگی تشکیل می‌شود.

نقشه ضد خورشید

حالا شما اگر بر روی زمین باشید، فقط نیمی از این حلقه را می‌بینید و نیم دیگر حلقه به علت وجود زمین، تشکیل نمی‌شود (قطرات آبی وجود ندارد که بخواهد نور خورشید را بازتاب کند). به‌علاوه اگر دقت کرده باشید، متوجه می‌شوید که معمولاً رنگین کمان‌ها تا زمین کشیده نشده‌اند. علتش این است که تراکم قطرات آب در نزدیکی زمین معمولاً کمتر است و به حدی نمی‌رسد که بتواند رنگین کمان تشکیل دهد.

 

چقدر از رنگین کمان قابل مشاهده است؟

موقعیت خورشید و رنگین کمان

اینکه نهایتاً چه بخشی از حلقه کامل یک رنگین کمان را مشاهده کنیم، بستگی به موقعیت خورشید دارد. وقتی خورشید در افق باشد، نقطه ضد خورشید در ارتفاع بالاتری تشکیل می‌شود. بنا بر این شانس این را خواهید داشت که رنگین کمان بزرگ‌تری را ببینید. در حالی که وقتی خورشید بالاتر می‌آید، رنگین کمان تشکیل شده هم ناقص‌تر می‌شود.
نهایتاً اگر خورشید نسبت به افق زاویه‌ای بیشتر از ۴۲ درجه داشته باشد، شما دیگر هیچ شانسی برای دیدن رنگین کمان بر روی زمین نخواهید داشت.
اگر اهل سفر با هواپیما هستید دفعه بعد بیشتر به بیرون از هواپیما دقت کنید. در روزهای بارانی و مه آلود گاهی رنگین کمان کامل قابل مشاهده است.

 

پدیده شکوه خورشید یا Glory

پدیده شکوه خورشید

گاهی اوقات با پدیده‌ای شبیه به رنگین کمان مواجه می‌شویم که به هیچ وجه رنگین کمان نیست! فقط ظاهری شبیه به رنگین کمان دارد. در پدیده شکوه خورشید، یک حلقه کوچک مشاهده می‌شود که تقریباً در نزدیکی نقطه ضد خورشید قرار دارد. این حلقه معمولاً از آسمان بر روی ابرها یا پوششی از مه مشاهده می‌شود. شکوه خورشید حاصل پَراش امواج الکترومغناطیس است. این حلقه رنگی در اطراف سایه ناظر (یعنی مثلاً اطراف سایه هواپیمای شما) ایجاد می‌شود و الگوی آن با رنگین کمان متفاوت است. اندازه آن هم بسیار کوچک‌تر از رنگین کمان است.
گاهی اوقات این هاله رنگی در اطراف خورشید یا ماه هم قابل مشاهده است. شکوه خورشید به علت پراش پرتوهای نور در اطراف شما به وجود می‌آیند. بنابراین اصلاً بحث شکست نور در کار نیست.

پدیده شکوه خورشید یکی از نادرترین پدیده‌های نوری است. تا به حال تجربه مشاهده آن را داشته‌اید؟

منبع: science.howstuffworks.com

مطالب مرتبط

تصاویر علمی برتر سال ۲۰۱۸ در مجله Discover

فاطمه غفاری

شبیه‌سازی سیستم‌های کوانتومی بدون نیاز به محاسبات سنگین توسط هوش مصنوعی!

نوید بیک زاده

۱۰ سوال بسیار مهم که علم هنوز نمی تواند پاسخ دهد + توضیح سوال ها

فاطمه غفاری

راز دریاچه صورتی هیلیر (Hillier) استرالیا

عباس رهامی

کوسه‌ای هولناک با ۳۰۰ دندان و سری مار مانند

فاطمه غفاری

انرژی تاریک کجاست؟ آیا انرژی تاریک در خلأ کیهانی بین کهکشان‌ها پنهان شده؟

عباس رهامی

دانشمندان در یک آزمایش غیرمنتظره، نحوه حرکت چهار بعدی اتم را مشاهده کردند!

نوید بیک زاده

ایجاد ارتش فضایی می‌تواند یک رقابت تسلیحاتی فضایی راه بیندازد

جواد کوهکن

نانوحسگر، نیتروژن دی‌اکسید را شناسایی می کنند

کیوان

نمایش منحصر به فرد ادغام کهکشان‌ها که ۱۳ میلیارد سال پیش اتفاق افتاده!

عباس رهامی

هسته زمین موادی را به گوشته تراوش می‌کند؟

کیوان

با این ۴ ترفند عکس هایی حرفه‌ای و زیباتر از همیشه داشته باشید

استفاده از صدا در فرآیند چاپ مایعات!

آیا گیاهان موسیقی تولید می کنند؟

پرشان شاکری فر

میکروفون‌های کوانتومی، فونون ها را در سطح اتمی تشخیص می‌دهند

نوید بیک زاده

۳۶ تصویر جذاب از کلیسای نتردام پاریس در طول تاریخ تا روز آتش‌سوزی

عباس رهامی

ساعت‌های اتمی چگونه کار می‌کنند؟

جواد کوهکن

برای نخستین بار: فیلم لحظه وقوع تغییرات مولکول

کیوان

Leave a Comment