Sateenkaari on eräs yleisimpiä waloilmiöitä ilmassa. Jos sadepilwi sattuu sille puolen taiwasta, joka on aurinkoa wastapäätä, näkyy pilwessä enemmän tai wähemmän täydellinen ympyränkaari, jossa esiintymät spektrinwärit ("sateenkaarenwärit"). Edellytys sateenkaaren näkemiseen on, että sade on katsojan etupuolella ja aurinko selkäpuolella. Tuollaisia wärillisiä nauhoja ja ainakin sateenkaaren wärit woi sitäpaitsi nähdä suihkukaiwojen, koskien ja rantaa wastaan kuohuwien aaltojen waahdossa. Sateenkaaren keskipiste on sillä suoralla wiiwalla, joka woidaan ajatella wedetyksi auringon kestuksesta huomiontekijän silmään ja siittä samassa suunnassa jatketuksi, ja on siis useimmiten taiwaanrannan alapuolella. Se osa sateenkaarta, joka tawallisissa oloissa näkyy, on sentähden pienempi kuin puoli ympyränkaaresta, wain auringon laskiessa tai noustessa woi nähdä täyden puoliympyrän. Enemmän kuin puolet ympyrän kaaresta, wieläpä täysiympyrän sateenkaaren woi nähdä, jos katsoja on korkealla maanpinnan yläpuolella, esimerkiksi ilmapallossa tai korkealla wuorenhuipulla. Tawallisen sateenkaaren ulkosiwu on punainen ja sisäsiwu sinipunainen (wioletti). Näiden wälillä woi olla keltasia, wihreitä ja sinisiä juowia.
Ulkopuolella tätä tawallista, "ensinimstä" sateenkaarta nähdään usein toinen, jonka keskipiste on sama kuin ensimäisenkin, ja joiden kaaret siis owat joka kohdassa saman matkan päässä toisistaan. Toinen sateenkaari on paljon heikompi ja sen wärit owat päinwastaisessa järjestyksessä kuin ensimäisen. Sen sisäsyrjä on punainen ja ulkosyrjä sinipunerwa. Se osa sadepilwiä, joka on ensimäisen kaaren sisällä, on jotenkin waalea, mutta molempain kaarten wälinen osa on tumma.
Kaikki sateenkaaret kuitenkaan eiwät ole saman näköisiä. Eri wärijuowien leweys, järjestys ja walowoima woi olla warsin waihtelewa. Joku wäreistä woi olla niin wallalla, että toisia tuskin huomaa. Keskusta woi usein olla waalea, ja tämä walkea juowa on joskus niin wahwa, että toiset wärit tuskin wain heikosti näkywät. Tuollaisen walkean sateenkaaren näkee auringon walaisemassa uswassa, joka on kokoonpantu oikein hienoista sadepisaroista. Paitsi näitä kahta laatua sateenkaaria löytyy wielä muunkinlaisia, n. s. sekundäärisiä kaaria. Nämä owat purppuran tai wiheriänwärisiä juowia, jotka owat joko ensimäisen sateenkaaren alapuolella tai joskus toisen kaaren yläpuolella.
Jos antaa auringonwalon paistaa kiilanmnotoisetsi tai kolmitahkoiseksi hiotun lasin eli niin sanotun prisman läpi, taittuwat walonsäteet, toisin sanoen muuttawat suuntaansa. Tällaisen prisman muodostaa esimertiksi kattokruunuissa koristeinä riippumat n. s. "lasikristallit", joiden awulla woi kokeilla. Walonsäteen suunta, kun se menee prismaan, muodostaa kulman sen suuunan kanssa, joka walonsäteellä on prismasta lähtiessään. Walkoinen auringonwalo heijaantuu tällöin sitäpaitsi lukemattomaan määrään eri märejä, joista silmä woi erottaa seuraawat: punaisen, oranssinwärisen (eli punakellertäwän), keltaisen, wihreän, sinisen, indigonsinisen ja violetin (punasinerwän). Auringonwalo on siis kokoonpantu useista eri wäreistä, ja näillä wäreillä on se ominaisuus, etteiwät ne mennessään läpikuultawan esineen läpi, taitu yhtä paljon. Poikkeus alkuperäisestä säteilysuunnasta ei kaikilla ole siis yhtä suuri, punainen poikkeaa suunnastaan kaikkein wähinnnin, keltainen jonkun werran enemmän ja sinipunerwa eniten. Kaikkia löytywiä wärejä ei ihmissilmä kykene näkemään, mutta walokuwauslewyn kautta on huomattu, että useampia wärejä on.
Ajatelkaamme auringonsäteiden walaisewan pallonmuotoisista sadepisaroista kokoonpantua pilweä. Jokaiseen pisaraan sattuu sädekimppu, jossa pisaraan tunteutuessaan tapahtuu wärienhajaanns, sitten heijastuu osa walosta pisaran takaseinästä takaisin ja mennessään taas ulos pisaran etupuolelta tapahtuu uudestaan walon taittuminen ja wärinhajaannus. - Että walosta osa heijastuu pisaran takapinnasta, on luonnollinen asia, läpinäkywät aineet, esim. lasi ja wesi, eiwät läpäise kaikkea waloa, siksipä weden pinnassa tai ikkunassa näkee auringonkilon.
Taittuessaan wesipisaroissa on walo hajaantunut spektraaliwäreihin (sateenkaariwäreihin), punaiseen, keltaseen j.n.e. aina sinipunerwaan saakka, ja eriwäriset walonsäteet, taittuessaan eri paljon, owat heijastuneet eri suuntiin. Katsojan asemapaikasta riippuen woi jostakin määrätystä pisarata wain yhtä wärilajia waloa sattua katsojan silmään, ja mitä wäriä se on, riippuu pisaran asemasta. Eri korkeudella olewat pisarat heijastawat eri lajia wärejä. Siksipä näkyykin taiwaalla moniwärinen nauha. Kaikilla niillä pisareilla, jotka owat katsojasta saman matkan päässä, on se kulma, jonka muodostaa katsojan silmästä pisaraan menemä wiiwa leikatessaan auringosta pisaraan wedetyksi ajateltua wiiwaa, sama. Näiden pisarain siis täytyy heijastaa yhtä ja samaa wäriä ja se selittää, että sateenkaari on ympyränmuotoinen.
Ensimäisen sateenkaaren muodostawat sellaiset walonsäteet, jotka owat wesipisaeassa heijastuneet wain yhden ainoan kerran, nimittäin heijastuessaan takaisin pisaran takapinnasta suoraan päässeet etupuolelta ulos ilmaan.
Toisen sateenkaaren muodostawat taas ne walonsäteet, jotka owat pisaran seinissä heijastuneet kaksi kertaa, ennenkuin owat päässeet ulos ilmaan matkaansa jatkamaan. Osa nimittäin ensi kerran pisaran takapinnasta heijastuneista säteistä ei pääse toisellakaan kertaa läpi, kaikki ei kolmannellakaan. Kun aina kuitenkin iso menee heijastumatta läpi pisaran seinistä, on toinen sateenkaari paljon heikompi kuin ensimäinen, kolmatta näkee hywin harwoin.
Ranskalainen filosoosi Cartesius (Descartes) esitti jo m. 1637 selitelmän sateenkaaren synnystä, ja tämä selitys on aina wiime aikoihin saakka ollut oppikirjoihin otettuna. Hänen teoriiansa ei woi kuitenkaan selittää sateenkaarien waihtelewaa ulkonäköä, se on oikea wain suurille pisaroille. Wasta englantilainen tähtitieteilijä Airy antoi w. 1837 oikean ja täydellisen selityksen. Hän näytti jotenkin waikean ja mutkikkaan laskelman kautta, että sateenkaarien waihtelewa näkö johtuu wesipisarain suuruudesta. Walkea sateenkaari syntyy, jos pisarten läpimitta on pienempi kuin 5/100 millimetriä. Leweitä punaisia, wihreitä ja violetteja kaaria syntyy, kun pisarat owat suuria, noin 1 ja 2 millimetriä läpimitaten.
Ei kommentteja :
Lähetä kommentti