Dúha je pre nás mnohých výnimočným prírodným úkazom a každý sa isto pousmeje, keď má to šťastie, že ju zbadá na vyjasnenej modrej oblohe, spravidla bezprostredne po bleskovej letnej búrke. Zamysleli ste sa ale niekedy nad tým, ako vôbec vzniká? Aké atmosférické javy ju sprevádzajú? A prečo hýri toľkými farbami?
Vo všeobecnosti možno povedať, že vznik dúhy je spôsobený dvojitým lomom slnečného svetla prechádzajúcim kvapkou. Práve preto sa objavuje tesne po daždi. No dôležitým je ďalší prírodný komponent, a síce slnečné lúče. Predpokladom pre vznik dúhy je teda prítomnosť približne rovnako veľkých vodných kvapiek v atmosfére a Slnko. Jeho svetlo dokáže prechádzať cez kvapky vody, ba čo viac, na ich rozhraní sa láme a odráža na protiľahlej strane kvapky. A tak vzniká farebné spektrum dúhy: červená (vonkajšia strana), oranžová, žltá, zelená, modrá, tmavomodrá (indigo) a fialová (vnútorná strana).
Už Isaac Newton ako prvý vo svojej práci o optike z roku 1672 ukázal, že biele svetlo je možné zložiť z farebných spektrálnych lúčov a vysvetlil zákonitosti dúhových farieb.
Ako priblížil prof. RNDr. Milan Lapin, PhD. z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave, väčšina zaujímavých optických javov v atmosfére je viac alebo menej spojených s produktmi kondenzácie, či už ide o guľovité kvapky vody alebo šesťboké kryštáliky ľadu.
Z optických javov sú známe lom, rozptyl a odraz slnečných lúčov (dúha, halo, gloriola a iné efekty). Lom svetla sa dá popísať prostriedkami geometrickej optiky a môžeme ho rozdeliť na lom v atmosfére, vo vode a v ľade. „Lom svetla v pomerne veľkých kvapkách dažďa alebo v kvapkách dažďového oblaku môže spôsobiť známu dúhu s centrom zakrivenia na protiľahlej strane od Slnka. Hlavná dúha má na vonkajšom okraji červenú farbu, za ňou nasleduje oranžová a ostatné farby spektra viditeľného žiarenia, modrý pás je slabší, fialový jasný. Nad ňou môže byť slabšia druhá dúha s opačným poradím farieb, niekedy aj tretia a štvrtá (tie vidieť častejšie pri fontánach a vodopádoch). Lom svetla je na rozhraní vody a vzduchu podstatne odlišný ako medzi vzduchovými vrstvami a má aj výraznejšie spektrálne odlíšenie, rozdiely sú aj medzi ľadom a vodou,“ uvádza prof. RNDr. Milan Lapin, PhD.
„Pri hlavnej dúhe má červená farba spektra uhol b = 137°30′, pre fialový 139°20′, čiže dúha má pre pozorovateľa zdanlivý priemer 40°40′ až 42°30′. Pri dvojnásobnom odraze vo vnútri kvapky bude mať druhá dúha priemer 50°04′ až 53°32′, atď. Existuje aj teoretické zdôvodnenie rozdielov v sýtosti jednotlivých farebných pásov dúhy.“
Ako ďalej pokračuje odborník, podobne ako v kvapkách vody môže dôjsť k lomu a odrazu aj v šesťbokých kryštálikoch ľadu vo vysokých oblakoch, čím vznikajú známe veľké kruhy okolo Slnka a Mesiaca – halo. „Tieto kruhy sú s nevýrazným farebným odlíšením na vonkajšej modrastej a vnútornej červenkastej strane. Najmenší kruh má priemer 22°, niekedy je vidieť aj väčší kruh s priemerom 46° a zriedkavo aj najväčší s priemerom 90°. Občas sú tieto kruhy pospájané svetlými stĺpmi so zdanlivými slnkami v ich priesečníkoch.“
Najjasnejšie je podľa prof. RNDr. Milana Lapina, PhD. rozlíšiteľná zelená a červená farba. „Ak považujeme za 0-ový kruh okraj Slnka s jasom 1, potom 1. kruh má jas 0,0174, 2. kruh 0,0042, 3. kruh 0,0016. Zistilo sa, že rozdelenie jasu medzi maximom a minimom v jednotlivých malých kruhoch závisí od charakteru spektra veľkosti kvapiek alebo kryštálikov v oblaku. Podobné farebné kruhy môžeme pozorovať aj okolo tieňa lietadla na nižšie ležiacich oblakoch alebo okolo tieňa hlavy človeka pozerajúceho sa zo štítu hory na nižšie ležiace oblaky alebo hmlu (gloriola), kde ide o kombináciu rozptylu, interferencie a difrakcie (lomu) svetla.“
Odborný garant textu: prof. RNDr. Milan Lapin, PhD. z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Wikipedia
Uverejnila: VČ