A szivárvány és más égi jelenségek


A szivárványt egy-egy zápor alkalmával a magasból aláhulló apró, gömb alakú vízcseppeken megtörő fény okozza.

Egyszerű légköroptikai jelenség, amely néha lélegzetelállítóan szép. Ahhoz, hogy a szivárványt a természetben megfigyelhessük, először is szükség van egy záporra vagy zivatarra és az ebből hulló csapadékra. (De azért ne feledkezzünk el arról sem, hogy lehet vízesés vagy akár szökőkút mellett is szivárvány!) Majd hátat kell fordítanunk a Napnak, ekkor válnak láthatóvá a szemünk számára a közel gömb alakú esőcseppeken szóródó fénysugarak. A szivárvány, ami tulajdonképpen egy egyszerű fénytörés mindig 42 fokos szögben látható a napsugarakhoz képest, ezért is félkör alakú a jelenség. (Mellékszivárványra ez a szög 50 fok.) Az egész szivárvány-nézés akkor a leglátványosabb, ha az égbolt egy részét még felhők borítják.

Ha az esős zóna egy meghatározott területre korlátozódik, akkor az esőcseppekből kilépő fénysugarak is csak egy meghatározott helyen lesznek láthatóak. Ebben az esetben ezen a területen kívül nem észlelhető a szivárvány.

A szivárvány és más égi jelenségek - vízesésnélA szivárvány tudományos magyarázatával Arisztotelész foglalkozott először. De ő úgy vélte, hogy a szivárvány a napfény felhőkön történő visszaverődésének a következménye. Sok-sok évszázad telt el, mire a német freibergi Theodorik szerzetes megcáfolta Arisztotelész hipotézisét és mérésekkel igazolta, hogy a fehér fénynek a szivárványra jellemző színekre való felbomlása akkor is létrejöhet, ha a fény csak egyetlen vízcseppről verődik vissza. Kísérleteihez vízzel töltött üveggömböt használt, megfigyelve a színes csíkot létrehozó fénysugarak menetét.

Mégis René Descartes neve ismertebb, aki 1637-ben mutatta be, hogy a főszivárvány keletkezésénél a fény először megtörve behatol a vízcseppbe, majd annak belső felületén egyszer visszaverődik és utána ismételt fénytöréssel kilép belőle, végül irányváltozás nélkül jut be szemünkbe. (A mellékszivárvány esetében a vízcseppen belül két visszaverődés van.) A napfény különböző fénysugarakból összeálló kevert fény. Ezeket a különböző színű fénysugarakat egy prizma különböző módon töri meg. Más szóval a különböző színű fénysugarak különböző úton haladnak át a prizmán. Amikor kilépnek a prizmából a színes fénysugarak különböző módon törnek meg, de mindig ugyanabban a sorrendben. A törés szöge minden egyes színnél állandó. A kék fénysugár eltérülése nagyobb, mint a sárgáé, a sárgáé nagyobb, mint a vörösé. Ez a fény diszperziójának (színszóródás) jelensége. A prizmából kilépő fénysugarak a kevert fény folytonos színképét, spektrumát mutatják, mely a vöröstől az ibolyáig terjed.

De, ne szaladjunk előre! Thomas Young nevéhez fűződik a szivárvány fényhullámok interferenciájára épülő elmélete 1804-ből. 1838-ban George Biddell Airy pontosította Young elméletét és a szivárványt elhajlási (diffrakciós) jelenségként, mondhatnánk, hogy hullámelméletként értelmezte, de ő sem vette figyelembe a fény polarizációját. James Clerk Maxwell 1864-ben a róla elnevezett négy mikroszkopikus és makroszkopikus egyenlet segítségével a következőket írja le:

  1. Az elektromos tér forrásos, azaz elektromos töltés jelenlétében erővonalak indulnak a pozitív töltésekről, melyek a negatív töltéseken végződnek (Gauss-törvény).
  2. A mágneses indukció változása elektromos teret indukál, melynek iránya ellenkező, mint az őt létrehozó változás. (Ez a Lenz-törvény és Faraday indukciós törvényének egyesítése.)
  3. A mágneses tér forrásmentes, azaz a mágneses tér erővonalai önmagukba záródnak (Gauss mágneses törvénye).
  4. Az elektromos áram, illetve a folytonossági egyenlet kielégítéséből adódó eltolási áram mágneses teret hoz létre (Ampère-törvény).

A Maxwell-egyenletek felhasználásával a tetszőleges méretű és törésmutatójú gömb alakú anyag fényszórására elsőként 1890-ben Ludvig V. Lorenz, tőle később függetlenül, 1908-ban Gusztav Mie, egy évvel később pedig a henger alakú szórótestekre Peter J. W. Debye vezetett le analitikus megoldást.

Napjainkban sokan pedzegetik, hogy a szivárvány-probléma és az atomokon szóródó részecskék kvantummechanikai szórási problémája között hasonlóság van.

Népi hiedelmek, legendák

A szivárvány és más égi jelenségek - kettős szivárványAz, hogy a szivárványt hét színből állónak tartják (ha az indigó/sötétkék szín is beleszámít) csak egy a 7-es szám különleges legendái közül. Az ibolyától a vörösig rengeteg olyan színárnyalat van, amely nem észlelhető, ezért a szivárvány valójában nem hét színű. Tény, hogy a főszivárvány belső széle kék, míg a külső vörös színű és a mellékszivárványban a színek sorrendje fordított, a belső széle vörös, a külső kék.

De a tudományos tények a hiedelmeket, a vallásokat, a mondákat nem húzzák a realitások talajára, így a szivárvány gyakran az égbe, egy másik világba vezető híd.

Minden ellenkező hiedelem és tudás ellenére a szivárvány szó eredetileg a szív igéből ered és a víz felszippantására utal. Régen úgy tartották, hogy a tavakból, folyókból a szivárvány szívja a vizet a felhők közé. Még akkor is így van ez, ha sokan úgy gondolják, hogy a szivárvány a tündérek szalagja, hídja és így a jelenségnek az ív, esetleg a szalag szóhoz lenne köze.

A sumér Gilgames-eposzban Istár nyakláncaként bukkan fel, amelyet Istár az özönvízre való emlékezés jelképeként helyez az égre, de előkerül még úgyis, mint Ninurta koronája. A görög mitológiában a szivárványt Írisz istennővel azonosították. Az Ótestamentumban az özönvíz után az égre függesztett szivárvány a békesség, áldás, a szövetség jelképe.Az ó-skandináv mitológiában szivárványhíd, a Bifröszt köti össze a Midgardot (földi világ) Asgarddal (égi világ), ezen az úton viszik a valkűrök a lelkeket a Valhallába (elesett harcosok csarnoka).

A japán mitológiában az első istenek, Izanami és Izanagi szivárványhídon jöttek le a földre. Az írek úgy hitték, hogy a koboldok aranya a szivárvány tövében keresendő. Az ausztrál mitológiában a Szivárványkígyó teremtette a világot. A finn mitológiában Ukkó íja. .

A magyar mitológia szerint a szivárvány eget és földet összekötő híd, melyen angyalok és más lények közlekednek. Hét színe kapcsolatban áll a sámánlétra hét fokával, melyen keresztül a sámán kapaszkodott fel a felsőbb régiókba. A szivárványból jósoltak is. Egy csángó hiedelem szerint, aki átmegy a szivárvány alatt, nemet vált, azaz nőből férfivá, férfiból nővé lesz. A palócok a szivárványt bábabukrának, azaz tündér szalagjának nevezik.

Sorolhatnánk még naphosszat, mert széles a kör, lépjünk tovább. Számos különböző kultúrában úgy tartották, hogy a szivárvány bajt hozhat az elővigyázatlan emberre; balszerencsét jelentett ujjal szivárványra mutatni, és gyerekeknek pedig ránézniük sem volt szabad, mert 7 évre elvitték őket a tündérek

A halojelenségek

2017. június 11-én érdekes jelenségre lettem figyelmes. Sütött a nap, eső sehol mégis szivárványszínű foltot lehetett látni az égen. Szerencsére sikerült lefényképezni, így utána jártam a jelenségnek. Már most az elején felhívom rá a figyelmet, hogy szemünk épségére különösen és fokozottan vigyázni kell ilyen jelenség vizsgálata közben.

A halo a Hold vagy a Nap körül megjelenő optikai jelenség, fénytörés. Fehér, esetenként vöröses színben pompázó fénykör. Az elnevezés a görög napistenre Heliosra utal. A Föld légkörének alsó rétegében a troposzférában, jellemzően 8-12 km magasban képződő fátyol- és pehelyfelhőkben lévő jégkristályokon történő fénytörés és fényvisszaverődés okozza. A halojelenségek, tömör jégkristályok millióin alakulnak ki. A kristályok a helyi meteorológiai viszonyok – elsősorban a hőmérsékleti állapotok és a relatív páratartalom – függvényében lehetnek laposak (lap), vagy hosszúkásak (oszlop). A kristályok lapjainak egymáshoz viszonyított szögei általában szabályosan állnak, ám bizonyos időjárási körülmények hatására – szél, légnyomás – a kristályok torzulhatnak. A jégkristályok milyensége teszi függővé, hogy éppen milyen halojelenség jön létre. Lehetnek koszorú, glória, felhőirizálás, Bishop gyűrű vagy tükrözések.

Melléknap

A szivárvány és más égi jelenségek - Jobboldali melléknapA 22°-os halo mellett a másik leggyakoribb halojelenség. A Nap egyik, vagy mindkét oldalán megjelenő, esetenként szivárványszínben pompázó, fényes “álnapok” a régi korok népeinek is felkeltették figyelmét. A magyar nyelvben több elnevezését is ismerhetjük, mint „vaknap”, „cimbora”. Az angol nyelvben a „sundog” kifejezés terjedt el, amelyet magyarra napkutyának fordíthatunk, ám ez felénk nem használatos.

A horizontálisan álló lapkristályok oldallapjain megtörő fény hozza létre. Mivel oldalról kapják a napfényt a Nap vonalában helyezkednek el, általában 22°-ra. A kristályok a horizonttal párhuzamosan lebegnek a levegőben. A kristályon áthaladó fény belépéskor és kilépéskor törik meg, a két törés összesen 22°-kal téríti el a fénysugarat eredeti irányától. A melléknap napmagasságtól független megjelenésű halojelenség, de a Naptól való távolsága a Nap horizont feletti magasságának függvényében némileg változik.

22 fokos haló

Hatalmas fényes szivárványszínű kör a Nap vagy a Hold körül, mely a nap bármely szakaszában megjelenhet; véletlenszerűen forgó hasábkristályok jelenléte szükséges a kialakulásához.

Mellékhold

Fényforrás a Hold, így ez jóval ritkább. Melléknaphoz hasonló a kialakulása.

Felső és alsó érintő ív

Kísérőjelensége lehet a 22 fokos halónak, érintve annak felső vagy alsó pontját.

Zenitkörüli ív

Lapkristályok fedlapján behatoló, majd megtörve az oldallapon kijutó fénysugár hozza létre. A Napmagasságtól erősen függő jelenség, csak 32° alatt álló Nap esetében fordulhat elő. Színei minden esetben a teljes spektrumból szerepelnek. A zenit felé eső részén kék, középütt zöldessárga, zenittől távolabbi részen vörös. A melléknap rokon jelensége és a kettő gyakran tűnik fel együtt. Mivel látványos jelenség, időnként előfordul a médiában is, mint furcsa, „fordított szivárvány”, de ez hibás megközelítés; ne felejtsük el, hogy a szivárványt folyékony vízcseppek rajzolják!

Naposzlop

A Nap feletti fényoszlop, ami napkeltekor vagy napnyugtakor jön létre.

Ritkábban előforduló jelenségek

Horizontális ív

Minimum 58 fokos Napmagasság szükséges a kialakulásához (csak nyáron észlelhető), szerencsés esetben intenzív színekben pompázó ív.

Glória

Ritkán megfigyelhető légköri fényjelenség, ahol a fénysugarak vízcseppeken történő szóródása 170◦ < 0 < 180◦ szórási szögtartományban figyelhető meg. Akkor látható jól, ha egy magas ponton tartózkodunk és a saját árnyékunkat nézzük, ami az előtte lévő felhőre vetődik. A fej árnyéka körül egy fényes, esetleg több színes gyűrűt lehet látni. De mindenki csak a saját fejének árnyéka körül látja a glóriát, a mellette álló feje körül már nem, mivel a glória csak a 180◦ szórási szög körül alakul ki.

120 fokos melléknap

Fehér folt a Naptól 120 fok távolságra, azzal egy vonalban.

Melléknap-kör

Melléknapokon és a Napon átívelő fehér színű kör.

És még említhetnénk a Parry-íveket, az alsó és felső oldalívet, a Tricker-ívet, a napívet, aHasting-ívet, a Wegener-ívet, a 46 fokos halót és az ellennapot is.

A szivárvány egy csodálatos jelenség már csak azért is, mert két ember egymás mellett állva sem láthatja ugyanazt a szivárványt, csak ugyanolyat.

Previous Egyetlen farkaspopulációtól származnak a mai kutyafajták?
Next Tudományok Fővárosa a Várkert Bazárban?

No Comment

Leave a reply

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.