Ουράνιο τόξο. Θησαυρός ή τέχνη της φύσης;

       Φανατικοί και μη οπαδοί της επιστήμης, γεια σας!       
       Η φύση ζωγραφίζει; Νομίζω το ουράνιο τόξο αποτελεί μια εντυπωσιακή απόδειξη περί αυτού. Έστω και αν η εν λόγω "ζωγραφιά" δεν είναι χειροπιαστή...
       Τι προκαλεί το ουράνιο τόξο;
       Μα φυσικά η λάμψη των χρυσών νομισμάτων που ξεχειλίζουν από το τεράστιο καζάνι των Ξωτικών!

Εικ. 1: Ξωτικά και ουράνιο τόξο (Πηγή)

       Ε καλά, καλά, εντάξει! Δεν είναι ακριβώς έτσι…Μάλλον φταίνε η διάθλαση, η διασπορά και η ανάκλαση του φωτός του ήλιου στις σταγόνες νερού που αιωρούνται στον αέρα.
       Πςςςςςς!!!! Τι ’πες τώρα…
       Μισό, να σας εξηγήσω.
       Κλείστε τα μάτια και φανταστείτε μια μικροσκοπική σταγόνα νερού, η οποία απολαμβάνει την ελεύθερή της πτώση από ένα μουντό σύννεφο κατά τη διάρκεια μιας ωραίας βροχής. Εάν ήδη βαρεθήκατε με αυτό το θέμα, μπορείτε να τα κρατήσετε κλειστά, μόνο μη ροχαλίζετε παρακαλώ. Αν, από την άλλη, δεν ανήκετε στο ελάχιστο εκείνο ποσοστό των ανθρώπων παγκοσμίως που μπορούν να διαβάζουν ένα κείμενο με κλειστά τα μάτια, είστε ελεύθεροι να τα ανοίξετε για να συνεχίσουμε…

       Λέγαμε λοιπόν ότι το φως του ήλιου είναι ένα μείγμα, μια ομάδα από ακτίνες φωτός με διαφορετικά μήκη κύματος, δηλαδή με διαφορετικά χρώματα. Παρόλ’ αυτά, εμείς συνήθως βλέπουμε μόνο το λευκό του χρώμα.

       Όταν το ηλιακό φως περάσει μέσα από την εξωτερική επιφάνεια μιας σταγόνας της βροχής, διαθλάται, δηλαδή εκτρέπεται, αλλάζει κατεύθυνση (εικ. 2α). Σαν να είναι ένας τροχονόμος στην εξωτερική επιφάνεια και μόλις δει το τσούρμο με τις ακτίνες του ήλιου, τους κάνει σήμα να κινηθούν στην παράκαμψη, να ακολουθήσουν άλλο δρόμο. Αυτό συμβαίνει, διότι το φως ταξιδεύει πιο αργά στο πυκνότερο νερό από ό,τι στον αραιό αέρα.
       Την ίδια στιγμή, το φως διασπείρεται και χωρίζεται στα βασικά του χρώματα (εικ. 2β), τα οποία είναι το κόκκινο, το πορτοκαλί, το κίτρινο, το πράσινο, το μπλε, το λιλά (μπλε-μωβ) και το ιώδες (μωβ). Κάτι σαν αυτό που συμβαίνει όταν πλησιάζουν πολλά αυτοκίνητα σε διαπλάτυνση της εθνικής στα διόδια, όταν ήταν επί μία ώρα πίσω από μια νταλίκα σε μονής λωρίδας δρόμο! Έλεος ρε φίλε, κάνε δεξιά να περάσουμε επιτέλους!

       Εικ. 2: Βλ. επεξήγηση στο κείμενο (Πηγή, με τροποποίηση)

       Επανερχόμενοι στο θέμα μας, οι διαφορετικές αυτές ακτίνες διαθλώνται υπό διαφορετικές γωνίες, δηλαδή εκτρέπονται διαφορετικά, γεγονός που εξαρτάται από το μήκος κύματός τους. Για παράδειγμα, το κόκκινο που χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερο μήκος κύματος, διαθλάται λιγότερο από το ιώδες, το οποίο έχει μικρότερο μήκος κύματος.
       Αφού λοιπόν το φως εισέλθει μέσα στη σταγόνα της βροχής, υποστεί διάθλαση (εκτραπεί) και διασπορά (διαχωριστεί), οι διαφορετικές ακτίνες αναπηδούν στην εσωτερική πίσω επιφάνεια της σταγόνας (εικ. 2γ) και κινούμενες προς την έξοδο από την μπροστινή επιφάνεια, διαθλώνται ξανά, αλλάζουν και πάλι κατεύθυνση (εικ. 2δ).
       Και μετά από τόση ταλαιπωρία των φωτεινών ακτίνων στις σταγόνες, τι γίνεται;
       Καθώς κάθε σταγόνα πέφτει, στην ουσία «αστράπτει», εκπέμπει τα χρώματά της προς τον παρατηρητή μονάχα για μια στιγμή, προτού μια άλλη σταγόνα, που ακολουθεί από ψηλά, πάρει τη θέση της (εικ. 3). Έτσι, τα χρώματα του ουράνιου τόξου εμφανίζονται πάντα με την ίδια σειρά, η οποία περιλαμβάνει από πάνω προς τα κάτω: το κόκκινο, το πορτοκαλί, το κίτρινο, το πράσινο, το μπλε, το λιλά και το ιώδες.

Εικ. 3: Βλ. επεξήγηση στο κείμενο (Πηγή)

       Το τελικό σχήμα του πολύχρωμου τόξου που βλέπουμε, είναι στην πραγματικότητα τμήμα ενός κώνου φωτός, ο οποίος κόβεται από τον ορίζοντα. Το αν θα δούμε μικρότερο κομμάτι του τόξου ή ολόκληρο κύκλο εξαρτάται από το ύψος του ήλιου, όταν εμφανιστεί το ουράνιο τόξο: όσο ο ήλιος πλησιάζει τον ορίζοντα, τόσο μεγαλύτερο κομμάτι του κύκλου θα γίνεται ορατό, ενώ όσο ο ήλιος είναι ψηλότερα στον ουρανό, τόσο μικρότερο θα φαίνεται το τόξο. Αν κανείς είναι πολύ τυχερός, μπορεί να δει ολόκληρο κυκλικό ουράνιο τόξο, καθώς ταξιδεύει με αεροπλάνο!

Εικ. 4: Άποψη ουράνιου τόξου από αεροπλάνο (Πηγή)

       Πώς θα δούμε όμως το ουράνιο τόξο, όταν βρισκόμαστε στο έδαφος; Αρκεί να στρέψουμε με την κατάλληλη γωνία (42 μοίρες) το κεφάλι μας προς τον ουρανό και ο ήλιος να βρίσκεται πίσω από εμάς και χαμηλά στον ουρανό.

Εικ. 5: Η σκιά του φωτογράφου μαρτυρά πως ο ήλιος βρίσκεται πίσω από αυτόν (Πηγή)

       Επομένως, την επόμενη φορά που θα δείτε ουράνιο τόξο, μη σπεύσετε να εντοπίσετε το καζάνι με τον χρυσό στην άκρη του τόξου. Τα ξωτικά τον ξόδεψαν ήδη σε μπύρες σε μια ιρλανδέζικη pub! 
       Απλά απολαύστε το θέαμα.