رنگین‌کمان یکی از زیباترین پدیده‌های طبیعی است؛ اما برخلاف تصور بسیاری از افراد، همیشه و همه‌جا دیده نمی‌شود. برای اینکه این کمان رنگی در آسمان ظاهر شود، سه شرط مهم باید کنار هم قرار بگیرند: نور مستقیم خورشید، قطرات آب کافی در هوا و زاویه دید درست. هر زمان یکی از این عوامل وجود نداشته باشد، رنگین‌کمانی هم دیده نخواهد شد. در ادامه مهم‌ترین عوامل شکل‌گیری رنگین‌کمان را بررسی می‌کنیم.
خورشید (منبع نور)
نخستین شرط برای تشکیل رنگین‌کمان، وجود نور خورشید است. رنگین‌کمان نتیجه تجزیه نور سفید به طیف رنگ‌های سازنده‌اش است. نور سفید خورشید ترکیبی از تمامی طول موج‌های قابل‌رؤیت است؛ از قرمز با طول موج بلند تا بنفش با طول موج کوتاه. برای اینکه این تجزیه به شکل یک کمان درخشان دیده شود، نور باید قوی، مستقیم و بدون مانع باشد.
وقتی آسمان کاملاً ابری است، نور خورشید پراکنده می‌شود و دیگر به صورت یک پرتو متمرکز و واحد عمل نمی‌کند. در چنین شرایطی، حتی اگر قطرات باران وجود داشته باشند، هیچ نمایش طیفی واضحی شکل نخواهد گرفت. به همین دلیل، رنگین‌کمان‌ها اغلب پس از بارش‌های عصرگاهی یا صبحگاهی که ابرها شروع به پراکنده شدن کرده‌اند، پدیدار می‌شوند.
قطرات آب (منشورهای کوچک)
دومین شرط ضروری و به همان اندازه مهم، وجود قطرات آب در هوا است. این قطرات باران، مه یا حتی پاشش آب، نقش منشورهای مینیاتوری را ایفا می‌کنند. هنگامی که نور خورشید وارد یک قطره کروی آب می‌شود، سه فرایند کلیدی رخ می‌دهد:
انکسار (Refraction): نور در هنگام ورود به قطره (از هوا به آب) خم می‌شود.
بازتاب (Reflection): نور پس از عبور از مرکز قطره، به سطح داخلی پشت آن برخورد کرده و بازتاب می‌شود.
پاشندگی (Dispersion): در اثر انکسار، طول موج‌های مختلف نور (رنگ‌ها) با زوایای کمی متفاوت خم می‌شوند. این امر باعث جداسازی و نمایان شدن رنگ‌های طیف می‌شود (قرمز در بالا، بنفش در پایین).
بدون میلیون‌ها قطره آب که این عملیات سه‌گانه را به طور هم‌زمان انجام دهند، پرتوهای نوری تجزیه نخواهند شد و ما رنگین‌کمانی نخواهیم دید. این بدان معناست که در یک روز آفتابی و خشک، حتی با وجود خورشید درخشان، رنگین‌کمانی وجود نخواهد داشت.
زاویه دید
اما مهم‌ترین دلیلی که ما همیشه شاهد این پدیده نیستیم، مربوط به زاویه دید است. رنگین‌کمان پدیده‌ای بصری است که به موقعیت شما نسبت به خورشید و قطرات باران بستگی دارد.
برای دیدن یک رنگین‌کمان، باید سه شرط زیر به صورت مثلثی شکل بگیرند:
خورشید باید دقیقاً پشت سر شما باشد.
قطرات باران باید در مقابل شما باشند.
یک زاویه ثابت ۴۲ درجه باید بین شما، قطره باران و سایه سر شما (که هم‌جهت با خورشید است) ایجاد شود.
این زاویه ۴۲ درجه، که زاویه «رنگین‌کمان» نامیده می‌شود، زاویه‌ای است که در آن نور پس از انکسار، بازتاب و پاشندگی، با بیشترین شدت به چشم شما می‌رسد.
اگر خورشید بیش از ۴۲ درجه بالاتر از افق باشد (که اغلب در حوالی ظهر رخ می‌دهد)، زاویه موردنیاز برای بازتاب نور به سمت چشم شما، در پایین‌تر از افق قرار می‌گیرد. به عبارت دیگر، رنگین‌کمان زیر زمین تشکیل می‌شود و غیرقابل مشاهده خواهد بود. بهترین زمان‌ها برای دیدن رنگین‌کمان زمانی است که خورشید در حال طلوع یا غروب است؛ زیرا در پایین‌ترین ارتفاع خود قرار دارد و به ما این امکان را می‌دهد که کمان کامل و واضح را مشاهده کنیم.
بنابراین، رنگین‌کمان همیشه در آسمان نیست، زیرا طبیعت ما را مجبور به رعایت یک تقارن سه‌گانه می‌کند: نور خورشید درخشان (که نور سفید کافی را فراهم کند)، قطرات باران (که منشورهای تجزیه‌کننده باشند) و هندسه مشاهده دقیق (خورشید پشت سر و ارتفاع کم آن).
این ترکیب از شرایط جوی و موقعیت‌یابی فضایی، لحظاتی کمیاب را ایجاد می‌کند. در واقع، هرگز دو نفر یک رنگین‌کمان دقیقاً یکسان را نمی‌بینند؛ زیرا هر یک از قطرات آب یک مسیر نوری مجزا را نسبت به چشم هر ناظر ایجاد می‌کنند.
بدون نظر