A fény tulajdonságai és viselkedése, valamint a vízcseppekkel való kölcsönhatása a természet egyik legszínesebb meteorológiai eseményét – a szivárványt – idézi elő. Minden a geometriában van.
A szivárvány akkor jön létre, amikor a napfény esőcseppekből a szemlélő szemébe szóródik.
A legtöbb esőcsepp gömb alakú, nem pedig a gyakran ábrázolt „könnycsepp” alak, és ez a gömb alakú forma biztosítja a szivárvány láthatóságának feltételeit. A napnak és az esőcseppeknek a megfigyelőhöz viszonyított helyzetének pontosan megfelelőnek kell lennie ahhoz, hogy szivárvány alakuljon ki:
A napnak a néző mögött kell lennie. A napnak alacsonyan kell lennie az égen, 42°-nál kisebb szögben a horizont felett. Minél lejjebb van a nap az égen, annál inkább egy szivárványívet fog látni a néző.
Az esőcseppek mérete közvetlenül nem befolyásolja a szivárvány geometriáját, de a köd hajlamos jobban eloszlatni a hatást. A szivárványok csak napkelte vagy napnyugtakor jelennek meg félkör alakban a vízszintes talajon, amikor a nap pontosan a horizonton van, és az esetek többségében egy ív egy kisebb szakasza látható.
Mivel a víz sűrűbb, mint a levegő, a levegőből az esőcseppbe szögben haladó fény lelassul és irányt változtat, a fénytörésnek nevezett folyamat során. A napfény sok különböző hullámhosszúságú fényből áll, amelyek különböző mértékben lassulnak, és a fehér fény felhasad vagy szétoszlik, a rövidebb kék és lila hullámhossz pedig kissé megnövelt irányváltáson megy keresztül a vörös fény hosszabb hullámhosszai felé. Ha a fénynek a cseppbe jutási szögei megfelelőek, a cseppbe jutó fény egy része a csepp belső széléről visszaverődik, és kilép a cseppből, és ismét fénytörésen megy keresztül, amikor visszakerül a vízből a levegőbe. Különböző színek lépnek ki a cseppekből, körülbelül két fokkal változó szögben a vöröstől a liláig.
A megfigyelő által látott vörös fény a légkörben valamivel magasabb cseppekből származik, mint azok a cseppek, amelyek lila fényt szórnak a megfigyelő felé.
A látható színek nem egy tiszta spektrum, a színek keverednek és elmosódnak. Az emberi szem számos árnyalatot képes megkülönböztetni, de továbbra is általánosan elterjedt a szivárvány hét színe, vörös, narancs, sárga, zöld, kék, indigó és lila (ROYGBIV).
A cikk eredeti, angol nyelvű forrása: www.metoffice.gov.uk.
