Πώς το ουράνιο τόξο παίρνει αυτό το όμορφο καμπυλωτό σχήμα;

Το ουράνιο τόξο είναι ουσιαστικά τμήμα ενός πλήρους κύκλου. IMAGE: LARS GEJL / SCANPIX

Σε ένα ουράνιο τόξο οι ηλιακές ακτίνες συναντούν τα σταγονίδια της βροχής, που διαθλούν το φως και το αναπέμπουν σε γωνία περίπου 40º σε σχέση με το φως που προσπίπτει σε αυτά. Για να είναι ορατό το ανακλώμενο φως, πρέπει η γωνία ανάμεσα στις ακτίνες του ήλιου και μιας νοητής ευθείας που σχηματίζεται από τα σταγονίδια της βροχής προς τη μεριά του παρατηρητή να είναι 40º. Αυτό ισχύει μόνο για σταγονίδια που για τον παρατηρητή βρίσκονται σε τόξο, όταν στέκεται με την πλάτη στον ήλιο. Η θέση επομένως ενός ουράνιου τόξου εξαρτάται από το σημείο που βρισκόμαστε. Δύο άτομα που βρίσκονται δίπλα δίπλα δεν βλέπουν το ουράνιο τόξο στην ίδια ακριβώς θέση.

Τα χρώματα του ουράνιου τόξου προκύπτουν ως εξής: το λευκό φως του ήλιου, εισερχόμενο μέσα σε μια σταγόνα νερού, διαθλάται, κατόπιν ανακλάται στο πίσω μέρος της σταγόνας και στη συνέχεια διαθλάται εκ νέου καθώς εξέρχεται από τη σταγόνα. Το αποτέλεσμα είναι μέρος από το εισερχόμενο φως του ήλιου να ανακλάται προς τα πίσω σε διαφορετικές γωνίες. Γι’ αυτό και το αρχικά λευκό φως αναλύεται στα διάφορα χρώματα που το συνθέτουν, δηλαδή στο φάσμα του.

Στα βραχύτερα μήκη κύματος, κοντά στα ιώδη και μπλε χρώματα, η ανάλυση είναι ισχυρότερη απ’ ό,τι στα μακρύτερα μήκη κύματος, όπως στα κόκκινα και τα κίτρινα. Η γωνία κυμαίνεται από 40,6º για το βιολετί φως έως 42,3º για το κόκκινο, ενώ τα υπόλοιπα χρώματα κατανέμονται μέσα στο φάσμα.

Η συνηθισμένη σε όλους μας ίριδα ονομάζεται επίσης πρωτογενές ουράνιο τόξο. Κι αυτό καθώς πολλές φορές είναι ορατό και ένα δευτερογενές τόξο, με χρώματα ανεστραμμένα και λιγότερο έντονα. Το πρωτογενές ουράνιο τόξο προκύπτει ύστερα από δύο διαθλάσεις και μια ανάκλαση μέσα σε κάθε μεμονωμένο σταγονίδιο βροχής ενώ το δευτερογενές κατόπιν δύο διαθλάσεων και δύο ανακλάσεων, με αποτέλεσμα να μην είναι τόσο έντονο. Η γωνία του δευτερογενούς ουράνιου τόξου κυμαίνεται στις 50,7-53,6º.