مراحل و نحوه تشکیل رنگین کمان/ چرا رنگین کمان گرد است؟

آیا می دانید تشکیل رنگین کمان ها به چه نحوی صورت می گیرد. رنگین کمان یک پدیده طبیعی است که در هنگامی که شرایط لازم آن مهیا باشد، در آسمان مشاهده می شود. این پدیده طبیعی معمولا در فصل بهار قابل رویت است. در این مقاله قصد داریم نحوه تشکیل رنگین کمان را توضیح دهیم.

رنگین کمان از جمله جلوه های شگفت انگیز خلقت خداوند در طبیعت است که هنگام بارش باران و یا پس از آن مشاهده می‌ شود. در گذشته های دور مردم رنگین کمان را علامت تیره بختی تصور می کردند. آن ها رنگین کمان را پلی می دانستند برای بالا رفتن ارواح مردگان از زمین به دنیای پس از مرگ و هنگامی که آن را مشاهده می کردند، گمان می‌ بردند که شخصی در آستانه مرگ می باشد.

اما این روزها همه ما می دانیم که علت تشکیل رنگین کمان فرایند شکست و تجزیه نور می باشد. با این حال و علی رغم تمامی پیشرفت های انسان در قرن بیست و یکم هنوز هم اطلاعات علمی چندان دقیقی درباره رنگین کمان ها وجود ندارد.

برای تشکیل رنگین کمان ها مثل بسیاری از پدیده های طبیعی نیازمند وجود شرایطی ویژه می باشیم. روند شکل گیری رنگین کمان ها را معمولا با استفاده از علم فیزیک پایه بررسی می کنند.

نحوه تشکیل رنگین کمان

رنگین کمان در واقع کمانی متشکل از چند رنگ در آسمان می باشد. اگر در زمان بارش باران، در آسمان خورشید باشد، رنگین کمان شکل می گیرد. نور خورشید از ۷ رنگ بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز تشکیل شده است. حال اگر نور خورشید تجزیه گردد، ۷ رنگ متفاوت از آن ساطع می شود. این ۷ رنگ «طیف» نامیده می شوند.

رنگین کمان ها هنگامی در آسمان قابل مشاهده هستند که باران باریده شود و شما نیز در موقعیتی قرار داشته باشید که نور پشت سر شما قرار داشته باشد. همچنین زاویه دید شما نیز می بایست مناسب باشد. رنگین کمان هنگامی مشاهده می شود که نصف آسمان تیره می باشد و باران می بارد. البته بارش باران شرط لازم برای تشکیل رنگین کمان نیست بلکه شرط لازم، وجود قطره های آب در هوا است. به همین دلیل در اطراف آبشارها نیز رنگین کمان ها تشکیل می شوند.

رنگین کمان ها از دو کمان اصلی و ثانویه تشکیل شده اند که کمان اصلی از کمان ثانویه مشخص تر می باشد. همچنین ترتیب قرارگیری رنگ ها در کمان اصلی از بالا به پایین شامل قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش است. ترتیب قرار گیری رنگ در کمان ثانویه اما برعکس کمان اصلی می باشد. بدین صورت که بنفش در بالاترین و قرمز در پایین ترین وضعیت قرار گرفته است. این کمان در نتیجه شکست مجدد پرتوهای نور تشکیل می شود.

مراحل تشکیل رنگین کمان

برای تشکیل رنگین کمان می بایست تمامی اجزای ابتدایی تابش یعنی نور و سطح بازتابنده وجود داشته باشند. در اینجا نور همان اشعه های خورشید و قطرات باران نیز سطح بازتابنده است. هنگامی که نور خورشید می تابد، این نور یک نور سفید است. در هنگام بارش باران این نور سفید در زاویه ای مناسب به سطح یک قطره آب می تابد و به طیفی از رنگ ها تجزیه می گردد. طیف رنگی به درون بالاترین نقطه لایه رویی آب رسیده و در پایین ترین نقطه قطره نیز انعکاس پیدا می کنند.

طیف رنگی از انتهای قطره آب منعکس و منتشر می شود. این طیف رنگی درست همان چیزی است که ما به عنوان رنگین کمان مشاهده می کنیم. ضمنا طیف رنگی در این قطرات کوچک باران برعکس می گردد. «قطب الدین شیرازی» (۶۱۴ – ۶۸۹ هجری شمسی) نخستین شخصی بود که تشکیل رنگین کمان را به شکل علمی تشریح کرد.

چرا رنگین کمان گرد است؟

رنگین کمان ها از این جهت گرد می باشند که هنگامی که یک قطره آب نور را خم می نماید، نور از قطره آب در زاویه ۴۰ تا ۴۲ درجه ای، نسبت به زاویه ای که وارد آن شده، خارج می گردد.

طیف های بنفش و آبی در زاویه چهل درجه و طیف های نارنجی و قرمز در زاویه ۴۲ درجه خم می گردند. در نتیجه ستون های نوری که شما مشاهده می کنید از قطره های بارانی می باشند که ۴۰ تا ۴۲ درجه از سایه سر شما دور هستند. این مسئله موجب قوسی شدن رنگین کمان می شود.

همچنین رنگین کمان ها انتهایی ندارند. ما در هنگام تشکیل رنگین کمان به طور معمول آن ها را به صورت یک دایره کامل رویت نمی کنیم زیرا خط افق زمین در مسیر رنگین کمان قرار می گیرد.

با این حال اگر خورشید در آسمان بسیار پایین باشد، و یا رنگین کمان پیش از غروب و یا پس از طلوع خورشید تشکیل شود، می توان نیمی از یک دایره را دید. هر اندازه که خورشید در موقعیت بالاتری از آسمان قرار داشته باشد، میزان کمتری از رنگین کمان قابل مشاهده است.

تنها راه مشاهده یک رنگین کمان به صورت یک دایره کامل آن است که در بالای قطره های باران باشیم و خورشید نیز پشت سر ما قرار داشته باشد. به عنوان مثال می بایست از یک هواپیما به قطره های باران نگاه کرد.

اسراری درباره رنگین کمان

یک مسئله بسیار جالب درباره تشکیل رنگین کمان این است که یک قطبشگر می تواند آن را نامرئی کند. به عنوان مثال هنگامی که بوسیله یک فیلتر قرمز رنگ نور به رنگین کمان نگاه کنیم، تنها زمینه‌ ای قرمز رنگ مشاهده خواهیم کرد. دلیل این مسئله این است که تنها نور قرمز از پولاروید عبور می‌ نماید و سایر طیف های رنگ جذب آن می‌ گردند.

مسئله جالب دیگر درباره رنگین کمان ها این است که اگر ۲ نفر در کنار یکدیگر ایستاده باشند، یک رنگین کمان واحد را نخواهند دید. این قوس هفت رنگ، کمانی دایره‌ ای شکل می‌ باشد، که سایه سر شما مرکز آن دایره است. پس با توجه به جایی که هر شخص قرار گرفته و فاصله وی از قطره های باران، کمان های متفاوتی قابل مشاهده خواهد بود و هر شخص رنگین کمان خاص خود را رویت می کند.