Радуга

Радуга - атмосферное, оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении Солнцем (или Луной) множества водяных капель (дождя или тумана). Радуга выглядит как разноцветная дуга или окружность, составленная из цветов спектра (от внешнего края: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый). На самом деле, спектр непрерывен, и его цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.

Радуга над Ладожским озером

Чтобы увидеть радугу, солнце у наблюдателя должно находиться за спиной, и, в то же время, солнце, сам наблюдатель и центр окружности видимой впереди радуги должны располагаться на одной прямой. Для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуга, часть окружности, и чем выше точка наблюдения - тем она полнее (с горы или самолёта можно увидеть и полную окружность). Когда Солнце поднимается выше 42 градусов над горизонтом, радуга с поверхности Земли не видна.

Полная радуга, видимая с самолета

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет преломляется и отражается капельками воды, парящими в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов. Из видимых для человеческого глаза цветов слабее всего отклоняется красный свет, а сильнее всего фиолетовый. В результате белый солнечный свет разлагается в спектр (разноцветные полосы), и наблюдатель, который стоит спиной к источнику света, видит разноцветное свечение, которое исходит из пространства по концентрическим окружностям (дугам).

В яркую лунную ночь можно наблюдать и радугу от Луны . Поскольку рецепторы человеческого глаза, работающие при слабом освещении, - «палочки» - не воспринимают цвета, лунная радуга выглядит белёсой; чем ярче свет, тем «цветнее» радуга (в её восприятие включаются цветовые рецепторы - «колбочки»).

Лунная радуга

Чаще всего наблюдается простая радуга-дуга, но известно много других оптических феноменов, которые возникают по похожим причинам или похоже выглядят. Среди них, например, туманная (белая) радуга, возникающая на очень маленьких капельках тумана, и огненная радуга , возникающая на перистых облаках. Когда радуга появляется над поверхностью воды (или над другой отражающей поверхностью, например, мокрым песком), может возникнуть так называемая отражённая радуга . Она появляется, когда солнечный свет отражается от поверхности воды до того, как попадает на дождевые капли, где происходит преломление. Необходимо, чтобы водная поверхность была достаточно большой, спокойной и близкой к стене дождя. Из-за большого количества условий отражённая радуга - редкое явление. Отражённая радуга пересекает основную на уровне горизонта, далее проходит над ней. Так как солнечный свет предварительно отражается от воды, яркость отражённой радуги ниже основной.

Белая, или туманная радуга

Отражённая радуга (верхняя) и основная радуга (нижняя) на закате

При определённых обстоятельствах можно увидеть
двойную, перевёрнутую или даже кольцевую радугу . На самом деле это явления другого процесса - преломления света в кристаллах льда, рассеянного в атмосфере, и относятся к гало (оптический феномен, светящееся кольцо вокруг источника света). Для появления в небе перевернутой радуги необходимы специфические погодные условия, характерные для Северного и Южного полюсов. Перевернутая радуга образуется за счет преломления света, проходящего через льдинки тонкой завесы облаков на высоте 7 - 8 тысяч метров. Цвета в такой радуге располагаются тоже наоборот: фиолетовый вверху, а красный - внизу.

Двойная радуга (Новосибирск)

Классическое гало вокруг Солнца в Гималаях (Непал)

Перевернутая радуга (Аляска)

Персидский астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази (1236-1311), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена. Примерно одновременно аналогичное объяснение радуги предложил и немецкий учёный Дитер Фрейбургский . Общая физическая картина радуги была описана в 1611 году хорватскийм учёным, архиепископом Марком Антонием де Доминисом . На основании опытных наблюдений он пришёл к заключению, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления - при входе в каплю и при выходе из неё. Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1635 году в своём труде «Метеоры» в главе «О радуге». В частности, он верно объяснил механизм образования вторичной радуги. Исаак Ньютон в своём трактате «Оптика» дополнил теорию Декарта и де Доминиса тем, что разъяснил причины возникновения цветов радуги. При этом И. Ньютон выделял семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, индиго и фиолетовый. Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, во многих странах в нём выделяют 7 или 6 (например, в англоязычных странах) цветов. Считают, что первым выбрал число 7 И. Ньютон.

Исаак Ньютон в своей лаборатории изучает разложение солнечного луча, пройденного сквозь круглое отверстие в шторе, на спектр с помощью стеклянной призмы

Солн-це. Дождь. Ра-ду-га.

Учё-ные раз-ных вре-мён пы-та-лись объ-яс-нить это при-род-ное яв-ле-ние. Пол-ная тео-рия ра-ду-ги вы-хо-дит за рам-ки гео-мет-ри-че-ской и да-же вол-но-вой оп-ти-ки и тре-бу-ет мощ-но-го ма-те-ма-ти-че-ско-го ап-па-ра-та. В филь-ме да-ёт-ся пер-вое пред-став-ле-ние о ра-ду-ге, ко-то-рое, тем не ме-нее, за-ме-ча-тель-но и от-нюдь не про-сто. Это пред-став-ле-ние ос-но-ва-но на ра-бо-тах Рене Де-кар-та и Иса-а-ка Нью-то-на.

Рене Де-карт объ-яс-нил гео-мет-рию ра-ду-ги: её фор-му и рас-по-ло-же-ние на небе. Иса-ак Нью-тон «рас-кра-сил» ра-ду-гу, дав объ-яс-не-ние её цве-там.

Ве-ли-кий Иса-ак Нью-тон в сво-ём зна-ме-ни-том опы-те со стек-лян-ной приз-мой , без ко-то-ро-го те-перь не об-хо-дят-ся уро-ки физи-ки, раз-ло-жил бе-лый сол-неч-ный свет на цве-то-вые со-став-ля-ю-щие и про-де-мон-стри-ро-вал, что раз-ным цве-там со-от-вет-ству-ют раз-лич-ные по-ка-за-те-ли пре-лом-ле-ния. Это яв-ле-ние на-зы-ва-ет-ся дис-пер-си-ей све-та. Имен-но бла-го-да-ря дис-пер-сии ра-ду-га раз-но-цвет-ная.

Рас-смот-рим те-перь всё мно-же-ство ка-пель до-ждя. Ка-кие кап-ли участ-ву-ют в фор-ми-ро-ва-нии дан-но-го цве-та ра-ду-ги? Из ска-зан-но-го вы-ше сле-ду-ет, что, на-при-мер, фио-ле-то-вый цвет об-ра-зу-ют те и толь-ко те кап-ли, ко-то-рые ле-жат на пря-мой, об-ра-зу-ю-щей с при-хо-дя-щи-ми на зем-лю сол-неч-ны-ми лу-ча-ми угол $42^{\circ}$. Зна-чит, фио-ле-то-вый цвет ра-ду-ги ле-жит на по-верх-но-сти ко-ну-са с вер-ши-ной в на-блю-да-те-ле, осью, яв-ля-ю-щей-ся про-дол-же-ни-ем от-рез-ка «Солн-це - глаз на-блю-да-те-ля», и уг-лом рас-тво-ра $42^{\circ}$. Осталь-ные цве-та так-же ле-жат на по-верх-но-стях ко-ну-сов с той же осью и со-от-вет-ству-ю-щим этим цве-там уг-лам рас-тво-ра.

Ес-ли на-блю-да-тель смот-рит на ра-ду-гу, то Солн-це на-хо-дит-ся за его спи-ной. Го-во-рят, что ра-ду-га на-хо-дит-ся в «про-ти-во-сол-неч-ной точ-ке». Вы-со-та ра-ду-ги за-ви-сит от по-ло-же-ния Солн-ца . Са-мая боль-шая ра-ду-га по-лу-ча-ет-ся, ко-гда Солн-це близ-ко к го-ри-зон-ту.

Рас-смот-рим те-перь лу-чи Солн-ца, па-да-ю-щие на ниж-нюю часть кап-ли. В си-лу сим-мет-рии для них мож-но по-чти пол-но-стью по-вто-рить про-ве-дён-ное вы-ше рас-суж-де-ние. Од-на-ко то-гда лу-чи на вы-хо-де из кап-ли ухо-дят вверх, и на-блю-да-тель с Зем-ли их про-сто не ви-дит. Но воз-мож-но и дру-гое про-хож-де-ние пуч-ка све-та по кап-ле! Лу-чи мо-гут два ра-за от-ра-зить-ся от зад-ней стен-ки кап-ли и по-том вый-ти из неё.

Та-кое про-хож-де-ние лу-чей да-ёт вто-рую ра-ду-гу . Вто-рая ра-ду-га вид-на под уг-лом при-мер-но $52^{\circ}$ к на-прав-ле-нию «Солн-це - глаз на-блю-да-те-ля». Та-ким об-ра-зом, она вы-ше пер-вой. По-сколь-ку лу-чи от-ра-жа-лись от сте-нок кап-ли два ра-за, по-ря-док цве-тов в ней об-рат-ный - крас-ный цвет сни-зу, а фио-ле-то-вый свер-ху.

При каж-дом от-ра-же-нии ин-тен-сив-ность све-та ослаб-ля-ет-ся, по-это-му вто-рая ра-ду-га ме-нее яр-кая, чем пер-вая. Тео-ре-ти-че-ски су-ще-ству-ют и тре-тья ра-ду-га, и ра-ду-ги бо-лее вы-со-ких по-ряд-ков, но они не вид-ны при обыч-ных усло-ви-ях, по-сколь-ку по-лу-ча-ют-ся при мно-гих от-ра-же-ни-ях в кап-ле.

Вни-ма-тель-ный че-ло-век за-ме-тит тём-ную об-ласть неба , рас-по-ло-жен-ную меж-ду пер-вой и вто-рой ра-ду-га-ми. Де-ло в том, что по-сле вза-и-мо-дей-ствия с кап-ля-ми до-ждя, лишь неболь-шое ко-ли-че-ство лу-чей при-хо-дит к на-блю-да-те-лю под уг-ла-ми от $41^{\circ}$ до $52^{\circ}$. Ещё один не все-гда за-ме-ча-е-мый при-знак ра-ду-ги - свет-ло-тём-ные по-ло-сы сра-зу под фио-ле-то-вой ду-гой пер-вой ра-ду-ги. Од-на-ко их объ-яс-не-ние вы-хо-дит за рам-ки гео-мет-ри-че-ской оп-ти-ки.

Уви-деть в небе пол-ный круг ра-ду-ги сто-я-ще-му на Зем-ле на-блю-да-те-лю невоз-мож-но. Пол-ную ра-ду-гу - окруж-ность це-ли-ком, мож-но уви-деть в брыз-гах фон-та-на, рас-по-ло-жен-ных невы-со-ко над зем-лёй. А в небе пол-ную ра-ду-гу мож-но уви-деть с са-мо-лё-та.

И. Нью-тон. Оп-ти-ка, или Трак-тат об от-ра-же-ни-ях, пре-лом-ле-ни-ях, из-ги-ба-ни-ях и цве-тах све-та / Пе-ре-вод с тре-тье-го ан-глий-ско-го из-да-ния 1721 г. с при-ме-ча-ни-я-ми С. И. Ва-ви-ло-ва. - Из-да-ние вто-рое / Про-смот-рен-ное Г. С. Ланд-сбер-гом. - М.: ГИТТЛ, 1954. - (Клас-си-ки есте-ство-зна-ния. Ма-те-ма-ти-ка, ме-ха-ни-ка, физи-ка, аст-ро-но-мия.)

В. И. Ар-нольд. Ра-ду-га // В. И. Ар-нольд. Ма-те-ма-ти-че-ское по-ни-ма-ние при-ро-ды. - М.: МЦНМО, 2010.

Х. Нус-сен-цвейг. Тео-рия ра-ду-ги // Успе-хи физи-че-ских на-ук. 1989. Т. 125. С. 527-547.

Инструкция

Как установил Ньютон, белый световой луч получается в результате взаимодействия лучей разного цвета: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Каждый цвет характеризуется определенной длиной волны и частотой колебаний. На границе прозрачных сред скорость и длина световых волн изменяются, частота колебаний остается прежней. Каждый цвет имеет свой собственный коэффициент преломления. Меньше всего от прежнего направления откланяется луч красного цвета, чуть больше оранжевый, затем желтый и т.д. Наибольший коэффициент преломления имеет фиолетовый луч. Если на пути светового луча установить стеклянную призму, то он не только отклонится, но и распадется на несколько лучей разного цвета.

А теперь . В природе роль стеклянной призмы выполняют дождевые капли, с которыми сталкиваются солнечные лучи при прохождении через атмосферу. Поскольку плотность воды больше , световой луч на границе двух сред преломляется и разлагается на составляющие. Далее цветовые лучи движутся уже внутри капли до столкновения с ее противоположной стенкой, которая также является границей двух сред, и, к тому же, обладает зеркальными свойствами. Большая часть светового потока после вторичного преломления будет продолжать движение в воздушной среде за каплями дождя. Некоторая же его часть отразится от задней стенки капли и выйдет в воздушную среду после вторичного преломления на передней ее поверхности.

Процесс этот происходит сразу во множестве капель. Чтобы увидеть радугу, наблюдатель должен стоять спиной к Солнцу и лицом к стене дождя. Спектральные лучи выходят из дождевых капель под разными углами. От каждой капли в глаз наблюдателя попадает только один луч. Лучи, выходящие из соседних капель сливаются, образуя дугу. Таким образом, от самых верхних капель в глаз наблюдателя попадают лучи красного цвета, от тех, что ниже – оранжевого и т.д. Сильнее всего откланяются фиолетовые лучи. Фиолетовая полоска будет нижней. Радугу в форме можно видеть, когда Солнце находится под углом не более чем 42° относительно горизонта. Чем выше поднимается Солнце, тем меньше размеры радуги.

Вообще-то, описанный процесс несколько сложнее. Световой луч внутри капли отражается многократно. При этом может наблюдаться не одна цветовая дуга, а две – радуга первого и второго порядка. Внешняя дуга радуги первого порядка окрашена в красный цвет, внутренняя – в фиолетовый. У радуги второго порядка наоборот. Выглядит она обычно на много бледнее первой, поскольку при многократных отражениях интенсивность светового потока уменьшается.

Значительно реже в небе могут наблюдаться три, четыре и даже пять цветных дуг одновременно. Подобное наблюдали, например, жители Ленинграда в сентябре 1948 года. Это объясняется тем, что радуга может возникать также и в отраженных солнечных лучах. Такие многократные цветовые дуги могут наблюдаться над обширной водной поверхностью. При этом отраженные лучи идут снизу вверх,

Центр окружности, описываемой радугой, лежит на прямой, проходящей через наблюдателя и Солнце , в антисолнечной точке , при этом Солнце всегда находится за спиной наблюдателя, и одновременно видеть Солнце и радугу без использования оптических приспособлений невозможно. Угловой радиус окружности - 42 градуса . Для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуга окружности , чем ниже Солнце над горизонтом, тем ближе дуга к половине окружности, а высота верхушки радуги над землёй - к 42 градусам. Чем выше точка наблюдения, тем дуга полнее (с самолёта можно увидеть и полную окружность). Когда Солнце поднимается выше 42 градусов над горизонтом, окружность возможного появления радуги оказывается ниже уровня земли, и наблюдатель, находящийся на её поверхности, увидеть радугу не может . Приблизиться к радуге, как и к горизонту , нельзя .

Физика радуги

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет преломляется и отражается капельками воды (дождя или тумана), парящими в атмосфере . Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), поэтому слабее всего отклоняется красный свет - на 137°30’, а сильнее всего фиолетовый - на 139°20’). В результате белый свет разлагается в спектр . Наблюдатель, который стоит спиной к источнику света, видит разноцветное свечение, которое исходит из пространства по концентрическим окружностям (дугам).

Для одного отражения внутри капли такой угол имеет одно значение, для двух - другое, и т. д. Этому соответствует первичная (радуга первого порядка), вторичная (радуга второго порядка) и т. д. радуга. Первичная - самая яркая, она уносит из капли бо́льшую часть света. В природе радугу большего порядка обычно не удаётся увидеть, так как она очень слаба.

Появление радуги третьего порядка в естественных условиях случается чрезвычайно редко. Считается, что за последние 250 лет было только пять научных сообщений о наблюдении данного феномена . В то же время благодаря применению специальных методов фотосъёмки и последующей обработки полученных фотографий удаётся зарегистрировать радуги четвёртого , пятого и даже, как предполагается, седьмого порядков.

В лабораторных условиях удаётся получать радуги гораздо более высоких порядков. Так, в статье, опубликованной в 1998 г., утверждалось, что авторам, используя лазерное излучение, удалось получить радугу двухсотого порядка .

Необычные радуги

Чаще всего наблюдается простая радуга-дуга, но известно много других оптических феноменов, которые возникают по похожим причинам или похоже выглядят. Среди них, например, туманная (белая) радуга , возникающая на очень маленьких капельках тумана, и огненная радуга (один из видов гало), возникающая на перистых облаках . Похож на радугу и слабый паргелий - гало в 22° слева и справа от солнца. Ночью можно увидеть лунную радугу .

Когда радуга появляется над поверхностью воды (или над другой отражающей поверхностью, например, мокрым песком ), может возникнуть так называемая отражённая радуга (англ. Reflection Rainbow ) . Она появляется , когда солнечный свет отражается от поверхности воды до того, как попадает на дождевые капли, где происходит преломление. Необходимо, чтобы водная поверхность была достаточно большой, спокойной и близкой к стене дождя. Из-за большого количества условий отражённая радуга - редкое явление.

Отражённая радуга пересекает основную на уровне горизонта, далее проходит над ней. Так как солнечный свет предварительно отражается от воды, яркость отражённой радуги ниже основной.

При определённых обстоятельствах можно увидеть двойную, перевёрнутую или даже кольцевую радугу. На самом деле это явления другого процесса - преломления света в кристаллах льда, рассеянного в атмосфере, и относятся к гало . Для появления в небе перевернутой радуги (околозенитной дуги, зенитной дуги - одного из видов гало) необходимы специфические погодные условия, характерные для Северного и Южного полюсов. Перевернутая радуга образуется за счет преломления света, проходящего через льдинки тонкой завесы облаков на высоте 7 - 8 тысяч метров. Цвета в такой радуге располагаются тоже наоборот: фиолетовый вверху, а красный - внизу.

История исследования

Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, во многих странах в нём выделяют 7 или 6 (например, в англоязычных странах ) цветов. Считают, что первым выбрал число 7 И. Ньютон.

Мнемонические фразы

Цвета в радуге расположены в последовательности, соответствующей спектру видимого света. В русском языке существуют такие мнемонические фразы для запоминания этой последовательности:

• К ак о днажды Ж ак-з вонарь г оловой с ломал ф онарь
• К аждый о хотник ж елает з нать, г де с идит ф азан.

Фразы являются так называемым акростихом .

В этих фразах начальная буква каждого слова соответствует начальной букве названия определённого цвета.

• К аждый - красный
• О хотник - оранжевый
• Ж елает - жёлтый
• З нать - зелёный
• Г де - голубой
• С идит - синий
• Ф азан - фиолетовый

Цвета во фразе перечисляются в соответствии с порядком цветов в радуге, от красного (видимый свет с наибольшей длиной волны) до фиолетового (видимый свет с наименьшей длиной волны).

Радуга в истории, мифологии и культуре

• В скандинавской мифологии радуга - это мост Биврёст , соединяющий Мидгард (мир людей) и Асгард (мир богов); красная полоса радуги - вечный огонь , который безвреден для Асов, но сожжёт любого смертного , который попытается подняться по мосту. Охраняет Биврёст Ас Хеймдалль .
• В древнеиндийской мифологии - лук Индры , бога грома и молнии.
• В древнегреческой мифологии - дорога Ириды , посланницы между мирами богов и людей.
• В армянской мифологии радуга - это пояс Тира (первоначально бог солнца, потом - бог письменности, искусств и наук).
• По славянским поверьям, радуга пьёт воду из озёр, рек и морей, которая потом проливается дождём. Иногда она заглатывает вместе с водою рыб и лягушек, поэтому порою они с неба падают . Появление радуги предвещало несчастье, а если человеку удастся пройти под радугой, то мужчина станет женщиной, а женщина - мужчиной .
• Согласно поверьям многих африканских народов, в тех местах, где радуга касается земли, можно найти клад (драгоценные камни, раковины каури или бисер).
• В мифологии австралийских аборигенов Радужный змей считается покровителем воды, дождя и шаманов .
• Ирландский лепрекон прячет горшок золота в месте, где радуга коснулась земли.
• В Библии радуга появилась после всемирного потопа как символ прощения человечества, союза Бога и человечества (в лице/через Ноя) и того, что потопа никогда больше не будет (Быт. ).
  «Я полагаю радугу Мою в облаке, чтоб она была знамением завета между Мною и между землею. И будет, когда сгущу Я тучи над землею, покажется радуга в облаке». Эту фразу толкователь Пятикнижия Раши объясняет так: «Когда сгущу Я тучи над землею», - когда Мой Атрибут Суда будет подсказывать Мне навести на землю тьму и гибель, тогда… «появится радуга в облаке». То есть радуга показывается на небе тогда, когда человечество заслуживает гибели за свои грехи. «И будет, когда Я наведу облако на землю, то явится радуга в облаке; и Я вспомню завет Мой, который между Мною и между вами и между всякою душею живою во всякой плоти; и не будет более вода потопом на истребление всякой плоти». Согласно Талмуду, при жизни больших праведников нет нужды в этом знаке, так как Вселенная защищена от гибели их присутствием.
• В японской мифологии боги Идзанаги и Идзанами стояли на небесном мосту, окуная с него копье, капли с которого стали островами.
• Изображение радуги было личной эмблемой Екатерины Медичи .
• В книге Фрэнка Баума «Удивительный волшебник из страны Оз » и в фильме, снятом на её основе, девочка Дороти, пройдя под радугой, попадает в Волшебную страну.

Радуга и ассоциированные термины

Радуга как символ

См. также

Примечания

1. , с. 38.
2. Миннарт М. Свет и цвет в природе. - М. : «Наука», 1969. - С. 182. - 344 с.
3. Кто творит радугу? (Фрагмент из книги Я. Е. Гегузина «Капля») // Наука и жизнь . - 2016. - № 10 . - С. 73-75 .
4. Можно заметить (это хорошо видно и на рисунке), что заметное количество света, отраженного-преломленного в каплях, попадает и во внутреннюю область конуса. И хотя в этой области острый максимум интенсивности отсутствует, что делает свет в ней практически лишенным цвета, однако общее количество попадающего сюда света - достаточно велико. При наблюдении (и на фотографиях) нередко можно заметить, что небо (как и пейзаж и вообще всё) внутри дуги радуги - заметно более светлое.
5. From myth to reality: photos prove triple rainbows exist - Статья на сайте Оптического общества (The Optical Society, OSA)
6. Theusner M. Photographic observation of a natural fourth-order rainbow (англ.) // Applied Optics. - 2011. - Vol. 50, no. 28 . - P. F129-F133. - DOI :10.1364/AO.50.00F129 .
7. Edens H. E. Photographic observation of a natural fifth-order rainbow (англ.) // Applied Optics. - 2015. - Vol. 54, no. 4 . - P. B26-B34. - DOI :10.1364/AO.54.000B26 .
8. Edens H. E., Können G. P. Probable photographic detection of the natural seventh-order rainbow (англ.) // Applied Optics. - 2015. - Vol. 54, no. 4 . - P. B93-B96. - DOI :10.1364/AO.54.000B93 .
9. Ng P. H., Tse M. Y.,Lee W. K. Observation of high-order rainbows formed by a pendant drop (англ.) // Journal of Optical Society of America B. - 1998. - Vol. 15, no. 11 . - P. 2782-2787.
10. Rainbow - A polarized arch?
11. Reflection Rainbows
12. Reflection Bow Formation
13. Как появляется радуга (неопр.) .

Среди других оптических явлений в атмосфере радуга по своей выразительности и красоте является одним из наиболее примечательных, частых и широко известных. По своей внешно­сти она представляет собой разноцветную дугу на фоне дожде­вых облаков, расположенных в стороне, противоположной Солн­цу. Радуга образуется лишь тогда, когда при вышеуказанном расположении Солнца и дождевых облаков из последних выпа­дает дождь, причем чем крупнее капли, тем отчетливее и ярче будет радуга, и, наоборот, при мелкокапельном дожде она ста­новится белесой, малозаметной или совсем не видна. Располо­жение и чередование цветов в радуге всегда одно и то же: на­ружный (верхний) край окрашивается в красный цвет, затем оранжевый, желтый, зеленый, а нижний край - в фиолетовый.

Образование радуги объясняется преломлением, внутренним отражением и разложением на составные цвета солнечных лу­чей в дождевых каплях. Солнечный луч, заходя внутрь капли, испытывает первое частичное преломление и разложение. Достигнув задней внутренней стенки капли, он испытывает пол­ное внутреннее отражение и, выходя из капли, вновь прелом­ляется и разлагается па составные цветные лучи. Поскольку угол преломления лучей различного цвета неодинаков, то из каждой капли выходит пучок не параллельных, а расходящихся цветных лучей Меньше всего отклоняются красные лучи и боль­ше всех- фиолетовые. Поэтому из капель, расположенных вы­ше в глаз наблюдателя попадут красные лучи, а из капель, распопоженых ниже, попадут лучи с большим углом преломлении (отклонения), к которым относятся оранжевые, желтые и т. д., и последние- - фиолетовые. Таким образом, наблюдатель увидит вертикальный спектр солнечного света, образованный дождевы­ми каплями.

В образовании радуги принимают участие лишь те капли, которые расположены по отношению к наблюдателю под соот­ветствующим углом преломления световых лучей.

Когда Солнце находится на горизонте, то радуга имеет вид половины окружности с угловым радиусом около 41°. По мере поднятия Солнца радуга опускается, и когда оно окажется на высоте 41-42°, радуга исчезнет. По этой причине в умерен­ных и тропических шпротах в околополуденное время появле­ние радуги, при всех прочих благоприятных условиях, невоз­можно.

Иногда наблюдается двойная радуга (одна над другой), причем в верхней (побочной) радуге цвета чередуются в обрат­ном порядке.

Радуга появляется в вечернее или утреннее время, чаще все­го После прошедшего дождя. Она является лишь косвенным признаком того или иного размера дождевых капель, иначе го­воря, сильного или слабого дождя, выпадающего в стороне от наблюдателя.