虹が円形の場合、なぜアーチしか見えないのですか?

2019-03-02
私たちが目にする虹の大部分は、地面と地平線によって部分的に遮られているため、アーチのように見えます。実際には、オランダのゴルセルで撮影されたこのような虹はすべて完全な円です。Martijn Harleman / SpaceGallery

を見ることは報酬のように感じることができます。激しい雷雨の後、穏やかな空を横切るカラフルなアーチを見つけるのはいいことです。しかし、虹が実際にはアーチではなく、「弓」でもないことを知って驚かれるかもしれません(または驚かないかもしれません)。それらは実際には完全な円です。

では、なぜアーチしか見えないのでしょうか。多くの場合、私たちが目にする虹は、地面と地平線によって部分的に遮られています。円形の栄光の中で1つを観察するには、見晴らしの良い場所を見つける必要があります。この現象がどのように発生するかを説明します。

分離度

媒体の問題:空中では、光は毎秒186,000マイル(毎秒300,000キロメートル)で巡航します。しかし、液体の水は密度が高いため、光はその中をすばやく移動できません。そのため、空中を疾走している光線が水域に当たると、かなり遅くなります。

虹の場合、個々の水滴に入る太陽光は、何度も曲がったり、屈折したりします。まず、H2Oのビードに入ると曲がります。その後、光は液滴の向こう側の内壁で跳ね返り、空気に再び入ります。出ている間、光は再び屈折します。

屈折により、液滴は太陽光をその構成要素の色に分離します。白く見えますが、太陽光線は実際には可視光スペクトル内のすべての色の混合物です。

これらはそれぞれ異なる波長を持っています。最長のものは赤色光に属し、最短のものは紫色光用に予約されています。これらの特異性のために、白い太陽の光のビームが水滴に入ると、その構成要素の色はさまざまな角度で屈折し、H2Oから出ます。そのため、虹のすべての色が別々のレイヤーに分割されています。

虹を目撃したい場合は、目を太陽から遠ざける必要があります。また、目の前に空中の水滴が大量に集中している必要があります。白色光のビームがこれらに当たると、その構成要素の色が分散します。

レインオーズ

それらの色のいくつかを知覚するあなたの能力は、あなたの物理的な所在によって決定されます。その液体の水のカーテンの各滴は小さなプリズムです。それらはすべて、白色光を赤、オレンジ、黄色、緑、青、藍、紫の光の別個のビームに分解します。しかし、あなたの眼球は一滴に複数の色を見ることは決してありません(もしそうなら)。他のすべてはあなたの生徒に会うために間違った角度でドロップを出ます。

紫の光は最も鋭い角度でウォータービーズから出るので、紫は虹の中で最も低い色です:その入口点に対して40度。一方、虹の頂上にある赤い光は、42度の角度で一般的な方向に送り返されます。

ここで重要な要素は、反太陽点の位置です。これは、あなたの視点に対して太陽から正確に180度離れた、空または地面のスポットです。明るく晴れた日には、影の頭が反太陽点を示します。すべての虹は、まさにこの場所を中心とした完全に円形のリングです。

ただし、地上に立っている場合は、円の下半分を見ることができません。確かに、この見晴らしの良い場所から、基本的に地平線の下に沈む虹の部分は見えなくなります。この理由の1つは、地球の表面が近接しているため、視線内の雨滴の量と濃度が制限されるためです。

そのため、ほとんどの人に見える虹の割合は、太陽の位置と直接相関しています。私たちの太陽の隣人が地平線をかろうじて覗いているとき、反太陽点はかなり高くなり、太陽が高く昇るときよりもはるかに大きな虹を見る機会が与えられます。

逆に、太陽が地平線から42度を超えると、地上の観測者は虹のどの部分も見ることができなくなります。しかし、飛行機の中で急上昇しているとき、物事はより面白くなります。雨や霧の日には、飛行機の乗客やパイロットが完全な円形の虹を見ることがあります。さらに良いことに、2013年、写真家のColin Leonhardtは、オーストラリアのコテスロービーチを飛び回っているときに、この円形の二重の虹の写真を撮りました。

グローリービー

最後に、虹のように見えるがそうではない、丸くてカラフルな目の錯覚について説明します。次のフライトで窓際の席を予約すると、栄光を目撃することができます。これらは、雲や霧の毛布を下向きに見つめているときに、反太陽点の周りに現れる可能性のあるタイトな円です。虹とは異なり、それらは電磁波の産物です。背の高い山頂からの栄光を見ることができます。

また、太陽や月を取り囲む色とりどりのハローも注目に値します。不気味なリングは、光と浮遊する氷の結晶の相互作用によって作られています。

今それは素晴らしいです

ジム・ヘンソンの子供の頃の故郷であるミシシッピ州リーランドを通る橋は、彼に敬意を表して正式に「レインボーコネクションブリッジ」と名付けられました。(参照がない場合、「レインボーコネクション」は、1979年の「マペットの夢みるハリウッド」でヘンソンの最も人気のあるキャラクターであるカーミットが歌ったオスカーにノミネートされたバラードの名前です。)

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