第71期科学3分钟浏览 30
发布 · 杂学书库 别馆
彩虹为什么总是像弓一样弯着出现?
雨后挂在天空中的彩虹,总是圆圆地弯着。为什么看不到笔直延伸的彩虹呢?
彩虹之所以看起来像弓一样弯曲,是因为它原本就是一个圆环。站在地面上时,圆环的下半部分落到了地平线以下,天空中只留下上面的弧形部分。
相同的角度构成一个圆
阳光进入雨滴后,会在内部反射一次,再经过折射射出。这些光最集中地出现在与太阳正相反的一侧,也就是偏离自己头部影子所指的那个点约42度的方向上。把距离那个点42度的所有位置连起来,就构成了一个圆,位于这个圆上的雨滴便闪耀成彩虹。不同颜色的光折射程度略有不同,所以红色在外侧,紫色在内侧。有时,外侧还会出现另一道较淡的彩虹。它是光在雨滴内部反射两次后,在约51度的位置形成的,颜色顺序正好相反。两道彩虹之间的天空显得格外暗,也是因为到达这一区域的光比较少。
太阳越低,彩虹看起来越大
圆心位于太阳的反方向,因此太阳升起时,圆心就在地平线以下。太阳刚升起或即将落下时,圆心落在地平线上,彩虹看起来就接近半圆。太阳升得越高,弧形部分就越低、越小;当太阳高度超过42度时,在地面上就看不到彩虹了。比起正午,我们更常在下午较晚的时候遇见彩虹,也是这个原因。同样的道理,下午的彩虹出现在东方天空,早晨的彩虹则出现在西方天空。阵雨过后,不妨背对太阳站一站。
能走到彩虹的尽头吗?
朝彩虹的尽头走去,似乎就能碰到它,可你往前走多少,彩虹也会往后退多少。因为彩虹不是挂在某个固定位置的物体,而是由太阳和自己眼睛所成的角度决定的光。当你移动时,处于42度位置的雨滴也会改变,所以你和身旁的人,其实看到的是不同雨滴形成的彩虹。坐车时,彩虹看起来一直跟着自己,也是这个原因。
怎样才能看到完整的圆环
圆的下半部分朝向地面,但眼睛与地面之间几乎没有能把光反射回来的水滴。如果眼前下方也布满水滴,就能看到圆环延续得更完整。例如,在晴天背对太阳,用花园水管大范围地喷洒水雾,有时就会形成一道向地面方向延伸、连成圆形的彩虹。
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彩虹原本是一个圆环,在地面上,我们只能看到露出地平线的部分,因此它看起来像一张弓。
整理与参考笔记 · 美国国家气象局(NWS)《How Do Rainbows Form?》·英国气象局. 说明了彩虹是以太阳反方向的点为圆心、半径约为42度的圆,太阳高度超过42度时,在地面上就看不到彩虹。双彩虹由光反射两次形成,颜色顺序相反,在山上或飞机上有时还能看到完整的圆环。
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