Kada sunčevi zraci prolaze kroz kapljice vode u atmosferi, one se ponašaju kao prizme, prelamajući svetlost i stvarajući ovaj spektakl na nebu
Duga nastaje zbog prelamanja svetlosti. Ona nije na nekoj određenoj udaljenosti od posmatrača, već je ništa drugo nego optička iluzija. Nakon kiše, u atmosferi su koncentrovane kapljice vode. Kada kroz njih prolazi bela sunčeva svetlost, one se ponašaju kao prizme, i dolazi do prelamanja i refleksije unutar kapi. Svetlost se prelama, odnosno refraktuje pri ulasku na površinu kapi, odbija u unutrašnjosti, a zatim ponovo prelama pri izlasku iz kapljice.
FIZIKA DUGE
Sunčev zrak je ništa drugo nego elektromagnetno zračenje koje u sebi sadrži vidljivu, infracrvenu i ultraljubičastu svetlost, a svaka od "boja", bile one vidljive za naše oko ili ne, ima svoju talasnu dužinu. Naravno, određeni deo se filtrira, odnosno ne prolazi kroz atmosferu naše planete.
Svetlost koja dolazi do kapljica se prelama na širokom opsegu uglova. Ugao pod kojim se svetlost prelama ne zavisi od veličine kapi, već od talasne dužine, odnosno boje svetlosti. Ova pojava se naziva disperzija. Ugao takođe zavisi i od indeksa prelamanja kapljice. To znači da, na primer, kapi morske vode drugačije prelamaju svetlost nego kapi slatkovodne ili neutralne vode.
Najviše svetlosti se odbija na uglu od oko 42°. Upravo pod tim uglom, u odnosu na horizont, se duga najbolje vidi. Ukoliko je ugao mnogo veći od ovog, duga je ispod horizonta, pa je ne možemo videti. Plava svetlost se odbija pod nešto većim uglom nego crvena; međutim, zbog odbijanja svetlosti unutar kapljice, plavu svetlost vidimo sa unutrašnje strane luka, dok je crvena sa spoljašnje. Ukoliko se nalazimo u avionu, ugao pod kojim vidimo zrake je drugačiji, pa možemo videti dugu i kada je sunce visoko nad horizontom. Sličan je slučaj i kada gledamo kroz kapljice vodopada ili fontane, jer su tada kapi puno bliže našem oku.
SAMOORGANIZOVANA KRITIČNOST
Međutim, ovo nije sve što je potrebno da bismo mogli da vidimo dugu. Kapljica vode ima uvek u atmosferi, i svetlost se kroz njih stalno prelama. Kako onda ne vidimo dugu svaki put kada nam svetlost Sunca dolazi pod odgovarajućim uglom?
Tajna je u tome što je duga jedan od takozvanih fenomena samoorganizovane kritičnosti (eng. self organized criticality). To je jedan statistički fenomen u fizici, i izražava se kod sistema sa kritičnom tačkom. U slučaju duge, postoji određena koncentracija kapljica u atmosferi koja je potrebna da bi se ona pojavila. Ta koncentracija se naziva kritičnom koncentracijom, i tek kada se dostigne njena vrednost, postojaće dovoljna količina svetlosti sa istim karakteristikama da bi je naše oko registrovalo.
Duga je u različitim svetskim kulturama uvek sa sobom nosila dozu mistike i bila predmet mnogih legendi. Rimljani su je smatrali za dobar znak boga Sunca Sola, a drevna indijanska plemena su verovala da je duga most između života i smrti. Popularna irska legenda govori da ispod duge vilenjaci ostavljaju ćupove sa zlatom.
Ukoliko nema previše zagađenja u atmosferi, na nebu se ponekad može videti i dvostruka duga. Ovaj poseban slučaj nastaje usled dvostrukog odbijanja svetlosti unutar kapi umesto samo jednog. Upravo zbog dvostrukog odbijanja, redosled boja u sekundarnom luku je obrnut, pa je plava boja sa spoljašnje strane. Kako se mnogo manja količina svetlosti dvostruko odbija, sekundarni luk se značajno slabije vidi.
Postoje i takozvane monohromatske duge. Ponekad se dogodi da pljusak bude u zoru ili sumrak, kada su kraće talasne dužine već prelomljene pod velikim uglom u atmosferi. Ovo znači da taj deo svetlosti ne prolazi kroz kapljice, i nakon prelamanja u kapima kao rezultat možemo dobiti jednobojnu dugu.
Jedna od najmanje poznatih činjenica je ta da dugu možemo videti i noću. Sunčeva svetlost odbijena od meseca takođe se prelama na kapljicama vode. Međutim, zbog male količine svetlosti, ova vrsta duge je veoma teško uočljiva. Tako mala količina svetlosti nedovoljno pobuđuje receptore u ljudskom oku, pa nam se duga može učiniti sivom. Noćnu dugu najlakše možemo videti na fotografijama sa veoma dugom ekspozicijom.
Nisu svi znali da duga predstavlja krug. Njeno središte leži na ravnoj liniji koja prolazi od Sunca kroz posmatrača. Horizont ometa osobi koja stoji na zemlji da vidi potpuno optički fenomen. Što je viši promatrač, to će biti vidljiviji veći deo kruga. Zato iz aviona možete da vidite igru svetla u punom formatu.
Oblik duge
U istraživanju optičkog fenomena učestvovali su mnogi naučnici. Još u 17. veku poznati matematičar i filozof Rene Dekart izvodio je eksperimente. Da bi to učinio, napunio je kuglu vodom i promatrao odraz sunčevog zraka koji prolazi kroz vodu. Ovo je bilo objašnjenje rastuće igre svetla.
Na nebu se pojavljuje višebojna duga kao rezultat loma svetlosti koji prolazi kroz kapljice vode. Obična bela boja sastoji se od celog spektra (7 boja) različitih talasnih dužina. Svaki talas drugačije odstupa u stranu. To objašnjava raznolikost nijansi. Zrak, nakon što je udario u školjku kišne kapi, savija se i ruši se na nebu s jarkim lukom.
Zašto je to još uvek luk? Ovaj oblik se objašnjava zakonom optičke lomljivosti. Svetlosni snop, pokušavajući da probije vodu koja ima veću gustinu od zraka, podvrgava se 42 puta odstupanju od izvorne ose. Ljudsko oko može da ga vidi samo u obliku kruga. Pored toga, same kapljice su sferične. Predstavljaju male kuglice. Svetlost koja prolazi kroz njih jednostavno odražava njihovu površinu. Odnosno, beli zrak se pretvara u višebojne tokove, od kojih je svaki ubačen u drugi. Izvor: National green highway
Retko viđena duga punog svetlosnog kruga se pojavila na nebu iznad Grinvila u SAD
Da, moguće je videti ih... kada se nalazite dovoljno visoko.
Upravo je to bio slučaj sa Bredom Hadsonom u Grinvilu (Južna Karolina).
Kada se sunčeva svetlost i kapljice kiše kombinuju i stvore dugu, mogu da proizvedu i celi krug svetla na nebu. Ali, to je vrlo redak prizor. Ovaj retki nebeski fenomen je zabeležen 16. januara 2016. godine.
Pravi uslovi na nebu moraju da budu prisutni, a čak i kad jesu, donji deo punog kruga duge je obično blokiran horizontom. Zato vidimo duge ne kao krugove, nego kao svetlosne lukove preko našeg neba. Kada biste mogli da odete dovoljno visoko, videli biste da se neke duge nastavljaju i ispod horizonta u ravnini bližoj nivou morske površine.
Bred Hadson iz kompanije za održavanje drveća u Grinvilu bio je na visini od 122 metra kada je uslikao pun svetlosni krug duge.
Savršen krug duge 2014. godine snimljen je sa visoke pozicije rotirajućeg restorana tornja na Nijagarinim vodopadima u Ontariju (Kanada)
Komentara: 0