Foto: Arhiv Večera
Mavrica je ena najlepših stvaritev narave. Toda ni niti stvar niti ne obstaja na točno določenem mestu. Prej je optična iluzija ali fenomen, ki ga človek ne more nadzorovati in se pojavi, ko so sončna svetloba in atmosferske razmere ravno prave, človek pa stoji na mestu, kjer jo lahko vidi.
Mavrica je posledica medsebojnega delovanja sončne svetlobe, vode in zraka, kar je vzrok, da jo lahko vidimo predvsem tiste dni, ko se izmenjujejo obdobja sončnega in deževnega vremena. Nastanek mavrice je fizikalni fenomen, ki zajema razpršitev, lom, odboj in popoln notranji odboj sončne svetlobe v dežnih kapljicah.
Mavrica torej nastane zaradi sončne svetlobe in atmosferskih razmer. Sončni žarek vstopi v vodno kapljico. Ko iz zraka vstopi v vodo, ki je gostejša snov, potuje počasneje in se začne lomiti. Vpadni žarek se v kapljici razcepi na posamezne žarke z različnimi valovnimi dolžinami. Ti žarki potujejo naprej po kapljici in se na njenem robu odbijejo nazaj vanjo. Ko sončna svetloba izstopi iz kapljice, nastane mavrica. To se zgodi, ko sončni žarki pridejo v stik z vodnimi kapljicami pod določenim kotom.
Proces nastajanja mavrice po korakih
1. Sončni žarek vstopi v dežno kapljico
Bela sončna svetloba mora v dežno kapljico vstopiti pod določenim kotom. Ta kot je ključen, saj je od njega odvisno, ali bo mavrica sploh nastala. Mavrice najpogosteje nastanejo zjutraj, ob zori, ali pozno popoldne, saj je tedaj sonce dovolj nizko in zagotavlja idealen kot za njen pojav. Če ta kot ni pravi, mavrice ne bomo videli.
2. Nekaj sončne svetlobe se odbije od površine kapljic
Ko sončni žarki trčijo ob kapljice vode ali pridejo v stik z njimi, se nekaj svetlobe odbije od njih. Svetloba se od površine kapljice odbije po odbojnem zakonu. Naj pojasnimo: če pogledate skozi okensko šipo, v njej hkrati vidite svoj odsev, saj šipa tako kot voda prevaja in hkrati odbija svetlobo.
3. Preostanek svetlobe se lomi
Ko svetloba, ki se ne odbije, prečka mejno plast zraka in vode, se njena hitrost zmanjša, saj je voda gostejša od zraka. Ta upočasnitev omogoči lomljenje svetlobe ali refrakcijo. To je razlog, da je mavrica vedno ukrivljena oziroma upognjena.
4. Bela svetloba se razprši v različne barve
Belo svetlobo sestavlja cel spekter barv in vsaka ima svojo valovno dolžino. Različne valovne dolžine potujejo različno hitro, ko vstopijo v medij z drugačno gostoto. Nato se barve ločijo. Temu fenomenu pravimo razpršitev (disperzija). Zaradi njega je mavrica sestavljena iz različnih barv.
5. Svetloba se odbije od dežne kapljice
Ko svetloba zadene ob steno kapljice, se je del pod določenim kotom odbije od nje. Če je vpadni kot večji kot kritični kot, pride do popolnega notranjega odboja in mavrico, ki nastane, lahko vidimo. Toda če je vpadni kot manjši od kritičnega, mavrice ne moremo videti.
6. Svetloba se še enkrat lomi
Ko svetloba izstopi iz dežne kapljice, se njena hitrost znova spremeni. Ker tokrat potuje iz gostejšega (voda) v manj gost medij (zrak), se njena hitrost poveča. Zaradi povečanja hitrosti se spremeni tudi pot svetlobe. To je še en primer lomljenja svetlobe, zaradi katerega ima mavrica tako obliko, kot jo ima.
7. Zaradi ponovne disperzije nastane še več barv
Ob ponovnem lomljenju žarkov se njihove valovne dolžine znova povečajo ali zmanjšajo, zato nastane še več barv. Po ponovni ločitvi sestavnih barv bele svetlobe, njenem lomljenju in disperziji lahko končno vidimo mavrico v obliki loka in z vsemi njenimi barvami.
Zakaj se mavrica pojavi po dežju?
Da bi lahko videli mavrico, morajo biti izpolnjeni nekateri pogoji. Prvič, deževati mora, ker je za nastanek mavrice nujno, da v zraku lebdijo dežne kapljice. Zato jo lahko tudi vidimo samo po dežju. Drugič, sijati mora sonce. Tretjič, opazovalec mora stati nekje med soncem in dežjem. Sonce, ki pa ga ne smejo zakrivati oblaki, mora imeti za hrbtom. Nižje ko je sonce, višja je mavrica.
Kako mavrica dobi svoje barve?
Isaac Newton je ugotovil, da se bela svetloba, če se lomi pod različnimi koti, razcepi na vse osnovne barve. Newton je s tem prispeval k novemu spoznanju, da je bela svetloba mešanica barv, ki imajo vsaka svojo valovno dolžino, zaradi katere se ob vstopu v prozorno snov različno lomijo. Različne barve ustrezajo svetlobi z različnimi valovnimi dolžinami in se lomijo do določene stopnje. Temu procesu ločevanja barv pravimo razpršitev ali disperzija.
Sončna svetloba se razprši v paleto barv, ki jih vidimo v mavrici
Ko so barve v sončni svetlobi po lomljenju ločene, jih lahko v vsej njihovi lepoti občudujemo v spektakularnem barvnem loku - mavrici. Sončna svetloba je sicer videti bela, toda v resnici je sestavljena iz različnih barv: vijolične, indigo, modre, zelene, rumene, oranžne in rdeče.
Sonce ustvari mavrico, ko bela sončna svetloba potuje skozi dežne kapljice. Te delujejo kot drobne prizme, ki lomijo različne barve v beli svetlobi. Svetloba se nato razprši v paleto barv, ki jih najdemo v mavrici.
Zakaj je v mavrici sedem barv?
Sončna svetloba je sestavljena iz vseh valovnih dolžin vidnega spektra. Vsaka barva ima drugo valovno dolžino. Te se po vstopu svetlobe v dežno kapljico lomijo pod različnimi koti. Ko svetloba izstopi iz dežne kapljice, se razprši enakovredno v vseh svojih valovnih dolžinah, zato v mavrici vidimo vseh sedem barv - rdečo, oranžno, rumeno, zeleno, modro, indigo in vijolično.
Rdeča svetloba ima najdaljšo valovno dolžino in se lomi le pri kotu 42 stopinj. Vijolična svetloba pa ima najkrajšo valovno dolžino in se lomi pri kotu približno 40 stopinj, preden izstopi iz vodne kapljice. Ker ima rdeča svetloba najdaljšo valovno dolžino, se večinoma pojavi na zunanjem robu mavrice. Zato je rdeča vedno na vrhu mavrice in vijolična na dnu.
Podobno so tudi druge barve razvrščene glede na svojo valovno dolžino. Iz mavrice odsevajo še drugi svetlobni valovi, toda teh s prostim očesom ne vidimo. In ti nevidni žarki so menda prisotni na obeh straneh mavrice.
Ultravijolični žarki so krajši od vijoličnih, medtem ko so rentgenski žarki še krajši od ultravijoličnih. Do sevanja gama običajno pride na skrajnem koncu te strani mavrice. Na drugem koncu spektra najdemo infrardeče sevanje in radijske valove. (eartheclipse.com)
