Wikipedia:Tłumaczenie miesiąca/Tęcza
Z Wikipedii
 |
Uwaga! Ta strona została już zintegrowana z artykułem głównym. Proszę jej nie edytować. Artykuł znajduje się obecnie pod hasłem Tęcza. |
Tęcza jest zjawisko optyczne i meteorologiczne występujące jako charakterystyczny wielobarwny łuk, kiedy Słońce oświetla krople wody w ziemskiej atmosferze.
Pomimo faktu, że w tęczy występuje niemal ciągłe widmo kolorów, tradycyjnie uznaje się, że kolorami tęczy są: czerwony (na zewnątrz łuku), pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski i fioletowy (wewnątrz łuku).
Jest to więc "tylko" sześć, chociaż popularnie mówi się o siedmiu kolorach tęczy. Najprawdopodobniej jednak, z uwagi na konotacje religijne, kolor indygo został dołączony do pozostałych sześciu kolorów tak, aby ich liczba wynosiła siedem. Kolor indygo nie jest jednak wyjątkowym kolorem zarówno jeśli chodzi o naukę, jak i jego postrzeganie przez ludzkie oko, które posiada ograniczoną zdolność rozpoznawania kolorów w "niebieskiej" części spektrum światła. Przypisanie tego "dodatkowego" koloru przypisuje się czasom, w których Izaak Newton badał promienie świetlne.
Spis treści |
[edytuj] Wyjaśnienie naukowe
Efekt tęczy może być widoczny wszędzie, gdzie występują krople wody w powietrzu oświetlane przez promienie słoneczne padające spoza pleców obserwatora, który znajduje się na stosunkowo niewielkiej wysokości lub kącie optycznym. Najbardziej widowiskowe tęcze można zaobserwować kiedy połowa nieba jest wciąż ciemna (z uwagi na znajdujące się tam chmury deszczowe), a obserwujący ma za sobą słońce oraz czyste niebo (umożliwiające przedostawanie się promieni) - sytuacja taka ma często więc miejsce bezpośrednio po deszczu.
Tęcza powstaje również przy wodospadach lub fontannach, dookoła których występują drobiny wodne zawieszone w powietrzu. Charakterystyczne efekty tęczowe mogą być też czasem zauważone przy podświetlonych chmurach, jako pionowe wstęgi przy odległych deszczach lub virgach, jak również mogą być "sztucznie" uzyskane poprzez rozpylanie kropel wody w nasłonecznionym powietrzu.
W specyficznych przypadkach możliwe jest również dostrzeżenie tęczy księżycowej - wywołanej światłem odbitym od Księżyca. Niemniej jednak, ponieważ rozdzielczość ludzkiego oka w warunkach małego naświetlenia nie jest zbyt dobra, tęcza księżycowa jest postrzegana zazwyczaj jako biały (a nie kolorowy) łuk.
Powstawanie tęczy spowodowane jest przez optyczne zjawisko dyspersji (rozszczepienia) i refrakcji (załamania) światła słonecznego przy przejściu przez niemal kuliste krople wody. Światło ulega najpierw załamaniu optycznemu na powierzchni kropli wody, następnie odbiciu na tylnej powierzchni kropli, po czym ponownie załamane przy opuszczaniu kropli (na jej powierzchni). Efektem końcowym jest rozszczepienie z jednoczesnym odwrócenie kierunku promieni światła, które wysyłane są wówczas w znacznym zakresie kątów, jednak maksymalna intensywność występuje dla 40.6°–42°. Ponieważ krople są praktycznie kuliste, kąt ten nie zależy od ich wielkości - zależy jednak od ich kształtu oraz współczynnika załamania światła. Z uwagi na napięcie powierzchniowe krople są niemal zawsze kuliste, a współczynnik załamania czystej wody wynosi zawsze około 1.33. Woda morska ma jednak wyższy współczynnik załamania, co skutkuje mniejszym kątem odbicia promieni. Jest to łatwo mierzalne dla tęczy występującej np. na morskich falach rozpryskanych o skalisty brzeg.
|
|
Ponieważ woda powoduje rozpraszanie promieni, wartość o jaką światło jest "zagięte" zależy proporcjonalnie od długości jego fali (czyli koloru światła), lub składników światła. Światło niebieskie jest załamywane pod większym kątem niż czerwone, ale ponieważ dla "tylnej" powierzchni kropli punkt główny znajduje się wewnątrz kropli, całe spektrum zostaje odwrócone i światło czerwone pojawia się na zewnątrz łuku, a niebieskie wewnątrz. Nie jet prawdą, jakoby całe światło wewnątrz kropli ulegało odbiciu. Światło wychodzące z tylnej części kropli nie powoduje powstawania tęczy pomiedzy obserwatorem i Słońcem. Spektrum promieni emitowanych z tylnej częśći kropli nie posiada maksymum intensywności (w porównaniu do widocznej części tęczy), toteż kolory ulegają ponownemu połączeniu i obserwator nie jest w stanie dostrzec efektu rozszczepienia.
Z fizycznego punktu widzenia tęcza nie istnieje na danym fragmencie nieba, lecz jest rodzajem złudzenia optycznego, którego położenie jest silnie związane z położeniem samego obserwatora. Wszystkie oświetlone krople rozszczepiają i odbijają światło w ten sam sposób, ale tylko światło z niektórych kropli może być dostrzeżone przez oko obserwatora. Te właśnie krople są postrzegane jako tworzące tęczę. Pozycja tęczy na niebie znajduje się zawsze w kierunku przeciwnym do kierunku Słońca (w odniesieniu do użytkownika). Środek łuku tęczy będzie znajdował się zawsze na linii cienia obserwatora, a dokładnie na punkcie przeciwnym do aktualnego położenia Słońca (czyli znajdującego się zawsze poniżej horyzontu za dnia). Ponieważ maksymalny intensywność występuje dla kąta około 42°, to Słońce znajdujące się powyżej tego kąta będzie powodowało powstanie tęczy poniżej linii horyzontu (a dokładniej linii równoległej do poziomu oczów) - co spowoduje niemożliwość jej dostrzeżenia. Wyjątkiem będzie tutaj sytuacja, gdy obserwator znajduje się na szczycie góry lub w samolocie (zobacz również poniżej). Innym wyjątkiem jest powstawanie tęczy na kroplach ogrodowego zraszacza. Niemniej jednak dla bardzo drobnych kropel odległości uzyskane pomiędzy rozszczepionym światłem czerwonym i niebieskim mogą być zbyt małe powodując powstanie białego łuku (przy większych kroplach efekt tęczy będzie doskonale widoczny).
Światło tęczy jest częściowo spolaryzowane liniowo w kierunku stycznym do łuku tęczy. Łuk tęczy pierwotnej jest spolaryzowany w około 96 %, tęczy wtórnej w około 90 %.
[edytuj] Odmiany tęczy występujące w przyrodzie
Okazyjnie można zaobserwować drugą (wtórną), mniej jaśniejszą tęczę, znajdującą na zewnątrz tęczy właściwej. Tęcza wtórna daje się zaobserwować pod kątem 50–53° i powstaje z uwagi na podwójne odbicie światła wewnątrz kropel wody. Ponieważ występuje dwukrotne, niezupełne odbicie światła tęcza wtórna jest odwrócona w porównaniu do tęczy pierwotnej (właściwej). Ciemny fragment nieba leżący pomiedzy obydwiema tęczami jest określany mianem pasa Aleksadra, od nazwiska Aleksandra z Afrodyzji, który pierwszy opisał to zjawisko.
|
.jpg/300px-Regenbogen_(NASA).jpg)
|
Trzecia (potrójna) tęcza może być również zaobserwowana jeśli spełnione są odpowiednie warunki (optymalny kąt i intensywność padania promieni słonecznych, dobra widoczność, itp.) W niektórych przypadkach zgłaszano również występowanie tęczy poczwórnych, w których najbardziej zewnętrzny łuk był niejednolity, a kolory były ułożone w specyficzny "pulsacyjny" sposób. Co ciekawe, tęcze tego typu wystepowały po tej samej stronie nieba co Słońce, co czyniło je trudnymi do dostrzeżenia (z uwagi na intensywność światła samego Słońca).
Czasami występują przepiękne zjawiska tęczowe składające się z szeregu mniej widocznych łuków znajdujących się wewnątrz tęczy właściwej, a bardzo rzadko również i na zewnątrz niej. Te częściowe łuki wydaję się nie być ściśle połączone z tęczą właściwą i posiadają gamę kolorów, która nie odpowiada ich zwykłemu układowi. Tęcze takie noszą nazwę wielokrotnych i co ciekawe nie jest możliwe wytłumaczenie ich istnienia przy użyciu klasyczej geometrii układu optycznego jakim są krople wody.
Tęcze takie są tworzone poprzez interferencje pomiędzy promieniami światła podążającymi nieznacznie różnymi drogami (które mogą wynikać np. z różnych wielkości kropel). Niektóre promienie znajdują się w fazie powodując ich wzajemne wzmacnianie się (a tym samym jaśniejsze kręgi), podczas gdy promienie z przesunięciem fazowym względem siebie mogą powodować wzajemne tłumienie (czyli kręgi ciemniejsze). Z uwagi na różne kąty załamania dla promieni o różnych kolorach, kształty i rozmiary interferencji mogą być nieznacznie różne dla różnych kolorów (długości fali), co w efekcie może powodować powstawanie tęcz częściowych.
Tęcze wielokrotne są najlepiej widoczne, gdy występują krople o stosunkowo niewielkiej i jednorodnej wielkości. Sam fakt ich występowania był historycznie pierwszą wskazówką, że światło posiada naturę falową, a pierwsze wyjaśnienie tego zjawiska zostało zaproponowane przez Thomasa Younga w 1804 roku.
Jeszcze inne warjacje tęczy mogą być zaobserwowane dla przypadków, kiedy światło odbija się od lustra wody zanim zostanie rozszczepione przez krople deszczu. W takim przypadku dochodzi do powstania tęczy "odbiciowej". Z uwagi na zmianę kąta padania promieni słonecznych, możliwe jest wówczas zaobserwoanie znacznie większej długości łuku niż przy zwykłych tęczach. Przy tęczach "odbiciowych" również możliwe jest wystąpienie pierwotnego i wtórnego łuku.
Można również mówić o odbiciu tęczy (czy też tęczy odbitej), które występuje dla rozszczepionego światła odbitego od lustra wody zanim dotrze ono do obserwatora. Odbicie tęczy nie jest odbiciem lustrzanym pierwotnego łuku, ale widoczne jest jako przesunięte o kąt zależny od pozycji Słońca. Obydwa te przypadki są uwidocznione na zdjęciu obok.
[edytuj] Historia badań naukowych nad tęczą
Przypuszcza się, że perski astronom Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311) lub jego student Kamal al-din al-Farisi (1260-1320) podał po raz pierwszy w miarę dokładny opis sposobu powstawania tęczy. [1]
Badania Roberta Grosseteste'a dotyczące światła były kontynuowane przez Rogera Bacona, który opublikował swój Opus Majus w 1268 roku, o eksperymentach ze światłem rozszczepianym przez kryształy i krople wody i ukazującym kolory tęczy. [2]
Theodor z Fryburga jest również znany jako autor dokładnego wyjaśnienia zjawiska tęczy (w roku 1307). Wyjaśnił on, że tęcza pierwotna powstaje "kiedy światła pada na poszczególne krople wody, promienie ulegają dwóm rozproszeniam (przy wejściu i wyjściu) i jednemu odbiciu (na tylnej powierzchni kropli) zanim dotrą do oka obserwatora". [3] Tęczę wtórną wyjaśnił na podstawie podobnego procesu obejmującego dwa rozproszenia i dwa odbicia.
W 1637 roku René Descartes posunął swoją analizę jeszcze dalej. Wiedząc, że rozmiar kropli deszczu nie wpływał na zjawisko tęczy, eksperymentował on z przepuszczaniem światła przez duże szklane kule wypełnione wodą. Mierząc kąty promieni padających i wychodzących wywnioskował on, że tęcza pierwotna jest powodowana przez pojedyncze odbicie wewnątrz kropli, podczas gdy tęcza wtórna powodowana była przez odbicie podwójne. Znając te fakty Descartes był w stanie poprzeć te wnioski sformułowaniem prawa refrakcji (co prawda nieco później niż Snell, ale za to niezależnie od niego) i poprawnie obliczył kąty dla pierwotnego i wtórnego łuku. Jego wyjaśnienie dotyczące kolorów było jednak oparte o klasyczną teorię, w której kolory powstawały przez odpowiednią modyfikację białego światła.
Isaac Newton był pierwszym, który zademonstrował, że białe światło składa się z promieni o kolorach tęczy. Dowiódł tego poprzez eksperymenty z pryzmatem, w którym następowało rozszczepienie światła białego na pełne widmo kolorów, odrzucając tym samym teorię, że kolory były produkowane poprzez modyfikację białego światła. Wykazał on również, że czerwone światło jest załamywane w mniejszym stopniu niż niebieskie, co prowadziło bezpośrednio do pierwszego naukowego wyjaśnienia podstawowych cech tęczy. Korpuskularna teoria światła zaproponowana przez Newtona nie była jednak w stanie wyjaśnić zjawiska tęczy wielokrotnej, której powstawanie zostało opisane dopiero przez Thomasa Younga, który zauważył, że w pewnych warunkach światło zachowuje się jak fala, więc może zachodzić interferencja promieni słonecznych pomiędzy sobą.
Badania Younga zostały udoskonalone po roku 1820 przez George'a Biddella Airy'ego, który wyjaśnił zależność jasności kolorów tęczy od rozmiarów kropel deszczu. Współczesne wyjaśnienie fizyczne tęczy oparte jest o teorię Mie - nazwaną tak na cześć niemieckiego fizyka Gustava Mie, który opublikował ją w roku 1908. Rozwój metod obliczeniowych i teorii optycznych na bieżąco przyczynia się do pełniejszego zrozumienia zjawiska tęczy. [4]
[edytuj] Tęcza w kulturze
[edytuj] Tęcza w religii i mitologii
Tęcza zajmuje dość znaczące miejsce w mitologii i legendach, najprawdopodobniej z uwagi na jej piękno i trudność w wyjaśnieniu (w czasach przed naukowym podejściem do problemu).
W mitologii greckiej tęcza była utożsamiana z drogą jaką pokonywała posłanka Iris (mitologia) pomiędzy Ziemią i Niebem. W mitologii chińskiej tęcza była szczeliną w niebie zamkniętą za pomocą kamieni i pięciu (lub siedmiu) kolorów przez boginię Nüwa. W mitologii hinduskiej tęczę nazywano Indradhanush, co oznaczało łuk Indry, boga błyskawic i grzmotów. W mitologii skandynawskiej używano nazwy Bifröst - był to most łączący światy Ásgard (bogów) i Midgard (ludzi). Irlandzki leprechaun (rodzaj elfa) chował garnek złota na końcu tęczy - czyli w miejscu niedostępnym dla żadnego człowieka (ponieważ tęcza nie występuje w konkretnym miejscu, a jej pojawienie zależy od pozycji samego obserwatora).
W Biblii tęcza jest symbolem przymierza pomiędzy Bogiem i człowiekiem, jest obietnicą złożoną przez Boga dla Noe, że Ziemi nie nawiedzi już więcej wielka powódź (Stary Testament, Rdz 9/13). Tęcza stała się nawet symbolem ruchu w judaizmie zwanego B'nei Noah. Członkami B'nei Noah są nie-żydzi, który kontynuują drogę wielkiego przodka jakim był Noe. Ruch ten ma korzenie w tradycji żydowskiej, a szczególnie w Talmudzie.
Według mitologii Aborygenów, świat narodził się z "tęczowego węża", natomiast w słowiańskiej, płanetnikiem mógł zostać człowiek "wciągnięty do nieba przez tęczę".
[edytuj] Tęcza w literaturze
Tęcza jest często podmiotem utworów literackich i dzieł sztuki (zobacz też skrót do Wikicytatów po prawej stronie). Jak wspomniano powyżej, tęcza wspomniana jest w Biblii - Biblia Gdańska, Stary Testament, Księga Rodzaju, Rozdział 9:
- [...]
- 12 Tedy rzekł Bóg: To jest znak przymierza, który Ja dawam między mną i między wami, i między każdą duszą żywiącą, która jest z wami, w rodzaje wieczne.
- 13 Łuk mój położyłem na obłoku, który będzie na znak przymierza między mną, i między ziemią.
- 14 I stanie się, gdy wzbudzę ciemny obłok nad ziemią, a ukaże się łuk na obłoku:
- 15 Że wspomnę na przymierze moje, które jest między mną i między wami, i między każdą duszą żywiącą w każdem ciele; i nie będą więcej wody na potop, ku wytraceniu wszelkiego ciała.
- [...]
Maria Konopnicka napisała wiersz zatytułowany Tęcza:
- A kto ciebie, śliczna tęczo,
- Siedmiobarwny pasie,
- Wymalował na tej chmurce
- Jakby na atłasie?
- [...]
O tęczy również napisał Antoni Kucharczyk:
- Po długiej niepogodzie zajaśniało słońce,
- Na niebie zachmurzonem, nakształt pół-obręczy
- Zajaśniał łuk świetlany siedmiobarwnej tęczy,
- Piją zbyteczne wody obydwa jej końce.
- [...]
Oczywiście, tęcza występuje szeroko również w literaturze międzynarodowej - należy tutaj wymienić chociażby takich twórców jak: Virginia Woolf, William Wordsworth, John Keats, Richard Dawkins czy David Herbert Lawrence.
[edytuj] Tęcza w fotografii
Tęcza jest jednym z ulubionych zjawisk dla fotografów - do tego stopnia, że praktycznie o wiele łatwiej jest spotkać zdjęcie tęczy, niż samą tęczę. Czasami zdjęcie tęczy może być wyjątkowo piękne lub artystycznie wykonane, tak jak ma to miejsce dla zdjęcie Georgesa Nobleta "Harpe de Lumière" (pokazanego po prawej).
Fotografowanie tęczy może nastręczać pewnych trudności. Aby objąć całą szerokość łuku aparat fotograficzny musiałby mieć kąt widzenia równy co najmniej 84°. Dla normalnego aparatu z filmem 35 mm wymagany były obiektyw z ogniskową 19 mm (lub mniej), podczas gdy popularnie stosowany obiektyw szerokokątny posiada ogniskową 28 mm. Z pokładu samolotu (lub innego statku powietrznego) teoretycznie możliwe jest uzyskanie pełnego koła tęczy z cieniem samolotu pośrodku. Efektu tego nie należy jednak mylić ze zjawiskiem halo, które zazwyczaj posiada o wiele mniejszą szerokość kątową.
[edytuj] Tęcza w pop-kulturze
Symbol tęczy jest używany także w bardziej teraźniejszej kulturze, jak np. "Over the Rainbow" ("Ponad tęczą") w filmie z 1939 roku Czarnoksiężnik z krainy Oz lub w piosence "The Rainbow Connection" ("Tęczowe połączenie") z filmu Muppet Movie.
Statek organizacji Greenpeace nosi nazwę "Rainbow Warrior" (Tęczowy Wojownik). Został tak nazwany na cześć legendy Tęczowych Wojowników z plemienia Indian Kri - legenda głosi bowiem że: "Kiedy świat jest chory i umiera, ludzie powstaną jak Wojownicy Tęczy..." [5]
Tęczowe Zloty są zlotami hipisów, którzy zbierają się z misją głoszenia idei pokoju, miłości, wolności i wspólnoty.
W ostatnich latach tęczowa flaga została przyjęta jaka symbol homoseksualizmu. Różne kolory na fladze reprezentują różnorodność samych homoseksualistów. Z histroycznego punktu widzenia tęczowa flaga została użyta w niemieckiej wojnie chłopów w XVI wieku jako symbol nower ery, nadziei i socjalnych zmian. Tęczowe flagi również były używane: jako symbol pokoju (zwłaszcza w Włoszech), reprezentowały terytoria Tawantin Suyu, lub Inca, w Peru i Ekwadorze, przez społeczności Druzów na Bliskim Wschodzie jak również przez Żydowski Obwód Autonomiczny.
Sekwencja kolorów występująch w tęczy używana jest również w elektronice np. do oznaczania wartości oporników.
[edytuj] Zobacz też
[edytuj] Bibliografia
- ↑ http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/Biographies/Al-Farisi.html
- ↑ Roger Bacon, Opus Majus
- ↑ Tłumaczenie z j. angielskiego za Davidem C. Lindbergiem, Roger Bacon's Theory of the Rainbow: Progress or Regress?, Isis, Vol. 57, no. 2, p. 235
- ↑ Nussenzveig, H. Moyses, “The Theory of the Rainbow,” Scientific American 236 (1977), 116
- ↑ http://www.greenpeace.org/international/rainbow-warrior-bombing/rw-then-and-now
- Robert Greenler, Rainbows, Halos, and Glories, (1980) ISBN 0-521-38865-1
- Raymond L. Lee and Alastair B. Fraser, The Rainbow Bridge: Rainbows in Art, Myth and Science, (2001) Penn. State University Press and SPIE Press ISBN 0-271-01977-8
- David K. Lynch & William Livingston, "Color and Light in Nature", 2nd edition (2001) ISBN 0-521-77504-3
- M.G.J. Minnaert, "Light and Color in the Outdoors", 1995 ISBN 0-387-97935-2
- M. Minnaert, "The Nature of Light and Color in the Open Air", 1973 ISBN 0-486-20196-1
- Naylor, John, "Out of the Blue", 2002, ISBN 0-521-80925-8
- Nussenzveig
[edytuj] Linki zewnętrzne
- Supernumerary rainbows
- Lez Cowly's Atmospheric Optics
- Reflection rainbows
- Beverly T. Lynds' About Rainbows
- Blake Ebersole's Rainbow Science
- Supernumerary and Multiple Rainbows
- About rainbows
- Spectacular rainbow at Elam Bend (McFall, Missouri)
- Finding and Photographing rainbow
- Rainbow photography from Germany
- Walter Lewin's Discussion on colors and rainbow physics
