Tęcza jest photometeor - zjawisko optyczne występujące w niebie - widoczne w kierunku przeciwnym do Słońca , kiedy świeci podczas deszczu . Jest to łuk okręgu kolorowego z ciągłego gradientu kolorów od czerwonego , na zewnątrz, do żółtego do zielonego i niebieskiego , aby fioletowy w środku.
Tęcza składa się z dwóch głównych łuków: łuku pierwotnego i łuku wtórnego. Łuk pierwotny jest spowodowany wewnętrznym odbiciem promieni w kropli wody. Promienie, które dokonały dwóch wewnętrznych odbić w kropli wody, powodują mniej intensywny łuk wtórny na zewnątrz pierwszego. Dwa łuki są oddzielone ciemną wstęgą Aleksandra.
Niezwykle cienkie łuki trzeciorzędowe i czwartorzędowe sfotografowano po raz pierwszy w 2011. Niekiedy można zaobserwować łuki nadliczbowe, opisane po raz pierwszy w1723 przez Henry'ego Pembertona (1694-1771).
Tęcza jest zjawiskiem podobnym do tęczy, ale na ziemi generowane przez opady deszczu lub rosy .
Tęczę można zaobserwować, gdy krople wody spadają lub są zawieszone w powietrzu, a za obserwatorem świeci silne źródło światła (zwykle słońce). Najbardziej spektakularne tęcze pojawiają się, gdy połowa nieba naprzeciw słońca jest przesłonięta chmurami, ale obserwator znajduje się w miejscu, gdzie niebo jest czyste, ponieważ kolory wyróżniają się bardziej w przeciwieństwie do chmur ciemnego nieba. Ten efekt jest również często obserwowany w pobliżu wodospadów, we mgle ze źródłem światła za tobą. To zjawisko optyczne ujawnia w ciągłym przejściu wszystkie odcienie monochromatyczne , zmieszane ze światłem pochodzącym z jego tła.
Tęcza nie ma materialnej egzystencji. Jest to efekt optyczny, którego pozorna pozycja zależy od pozycji obserwatora i słońca. Środek tęczy jest dokładnie przeciwny do kierunku słońca od widza. Wszystkie krople deszczu odbijają światło słoneczne w ten sam sposób, ale obserwator widzi tylko promienie wychodzące z niewielkiej części tych kropli. Światło pochodzące z tych kropli interpretujemy jako obraz łuku na niebie.
Dyspersja (efekt załamania ), związany z odbiciem różnych promieni świetlnych, komponowanie białe światło słońca, przez kropelki wody, zawieszono w atmosferze tęczy produkcji.
Rozproszenie światła słonecznego przez mniej więcej kuliste krople deszczu powoduje powstanie tęczy. Światło jest najpierw załamywane, gdy przenika przez powierzchnię kropli, a następnie ulega częściowemu odbiciu z tyłu tej kropli, a na końcu jest ponownie załamywane, gdy wychodzi. W efekcie ogólny efekt jest taki, że niezależnie od wielkości kropli, wpadające światło jest głównie załamywane do tyłu pod kątem w zakresie od 40° do 42°, co tłumaczy kolisty kształt tego fotometeoru . Dokładna wartość kąta załamania światła zależy od długości fal składowych światła, które determinują kolor. Wchodząc do ośrodka bardziej refrakcyjnego, kąt załamania światła niebieskiego jest mniejszy niż światła czerwonego ( pryzmat podkreśla to zjawisko). Po odbiciu na granicy woda-powietrze, niebieskie światło wyłania się z kropli powyżej czerwonego światła (patrz rysunek obok). Gdy obserwator jest nieruchomy, widzi światło pochodzące z różnych kropli wody pod różnymi kątami do światła słonecznego. Czerwony pojawia się wyżej na niebie niż niebieski.
Tęcza znajduje się zawsze po przeciwnej stronie słońca: słońce, obserwator i środek koła, którego tęcza jest częścią, znajdują się na tej samej linii .
Tęcza zawsze należy do okręgu o tej samej pozornej średnicy : okręgu, którego promień pojawia się pod kątem około 40-42 ° wokół tej linii słońce-obserwator-środek łuku. Horyzont zwykle ukrywa dużą część tęczy, a wielkość widzialnego łuku zmienia: im bliżej słońce jest na horyzoncie, tym większy będzie łuk. Obserwator na dużej wysokości zobaczy większą tęczę niż obserwator na poziomie morza (głównie dlatego, że zobaczy więcej nieba, a prawie wcale z powodu zmiany ustawienia względem słońca, która jest minimalna). Z płaszczyzny widzimy cały krąg tęczy z cieniem płaszczyzny (dający kierunek przeciwny do Słońca) w jego centrum.
Opowieści twierdzą, że u stóp tęczy znajduje się skarb. Łuk jest zjawiskiem optycznym, którego pozycja zależy od pozycji obserwatora, nie sposób dotrzeć do stóp tęczy i wrócić mówiąc, że skarbu nie ma.
Wielkość tęczy zależy od odległości obserwatora od obszaru deszczu oraz od wysokości słońca w stosunku do tego ustawienia. Gdy tęcza staje się zbyt duża, tworzy krąg, którego stopy gubią się za horyzontem. Gdy wyrównanie jest optymalne, tęcza jest na tyle mała, że widać jej stopy, jak na schemacie René Descartes'a .
Ponieważ granica obszarów deszczowych jest często mglista, można, zmieniając kąt, zbliżyć się do jednej stopy tęczy ze względu na zmianę kątów załamania światła. Czasami wydaje się, że można sięgnąć na stopę tęczy, chociaż oczywiście nigdy nie będzie to możliwe.
Tęcza zawiera ciągłe przejście kolorów . Kolorów jest tyle, ile oko może rozróżnić, najwyżej 150. Kolory odpowiadające światłom monochromatycznym są mniej lub bardziej wyblakłe. W tęczy nie ma kolorów odpowiadających mieszaninie czerwieni i błękitów, rodziny fioletów i fioletów zmieszanych z bielą, ani pól chromatycznych odpowiadających przeciętnym jasnościom lub słabych, takich jak beże, brązy i inne.
W dziedzinie komunikacji graficznej tęcza często przedstawiana jest jako zestawienie kolorowych pasm w łuku koła. Wzór pozostaje rozpoznawalny nawet przy kilku kolorach lub jeśli są odwrócone, pod warunkiem, że ich kolejność jest taka jak w zjawisku naturalnym. Liczba kolorów waha się od 3 do 9 w zależności od kultury. Arystoteles dostrzegł trzy kolory, Plutarch wspomina o czterech . Dziś na Zachodzie reprezentacje często mają od pięciu do siedmiu kolorów; siedem ogłoszonych przez Newtona zachowuje pewien wpływ kulturowy.
Kolejność kolorów tęczy jest niezmiennie używana do projektowania koła kolorów ; uzupełniamy cykl kolorami złożonymi z czerwonego i niebieskiego. Natomiast kręgi chromatyczne dotyczą działalności malarzy i grafików pracujących z pigmentami , których zasady kompozycji ( synteza subtraktywna ) są bardzo odmienne od reguł światła ( synteza addytywna ).
W rzadkich przypadkach tęczę można zobaczyć w nocy w pogodny dzień z pełnią księżyca. W tym przypadku to Księżyc służy jako źródło światła (zjawisko nazywane jest wtedy tęczą księżycową ). W praktyce wytworzone w ten sposób światło łukowe jest słabe i może niewystarczająco wzbudzać komórki siatkówki odpowiedzialne za postrzeganie barw ( czopki ). W ten sposób łuk pojawia się z szarawym blaskiem bez widocznego koloru. Jednak na zdjęciu mogą pojawić się kolory.
Zjawisko to jest również widoczne na osadach takich jak rosa z tęczową rosą i mgła z białym łukiem . Można go również stworzyć sztucznie w słoneczny dzień, odwracając się plecami do słońca, a następnie rozpraszając kropelki wody w powietrzu przed sobą (na przykład podczas podlewania) łuk jest wtedy tym bardziej widoczny, ponieważ tło jest ciemne.
Niektóre aureole atmosferyczne, takie jak łuk okołopoziomy (tzw. „tęcza ognia”) są kolorowe, ale nie są tęczami.
Czasami nad głównym łukiem widać drugą, mniej jasną tęczę. Jest to spowodowane podwójnym odbiciem światła słonecznego wewnątrz kropli deszczu i pojawia się pod kątem 50-53° w kierunku przeciwnym do Słońca. Ze względu na dodatkowe odbicie, kolory tego drugiego łuku są odwrócone od łuku pierwotnego, z niebieskim na zewnątrz i czerwonym wewnątrz, a łuk jest mniej jasny. To jest powód, dla którego trudniej jest zaobserwować.
Wtórna tęcza.
Łuki nadliczbowe (kolory zielony i fioletowy sąsiadują z kolorem fioletowym).
Podwójna tęcza w parku narodowym Sai Thong ( prowincja Chaiyaphum , Tajlandia).
W kierunku Słońca dwa łuki odwrócone względem siebie, czasami określane jako „łuk trzeciorzędowy i łuk czwartorzędowy”, można również zaobserwować pod kątem około 45 stopni od gwiazdy, ale jest to szczególnie trudne. Rzadkie obserwacje tych dwóch łuków wspominają o fragmentach łuków widocznych z przerwami. W 2011 roku wykonano pierwsze zdjęcie „łuku trzeciorzędowego”, a następnie w tym samym roku pierwsze zdjęcie „łuku czwartorzędowego”. Te dwa łuki odpowiadają promieniom świetlnym, które w kroplach wody uległy trzem i czterem odbiciom. W praktyce konfiguracje sprzyjające ich obserwacji są znacznie mniej liczne niż te sprzyjające obserwacji łuku wtórnego, w szczególności ze względu na ich bliskość do Słońca.
W kierunku przeciwnym do Słońca, inna tęcza, czasami nazywana „łukiem piątego rzędu”, może znajdować się w pobliżu łuku wtórnego, odwrócona w stosunku do tego, a więc identyczna z łukiem pierwotnym. Jest jednak znacznie mniej świecący i obserwowalny tylko w wyjątkowych warunkach. W praktyce nie jest łatwo odróżnić od łuków nadliczbowych związanych z łukiem wtórnym (patrz niżej). Odpowiada to promieniom światła, które w kroplach wody uległy pięciu odbiciom.
Innym, mniej trudnym do zaobserwowania efektem są tzw. łuki nadliczbowe, które powodują, że pierwszy łuk pojawia się w rzeczywistości jako ciąg sąsiadujących ze sobą łuków o malejącym promieniu, grubości i natężeniu. Wizualnie obserwujemy kopię pierwszego łuku znajdującą się tuż wewnątrz: obok fioletowego paska pierwszego łuku obserwujemy zielony pasek, potem fioletowy pasek jego kopii, a czasem także drugą kopię (patrz zdjęcie obok) . Zjawisko to wynika z interferencji, której ulega światło podczas jego kolejnych odbić w kroplach wody. Nie da się ich wytłumaczyć samą optyką geometryczną , stąd ich nazwa. W przeciwieństwie do innych łuków, te łuki nadliczbowe zależą od innych czynników, takich jak rozproszenie średnicy kropel wody.
13 sierpnia 2012 r., naukowiec z laboratorium Disney Research studiujący na Uniwersytecie w San Diego ogłasza, że odkrył genezę tęczy syjamskich, tęczy zaczynających się w tym samym punkcie, ale kończących się w różnych miejscach. Byłyby one spowodowane różnymi opadami występującymi w tym samym czasie.
Ciemny pas Aleksandra to obszar nieba między łukiem pierwotnym a łukiem wtórnym tęczy. Składa się z okrągłego pasa, nieco ciemniejszego niż reszta nieba. Wynika to z faktu, że niewiele promieni świetlnych załamuje się w tym kierunku.
Jej tytułem jest grecki wędrowny filozof Aleksander z Afrodyzy ( ok. 150 - ok. 215 ), który wydaje się być pierwszym, który opisał to zjawisko.
Gdy częstotliwość promienia elementarnego na kroplę wody zmienia się, jego odchylenie:
Obraz ten przedstawia wszystkie strefy wraz z ich charakterystycznymi kątami, które rządzą zjawiskiem:
Pliniusz Starszy opisuje to następująco:
„Tęczę nazywamy zjawiskiem, które ze względu na swoją częstotliwość nie jest ani cudem, ani cudem; bo nie zapowiada w pewien sposób nawet deszczu czy dobrej pogody. Oczywistym jest, że promień słoneczny wchodzący we wklęsły obłok jest cofany w kierunku słońca i załamywany, a różnorodność kolorów wynika z mieszaniny chmur, powietrza i ognia. Zjawisko to jest widoczne tylko naprzeciw słońca. Nigdy nie ma innego kształtu niż półkole. Nigdy nie pojawia się w nocy, chociaż Arystoteles donosi, że czasami go widywano. Jednak ten sam Arystoteles przyznaje, że może się to zdarzyć dopiero trzydziestego dnia Księżyca. Tęcze pojawiają się zimą, zwłaszcza w ubywające dni, po jesiennej równonocy . Po wiosennej równonocy, gdy dni rosną, tęczy nie ma; nie ma też w pobliżu przesilenia , podczas najdłuższych dni; ale są one częste w okresie przesilenia zimowego, to znaczy w najkrótsze dni. Są wysokie, gdy słońce jest nisko, niskie, gdy słońce jest wysoko, mniej o wschodzie lub zachodzie słońca, ale mają szerokość; w południe wąski, ale obejmujący większą przestrzeń. Latem w południe nie widać żadnego; po jesiennej równonocy widzimy je w każdej chwili i nigdy więcej niż dwa na raz. "
Rola załamania światła na kropelki wody jest znowu podejrzenie wczesnego XIV th century przez uczonych perskie Qutb al-Din al-Shirazi i Kamal al-Din al-Farisi i Europie przez Dietricha von Freiberg .
René Descartes odkrył na nowo zasadę refrakcji w 1637 roku . Isaac Newton dokładne obliczenia w drugiej połowie XVII -go wieku .
Przejście między kolorami jest ciągłe. Liczba kolorów, jakie kultury tam rozróżniają, zależy od pól chromatycznych dostępnych im w języku oraz od wartości symbolicznej, jaką nadają określonym liczbom.
Dogoni rozpoznają tam cztery kolory: czarny, czerwony, żółty, zielony, ślad pozostawiony przez mitycznego niebiańskiego barana, który zapładnia słońce i oddaje mocz deszcze .
Kultury indoeuropejskie często nadają wysoki status liczbie 7 . Mamy więc siedem dni stworzenia świata, tygodnia, siedem nut, siedem mórz , etc. . Arystoteles rozróżnia siedem kolorów od czerni do bieli, a następnie Robert Grosseteste , wczesnym XIII th wieku , która nie określa, do którego myśli. Isaac Newton próbował rozpoznać siedem czystych kolorów w białym świetle rozbitym przez pryzmat, niczym tęcza. Aby to osiągnąć, włącza indygo pomiędzy niebieskim a fioletowym. Ten odcień, który nie odpowiada polu chromatycznemu, będzie mu wyrzucany. Historyk kolorów Michel Pastoureau przypomina nam, że w tekstach, tak jak w obrazach od starożytności do średniowiecza, tęcze mają trzy, cztery lub pięć kolorów, ale nigdy siedem .
Te siedem kolorów są obecne w islamskim ezoteryzmie (obrazie boskich cech wszechświata), a w Indiach i Mezopotamii reprezentują siedem poziomów niebios .
Tęcza, być może ze względu na swoje piękno i trudność w wyjaśnieniu, wydaje się fascynować człowieka od dawna.
Wiele mitów na całym świecie przedstawia tęczę jako most lub ścieżkę. Może być pożyczony przez bogów, szamanów , czarodziejów lub legendarnych bohaterów, aby krążyć między ziemią a innym światem lub między dwoma odległymi punktami ziemi. Wśród Pigmejów Afryki , w Indonezji , w Melanezji , wśród niektórych Indian słyszy się legendy tego rodzaju. W japońskich dawne nazwy to „ most pontonowy w niebie .” W mitologii greckiej posłanniczka Iris stworzyła tę drogę między Olimpem a ziemią, której ślady znajdujemy w hiszpańskim określeniu „ arco iris ”. W mitologii nordyckiej , zwanej Bifröst (lub mostem mrozowym, drżąca ścieżka), jest to „ most ” pozwalający dotrzeć do Ásgardu , królestwa bogów strzeżonego przez boga Heimdalla .
W Azji, według tekstów , Łuk Śiwy przypomina tęczę , w Kambodży jest to łuk Indry (Indra wytwarza błyskawice i dozuje deszcz). Wywołuje również oświetlenie o Buddzie , który zstępuje z nieba przez to schody z 7 kolorów, których rampy są dwa węże ( Naga ) . Wstążki noszone przez szamanów Buriacji , symbolizujące wzniesienie się ducha szamana do nieba, nazywane są tęczą.
W Tybecie nie jest to most, ale dusze władców, które docierają do nieba .
Indianie Pueblo nazywali tęczę drabiną dającą dostęp do ich podziemnych świątyń, tym razem przywołując związek między domeną chtonian a ziemią .
Wiele mitów kojarzy również tęczę z mitycznym wężem (lub grupą węży).
W mitologii chińskiej prezentuje go jako szczelinę w niebie uszczelniona przez Bogini Nuwa kto zatem używane kamienie siedmiu różnych kolorach. Co najmniej pięć chińskich znaków oznacza tęczę. Wszystkie zawierają radykalne „ hoei ”, które jako znak oznacza węża .
Pigmeje określają to zjawisko jako niebezpiecznego węża z nieba lub spawany podwójny wąż .
Dla Negritos Semang tęcza jest pytonem, który świeci wszystkimi kolorami, gdy idzie do nieba, aby się wykąpać, ale woda z jego kąpieli, którą rozlewa deszczem na ziemię, jest bardzo niebezpieczna dla ludzi. Dla Andamana Negrito jest to tam-tam (ponieważ często kojarzy się z grzmotem?) Ducha Lasu , omen śmierci lub choroby.
Starożytni Peruwiańczycy Nie patrzyli na tęczę i zakrywali usta jedną ręką, gdyż jest to również korona z piór Illapy (okrutnego i nieugiętego boga piorunów i deszczów) . Dla Inków tęcza była mitycznym niebiańskim wężem. Zebrany przez ludzi w postaci robaka, stał się gigantyczny dzięki jedzeniu, dlatego musiał zostać zabity, ponieważ wymagał karmienia ludzkim sercem. Jasne kolory niektórych ptaków wynikają z faktu, że ich przodkowie byli przesiąknięci krwią tego gigantycznego węża.
W symbolice zachodniej tęcza (bo zapowiada dobrą pogodę po deszczu?) często kojarzy się z radością i wesołością lub z odnowieniem .
Niektóre tradycje kojarzą tęczę z niebezpieczeństwem z nieba .
Niektóre ludy Azji Środkowej i Kaukazu Przypisywano mu moc wysysania wody z rzek i jezior, a nawet przenoszenia dzieci lub mężczyzn z ziemi do nieba lub w chmury .
Może zwiastować trudności polityczne („ Kiedy państwo jest zagrożone zniszczeniem, zmienia się oblicze nieba… Pojawia się tęcza ”; Huainan Zi ) .
Zjawisko zwiastuje chorobę lub śmierć wśród górali w południowym Wietnamie .
Dla starożytnych Irlandczyków tajemna kryjówka ze złota leprechauna była miejscem, gdzie spoczywa koniec tęczy. Widz zawsze widzi siebie z dala od swoich kończyn: łuk porusza się wraz z nim, a złoto Leprechauna pozostaje niedostępne .
W religiach biblijnych tęcza jest znakiem przymierza Boga z ludźmi po potopie ( Rdz 9,8-19 ). Jest to jeden z symboli dzieci Noego .
Tęcza pojawia się na niebie w czasie narodzin Fou-hi i wśród Chibcha w Kolumbii . Chroni kobiety w ciąży.
W mitologii kabylskiej ( berberyjskiej ) tęcza nazywa się Thislith n Wanzar (żona boga Anzara : boga deszczu), wezwana przez Kabylesów w czasie suszy, grupa chodząca po wiosce z lalką w rękach i zapowiedź „ Anzar Anzar, Ayagellid swiṭ arazar ” ( „Anzar Anzar, o Boże podlewaj ziemię do głębokich korzeni” ).
Flag w kolorach tęczy jest obecnie związany z różnymi pojęciami:
Męski rzeczownik "arc-en-ciel" ma składać się z łuku, i en Ciel. Były francuski arc del niebo jest poświadczone od XII th century : Według Skarbu komputera języka francuskiego , jego pierwsze wystąpienie w Le Jeu d'Adam . Pisowni < tęcza > znajduje się w Powieść o Róży .
Liczba mnoga od arc-en-ciel to „arcs-en-ciel”.
W języku poetyckim, tęcza jest czasem nazywany „niebiański łuk”, „łuk niebios”, „Luminous Arc”, „siedem-kolorowy łuk” lub nawet „łuk Iris” w odniesieniu do bogini. Greek Iris , posłaniec bogowie i personifikacja tęczy.