Πάντοτε μας τραβάει την προσοχή η εμφάνιση ενός όμορφου ουράνιου τόξου. Ίσως γιατί -πέρα από το μέγεθος, το σχήμα και τα χρώματά του- δεν εμφανίζεται ιδιαίτερα συχνά. Και αυτό, γιατί απαιτούνται ειδικές συνθήκες. Από την άλλη, τι σημαίνει εμφανίζεται; Υπάρχει κάτι συγκεκριμένο εκεί που κοιτάμε; Και πόσα χρώματα έχει; Πόσες και πόσες συζητήσεις δεν έχουν γίνει γι αυτό. Τέλος, γιατί δεν βλέπουμε όλα τα χρώματα σε ένα ουράνιο τόξο;
Πολλές ερωτήσεις! Πολλά φαινόμενα! Ας τα δούμε με την σειρά…
Πότε εμφανίζεται ένα ουράνιο τόξο;
Για να δούμε ένα ουράνιο τόξο, πρέπει να υπάρχουν οι κατάλληλες συνθήκες. Πρέπει στον αέρα να αιωρούνται σταγονίδια νερού (γι αυτό το παρατηρούμε -συνήθως- μετά από βροχή) και πρέπει να υπάρχει Ήλιος. Χωρίς Ήλιο -δηλαδή ναι μεν με σταγόνες νερού, αλλά με συννεφιά- δεν θα δούμε τίποτα! Ο Ήλιος πρέπει να βρίσκεται πίσω μας και -το κυριότερο- να βρίσκεται αρκετά χαμηλά προς το έδαφος και όχι ψηλά στον ουρανό.
Το Ηλιακό φως, αυτό που ονομάζουμε λευκό, έρχεται από το μέρος της πλάτης μας, και πέφτει επάνω στα σταγονίδια που βρίσκονται μπροστά μας. Εάν η γωνία είναι η κατάλληλη, τότε το φώς αναλύεται στα συστατικά του (ας τα πούμε χρώματα) και ανακλάται πίσω σε εμάς. Και έτσι βλέπουμε ένα φαντασμαγορικό ουράνιο τόξο…
Υπάρχει το ουράνιο τόξο; Είναι κάτι συγκεκριμένο;
Είπαμε ότι το λευκό φως του Ήλιου αναλύεται. Τι σημαίνει αυτό; Σημαίνει ότι χωρίζεται στα διάφορα μήκη κύματος που το απαρτίζουν (ας τα ξαναπούμε χρώματα- θα το δούμε παρακάτω). Όπως ακριβώς χωρίζεται και από ένα πρίσμα, στο παρακάτω σχήμα:
Τα σταγονίδια του νερού δεν έχουν το σχήμα της σταγόνας που έχουμε στο μυαλό μας (δάκρυ), αλλά είναι σφαιρικά. Αυτά τα σταγονίδια:
- Παίζουν τον ρόλο του πρίσματος. Ταξιδεύοντας μέσα τους, δηλαδή, το φως διαθλάται (αλλάζει κατεύθυνση) και μάλιστα διαφορετικά ανάλογα με το πόσο μικρό ή μεγάλο είναι το μήκος κύματος.
- Παίζουν τον ρόλο του κατόπτρου. Το φώς ανακλάται πίσω σε εμάς.
Βλέπουμε, δηλαδή, πως λαμβάνουν χώρα δύο από τα φαινόμενα της οπτικής. Διάθλαση και ανάκλαση.
Η κατάλληλη γωνία, που αναφέραμε, έχει να κάνει με τις θέσεις όλων των στοιχείων που συμμετέχουν στο φαινόμενο. Του Ήλιου, των σταγονιδίων, αλλά και του… παρατηρητή. ‘Ετσι, ο κάθενας από εμάς βλέπει το “δικό του” ουράνιο τόξο. Δεν υπάρχει κάτι, στο σημείο που το βλέπουμε να εμφανίζεται. Ο διπλανός μας παρατηρεί το δικό του ουράνιο τόξο, μετατοπισμένο -έστω και ελάχιστα- σε σχέση με αυτό που βλέπουμε εμείς.
Πόσα χρώματα έχει; Βασικά… έχει χρώματα;
Άλλοι λένε πέντε, άλλοι έξι, άλλοι επτά. Άλλοι μιλάνε για άπειρα χρώματα. Ας ξεκινήσουμε από κάτι βασικό και απλό: τα χρώματα (γενικά – όχι μόνο στο ουράνιο τόξο) ΔΕΝ ΥΠΑΡΧΟΥΝ!
Υπάρχουν συχνότητες, μήκη κύματος φωτός. Άλλα από αυτά μπορούμε να τα δούμε· άλλα πάλι όχι (π.χ. υπέρυθρο, υπεριώδες, ακτίνες Χ κλπ). Αυτό, όμως, που αντιλαμβανόμαστε ως χρώμα δεν είναι τίποτε παραπάνω από το πως ερμηνεύει ο εγκέφαλός μας τα σήματα από τους τρεις ευαίσθητους στα μήκη κύματος φωτοϋποδοχείς που διαθέτουν τα μάτια μας: τα κωνία. (Υπάρχουν και τα ραβδία, τα οποία δεν “βλέπουν χρώματα”).
Υπάρχουν τα απλά και τα σύνθετα χρώματα. Απλά, είναι όσα δημιουργούνται -στα μάτια μας και στον εγκέφαλό μας, πάντα, έτσι;- από ένα και μόνο μήκος κύματος· τα μονοχρωματικά! Τα σύνθετα, δημιουργούνται από δύο ή περισσότερα μήκη κύματος. Και εδώ είναι το ωραίο με την όρασή μας και την αντίληψη των χρωμάτων. Μπορεί να δημιουργηθεί η ίδια αίσθηση, να αντιληφθούμε δηλαδή την ίδια απόχρωση π.χ. του κίτρινου -ενός απλού χρώματος- είτε από την μονοχρωματική ακτινοβολία που αντιστοιχεί στο μήκος κύματός του είτε από συνδυασμό μηκών κύματος (στην συγκεκριμένη περίπτωση, ενός κόκκινου και ενός πράσινου). Εμείς το ίδιο κίτρινο θα αντιληφθούμε.
Οπότε… ξεχνάμε το πόσα χρώματα “υπάρχουν” στο ουράνιο τόξο (αλλά και γενικά!). Αυτό που πρέπει να συγκρατήσουμε, για την επόμενη ενότητα, είναι πως τα “χρώματα” στα οποία αναλύεται το φως από ένα ουράνιο τόξο (ή από ένα πρίσμα), αυτά που συνθέτουν το “ορατό φάσμα”, είναι μονοχρωματικής ακτινοβολίας· αντιστοιχούν, δηλαδή, σε ένα και μόνο μήκος κύματος.
Γιατί δεν βλέπουμε όλα τα χρώματα στο ουράνιο τόξο;
Είδαμε ότι όλα τα “χρώματα” του ορατού φάσματος, αντιστοιχούν σε μονοχρωματική ακτινοβολία. Το λευκό φως του Ήλιου αναλύεται σε -άπειρα θεωρητικά- μήκη κύματος, με το καθένα από αυτά να μας δημιουργεί την αίσθηση κάποιου χρώματος και απόχρωσης. Αυτά, όμως, δεν είναι όλα όσα μπορούμε να αντιληφθούμε. Υπάρχουνε και τα σύνθετα χρώματα. Αυτά, ωστόσο, δημιουργούνται μόνο από συνδυασμό, περισσότερων του ενός, μηκών κύματος. Στο παρακάτω σχήμα, τα απλά (μονοχρωματικά) είναι αυτά που βρίσκονται στην επάνω επιφάνεια του “πετάλου”· εκεί που βλέπουμε την μαύρη γραμμή, επάνω στην οποία σημειώνονται και τα αντίστοιχα μήκη κύματος. Όλα τα υπόλοιπα είναι σύνθετα:
Το καφέ, το ρόζ, και όλα τα υπόλοιπα σύνθετα χρώματα δεν μπορούν να δημιουργηθούν χωρίς την ύπαρξη συνδυασμού. Για αυτό και δεν τα βλέπουμε στο ουράνιο τόξο. Το λευκό φως αποτελεί μία ιδιαίτερη περίπτωση σύνθετου χρώματος, καθώς αντιστοιχεί σε συνδυασμό όλων των μηκών κύματος (η αντίστροφη διαδικασία από την ανάλυσή του). Το μαύρο χρώμα, πάλι, είναι… απουσία φωτός.
Έτσι, κανένα από αυτά δεν θα εμφανιστεί στον ουρανό, μετά την βροχή…
