Πως δημιουργείται το ουράνιο τόξο;
Το ουράνιο τόξο είναι ένα οπτικό φαινόμενο, ένα τέχνασμα φωτός και εμφανίζεται μόνο όταν οι συνθήκες είναι κατάλληλες. Οι ακτίνες του Ήλιου πρέπει να πέφτουν πίσω σου και οι στάλες της βροχής μπροστά σου. Επειδή χρειάζεται έντονο φως για να σχηματιστεί το ουράνιο τόξο, σημαίνει πως η βροχή θα έχει κοπάσει.
Στα 578 π.χ., ο Αναξιμένης, Έλληνας φιλόσοφος, παρατήρησε τη σχέση μεταξύ του Ουράνιου Τόξου και του Ήλιου. Αντί να αποδώσει το τόξο σε ουράνιες δυνάμεις, πρότεινε ότι τα σύννεφα αλλάζουν την πορεία του ηλιακού φωτός και παράγουν το τόξο των χρωμάτων. Πρώτος ο Αριστοτέλης συνέλαβε την ιδέα ότι το ουράνιο τόξο δεν είναι υλικό αντικείμενο που κρέμεται από τον ουρανό, αλλά ένα φυσικό φαινόμενο. Χρησιμοποίησε προσεκτικά την τότε γεωμετρία, αλλά λάθος φυσικούς νόμους, για να εξάγει το κυκλικό σχήμα του τόξου. Σταδιακά, οι ενασχολούμενοι με αυτό λόγιοι και φιλόσοφοι άρχισαν να συνειδητοποιούν ότι τόσο το φαινόμενο της ανάκλασης όσο και εκείνο της διάθλασης είχαν κάποιας μορφής σχέση με το φαινόμενο του ουράνιου τόξου. Την πρώτη ικανοποιητική εξήγηση έδωσε ο Καρτέσιος κατά τον 18ο αιώνα. Σύμφωνα με την θεωρία του το ουράνιο τόξο παράγεται από τις ακτίνες που πέφτουν πάνω στα σταγονίδια και που ανακλούνται στην εσωτερική τους επιφάνεια τουλάχιστον μια φορά.
Στα 578 π.χ., ο Αναξιμένης, Έλληνας φιλόσοφος, παρατήρησε τη σχέση μεταξύ του Ουράνιου Τόξου και του Ήλιου. Αντί να αποδώσει το τόξο σε ουράνιες δυνάμεις, πρότεινε ότι τα σύννεφα αλλάζουν την πορεία του ηλιακού φωτός και παράγουν το τόξο των χρωμάτων. Πρώτος ο Αριστοτέλης συνέλαβε την ιδέα ότι το ουράνιο τόξο δεν είναι υλικό αντικείμενο που κρέμεται από τον ουρανό, αλλά ένα φυσικό φαινόμενο. Χρησιμοποίησε προσεκτικά την τότε γεωμετρία, αλλά λάθος φυσικούς νόμους, για να εξάγει το κυκλικό σχήμα του τόξου. Σταδιακά, οι ενασχολούμενοι με αυτό λόγιοι και φιλόσοφοι άρχισαν να συνειδητοποιούν ότι τόσο το φαινόμενο της ανάκλασης όσο και εκείνο της διάθλασης είχαν κάποιας μορφής σχέση με το φαινόμενο του ουράνιου τόξου. Την πρώτη ικανοποιητική εξήγηση έδωσε ο Καρτέσιος κατά τον 18ο αιώνα. Σύμφωνα με την θεωρία του το ουράνιο τόξο παράγεται από τις ακτίνες που πέφτουν πάνω στα σταγονίδια και που ανακλούνται στην εσωτερική τους επιφάνεια τουλάχιστον μια φορά.
Όταν το φως πέφτει πάνω από τους ώμους σου και κτυπά το εξωτερικό περίβλημα της υδάτινης σταγόνας διαθλάται, δηλαδή «λυγίζει» γιατί το νερό είναι πιο πυκνό από τον αέρα. Το λευκό φως αποτελείται από κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, γαλάζιο και βιολετί χρώμα. Τα χρώματα είναι απλά φως με διαφορετικά μήκη κύματος.
Αυτό σημαίνει ότι τα διαφορετικά μήκη κύματος (ή χρώματα) ανακλώνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, αφού εισχωρήσουν στη σταγόνα. Αυτό που πριν αποτελούσε μια λευκή ακτίνα φωτός χωρίζεται στα χρώματα που το αποτελούν και το καθένα παίρνει διαφορετική κατεύθυνση. Μέσα στη σταγόνα της βροχής, οι ακτίνες των χρωμάτων συγκρούονται με το εσωτερικό τοίχωμα της και μετά από διάθλαση βγαίνουν έξω από τη σταγόνα (σχήμα 1).
Αυτό σημαίνει ότι τα διαφορετικά μήκη κύματος (ή χρώματα) ανακλώνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, αφού εισχωρήσουν στη σταγόνα. Αυτό που πριν αποτελούσε μια λευκή ακτίνα φωτός χωρίζεται στα χρώματα που το αποτελούν και το καθένα παίρνει διαφορετική κατεύθυνση. Μέσα στη σταγόνα της βροχής, οι ακτίνες των χρωμάτων συγκρούονται με το εσωτερικό τοίχωμα της και μετά από διάθλαση βγαίνουν έξω από τη σταγόνα (σχήμα 1).
Σχήμα 1. Η διάθλαση και η ανάκλαση του φωτός εντός της σταγόνας.
Κάθε σταγόνα βροχής διαθλά όλα τα χρώματα της ίριδας στον ουρανό. Λόγω, όμως, της ανάλυσης του λευκού φωτός από μια περιοχή των σταγόνων έρχεται στο μάτι μας μόνο οι κόκκινες ακτίνες (η περιοχή αυτή φαίνεται κόκκινη) από άλλη περιοχή μόνο η κίτρινη κ.τ.λ. Έτσι, το κόκκινο και το πορτοκαλί ανακλώνται στα μάτια μας από τις σταγόνες που βρίσκονται πιο ψηλά. Το μπλε, το γαλάζιο και το βιολετί κάμπτονται σε μικρότερο βαθμό, έτσι τα βλέπεις μέσα από τις σταγόνες που βρίσκονται πιο χαμηλά. Το κίτρινο και το πράσινο από τις σταγόνες που βρίσκονται στη μέση. Όλα τα χρώματα μαζί σχηματίζουν το ουράνιο τόξο (σχήμα 2).
Σχήμα2. Τα χρώματα που φτάνουν στο μάτι μας μέτα τη διάθλαση του φωτός εντός της σταγόνας.
Το ουράνιο τόξο έχει καμπύλο σχήμα γιατί και οι σταγόνες που το δημιουργούν είναι και αυτές καμπύλες. Αν σκεφτούμε κάθε σταγόνας βροχής σαν μια μικρή στρογγυλή μπάλα, το ουράνιο τόξο είναι απλά ένα τμήμα αυτού του κύκλου φωτός.
