Regnbue. av . CC BY 3.0

regnbue

Regnbue ved Tysfjord
Regnbue Tiltvik
Lisens: CC BY NC SA 3.0

Regnbue er et iøynefallende fargefenomen på himmelen. Det er synlig når man har solen i ryggen og ser mot en regnbyge.

En komplett regnbue består av en indre hovedregnbue og en ytre regnbue, som er svakere i fargene. Den ytre er vanligvis mer fragmentert og ikke alltid synlig.

I hovedregnbuen er rekkefølgen av fargetoner utenfra og innover: rødt, gult, grønt, blått og fiolett. Det er stor variasjon i størrelsen og styrken på de enkelte båndene. Den ytre regnbuen har farger i omvendt rekkefølge.

Regnbuens geometri

Perspektivisk skisse av regnbuesystemet i forhold til iakttakerens posisjon og lysets retning. Retningen fra Solen gjennom iakttakerens hode danner regnbuesystemets sentralakse. Fra både den primære og den sekundære regnbuen vises en fiolett og en rød regnbuestråle. Nederst vises strålegangene for henholdsvis en primær og en sekundær regnbuestråle gjennom en kuleformet vanndråpe. Strålegangene er beregnet for bølgelengden λ = ca. 650 nm (rødt lys). Den ene strålen reflekteres én gang inne i vanndråpen og bidrar til hovedregnbuens røde fargebånd, som har en vinkelavstand på ca. 42° fra sentralaksen. Den andre strålen reflekteres to ganger inne i vanndråpen og bidrar til den sekundære regnbuens røde fargebånd, med vinkelavstand ca. 51° fra sentralaksen. Den innfallende parallellbunten av solstråler omfatter alle lysets bølgelengder (hvitt lys). For hver bølgelengde vil en bestemt innfallende stråle forlate dråpen som regnbuestråle. Alle vanndråper som bidrar til et bestemt fargebånd, ligger på et kjegleskall som har sin spiss i iakttakerens øye.

Av /Store norske leksikon ※.

Regnbuen er sentrert omkring en akse fra solen gjennom iakttagerens øye. Regnbuens sentrum ligger derfor like lavt under horisonten som solen står over den. Ved morgen- eller kveldssol kan en iakttager som befinner seg i horisontplanet se regnbuen som en halvsirkel. Midt på dagen ser man et mindre segment. Hvis man fra en fjelltopp ser mot en nedenforliggende regnskur, kan regnbuen omfatte mer enn en halvsirkel, eventuelt en fullstendig regnring. Denne kan også vise seg i spruten fra en hageslange eller lav fontene, i fossesprut og sjøsprøyt.

Alltid har hovedregnbuen en vinkelradius på cirka 42° fra aksen gjennom solen og iakttageren. Den sekundære regnbuens vinkelradius er cirka 52°.

Regnbuens optikk

Regnbue
Lisens: CC BY SA 3.0

En fullstendig optisk beskrivelse av en regnbue er svært komplisert. Regnbuer trekker inn lysets brytning (refraksjon), fargespredning (dispersjon), speiling (refleksjon) og polarisasjon i et kaos av vanndråper. Men ved hjelp av en forenklet modell kan man selv etterprøve visse hovedtrekk i regnbuens teori.

Når lys treffer en kuleformet vanndråpe, vil en del av lyset bli brutt inn i vannkulen. Når det brutte lyset så treffer dråpens bakre innervegg, blir det delvis reflektert, og når det igjen treffer vannkulens innervegg, blir det på ny dels reflektert og dels brutt ut av kulen. Slik fortsetter lyset sin runddans inne i vannkulen, men for hver gang det delvis brytes ut, blir intensiteten av lyset redusert. Hvis man med solen, et stearinlys eller lignende i ryggen betrakter et kuleformet legeme av vann, for eksempel en glatt, rund gjennomsiktig mugge fylt med vann, vil man i kulens retning se to bilder av lyskilden. Den dobbelte avbildningen fremkommer som følge av den sammensatte speiling og brytning i kuleflaten. Det ene er et virtuelt bilde som ligger bak vannkulen (i forhold til øyet). Det andre er et reelt bilde som ligger foran kulen. På grunn av dispersjon i vannet oppstår det fargespredning av lyset – begge bilder har randfarger.

Ettersom vi øker vannkulens vinkelavstand fra aksen som går gjennom lyskilden og ens egne øyne, vil bildene i kulen bevege seg mot hverandre. Ved en vinkelavstand fra aksen på cirka 41° begynner de å smelte sammen i et virtuelt-reelt dobbeltbilde, som gjennomløper regnbuens fargefølge inntil de ved cirka 43° forsvinner som et rødt glimt.

Disse to bildene oppstår fra lysets annen brytning ut av vannkulen. I en regnskur er det alle regndråpene som har en tilsvarende vinkel til aksen mellom solen og iakttageren som danner hovedregnbuen.

På tilsvarende måte kan øyet fange opp to bilder fra den tredje brytningen ut av vannkulen. Her finner sammensmeltningen og utslukningen sted mellom cirka 50° og 53,5° fra aksen, og regndråpene med denne vinkelen frembringer den lyssvakere sekundære regnbuen.

Regnbuens fargebånd ligger for iakttageren i bestemte retninger, men uten noen bestemt avstand fra øyet. Hvis vi tenker oss disse retningsstrålene rotert omkring aksen fra solen, oppstår et tynt kjegleskall. Alle vanndråper som bidrar til vårt bilde av regnbuen, ligger innenfor dette kjegleskallet.

I tillegg til at regnbuen ikke har noen bestemt plassering, er regnbuen et optisk fenomen som er betinget av den enkelte iakttager. To personer som står ved siden av hverandre vil se hver sin regnbue, som oppstår i forskjellige regndråper. Og hvis man selv flytter på seg, vil regnbuen oppstå i stadig nye regndråper. Det er derfor umulig å gå til «enden» av regnbuen.

Regnbuens fargebånd kan altså oppfattes som sammenfallende dobbeltbilder av solen. Dersom lyset fra solen hadde vært strengt parallelt, ville regnbuens farger ha vært monokromatiske. Fordi solen har en vinkelbredde på cirka ½ grad, er sollyset ikke parallelt og regnbuens farger er umettet og lysende.

Overtallige regnbuebånd

Innenfor primærregnbuens fiolette bånd ser man ofte et system av lyssvakere, smale bånd. Fenomenet er variabelt, men består vanligvis av alternerende purpur og grønt, atskilt av fine, gråhvite bånd. De er en virkning av lysets diffraksjon i regnskurens gittersystem av dråper.

Alexanders bånd

Regnbue. Vi ser de to buene og hvordan området utenfor hovedregnbuen er mørkere enn det innenfor (Alexanders bånd).
Regnbue på Jæren.
Av .
Lisens: CC BY 3.0

Utenfor hovedregnbuens røde bånd kastes det ikke brutt lys i retning av iakttageren. Det samme gjelder speilvendt for den sekundære regnbuen. Sonen mellom de to regnbuene er derfor mørkere enn sentralfeltet innenfor den primære.

Den mørkere sonen kalles fra gammelt av «Alexanders bånd».

Symbolikk

Regnbuen er et symbolladet naturfenomen. I den jødiske mytologi står regnbuen som Herrens bekreftelse på at han ikke flere ganger skal forstyrre naturens orden. Dette kan sees i sammenheng med at regnbuen representerer en geometrisk-romlig orden i et beveget kaos. I den norrøne mytologi skildres regnbuen som en bro mellom menneskenes og æsenes verden.

Romantikkens ledende tyske maler Caspar David Friedrich malte regnbuen som en bro mellom forskjellige naturriker og mellom menneske og natur.

Slike symbolske bilder får mening når man tar i betraktning at regnbuen er et naturbetinget, men ikke lokaliserbart fenomen, bare synlig for et seende øye. De utbredte folkelige forestillinger om en skjult gullskatt under regnbuens fot peker i samme retning.

Les mer i Store Norske Leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg