Regnbågar utvecklas när solljus passerar genom fallande regndroppar. Men när ljuset passerar genom vatten, sprids det. Genom att studsa av partiklar i vattnet tar det ljuset inte längre en rak, obehindrad väg. Dess intensitet kan också sjunka när en del av ljuset absorberas. Fysiker hänvisar till dessa förändringar som dämpning (Ah-ten-yu-AY-shun). Samma sak händer när solljus skiner genom en regndroppe.
Rob Hart är ledande meteorolog för National Weather Service i Charleston, WV “Solljus har faktiskt alla typer av färger i sig”, förklarar han. “När solljuset passerar genom regndroppar, får vattnet solljuset att böjas.” Forskare kallar den böjningen som brytning.
Forskare säger: Refraktion
Eftersom varje nyans har en något olika våglängd, bryts var och en olika mycket. Den brytningen separerar färgerna och skickar dem ut ur regndroppen på väg åt lite olika riktningar. Detta förvandlar solens ljus till en vacker båge över himlen.
Då och då är solljuset som kommer in i en regndroppe särskilt intensivt. När detta händer, noterar Hart, “Endast vissa delar och färger av solljuset kommer igenom.” Lite av det överblivna ljuset reflekteras – studsar – bort från regndroppens insida.
När det svaga ljuset träffar andra sidan har det redan delats isär i sina färger. Och eftersom det är en reflektion har färgerna vänts om. Det är därför, när du ser en dubbel regnbåge, är den sekundära bågen mycket mörkare och dess färger vänds. Det är verkligen en “spegelbild” av den primära bågen.
Regnbågar bildas mitt emot solen. Så för att se en, se till att ryggen är mot solen och regnet framför dig. Dessa färgglada bågar utvecklas vanligtvis på sommaren efter en eftermiddagsstorm. När regnet försvinner (vanligtvis österut), kan den sena dagen i väster skina genom gardinerna av avtagande regn.
Regnbågar finns i många former och storlekar. “Ju högre på himlen solen är, desto mer utmanande är det för solljuset att böja sig tillräckligt för att producera regnbågens färger”, säger Hart. “Bara mycket små regnbågar är möjliga. Men om solen står lägre på himlen, desto större är chansen att en regnbåge dyker upp. De där regnbågarna kan vara mycket större.”
Det är därför om du ser en regnbåge vid middagstid, är den förmodligen bara knappt ovanför marken. Men om du ser en i solnedgången kommer den att torna högt upp i himlen.
Deras färger kan också variera.
När bågarna bildas runt soluppgången eller solnedgången tenderar de att vara nästan helt röda. Anledningen: När solen är nära horisonten tränger dess ljus snett genom atmosfären. Det filtrerar bort mer av de blå, gröna, gula och violetta nyanserna. Resultatet är en nästan enfärgad regnbåge som flammar röd-orange.
Och visste du att regnbågar bokstavligen kan gå full cirkel? Det är sant. Om du är på ett flygplan, en bergstopp eller någonstans högt som erbjuder ett perspektiv nedanför, kommer regnbågen inte att vara en båge utan en hel cirkel. Utan mark under för att stoppa prismaeffekten fortsätter den bara.
Vattendropparna i dimman kan bryta solljuset till sina olika våglängder och bilda en dimbåge, som liknar en regnbåge. Mindre vattendroppar skiljer inte ljusets färger så mycket åt, vilket gör att dimbågar ser spöklika vita ut.
Spöklika kusiner
Om du någonsin har sett en blek, kuslig vit båge högt på himlen, kanske du misstar den för ett regnbågsspöke. Ingen spökande, det är faktiskt en dimbåge.
Dessa bildas på ungefär samma sätt som regnbågar. Dimma är ett moln av vattenånga nära marken. Som regndroppar kan dimmans vatten bryta solljuset till dess olika nyanser. Men att jaga en dimbåge kan vara en utmaning. Det beror på att om du är nära dimma, är du förmodligen inuti den. Dimma tenderar inte att ha en skarp “kant” som tillåter solsken att skina igenom den (sett från marken).
Hur sällsynta dimbågar är “beror avsevärt på var du befinner dig på planeten”, säger Les Cowley. Han är en kemisk fysiker och skapare av den populära webbplatsen Atmospheric Optics. Han är specialiserad på vetenskapen om ovanliga syner på himlen.
Dimbågar behöver både dimma och solljus. Så regioner som är utsatta för frekvent dimma och dimma – som San Francisco Bay, bergen eller Arktis – tenderar att ha fler dimbågar.
Solens placering är också viktig. Det måste vara bakom dig, med dimman framför dig. Du måste också veta vad du ska leta efter, eftersom dimbågen är konstigt vit. Och det har att göra med vattendropparnas storlek.
Ibland kommer ett prismamoln inte att vara på marknivå, utan högre upp. Dess droppar kommer också att vara lite större än dimma. Om tillräckligt många av dessa droppar packas tillräckligt tätt i ett område kan även de bilda en båge.
Faktiskt, konstaterar Cowley, “Molnbågar och dimbågar är samma fenomen.” En molnbågens färg kommer sannolikt att vara någonstans mellan den spöklika bleka dimbågen och de livfulla flammande nyanserna av en åskväders regnbåge.
Från månbågar till mögelbågar
Ibland kan en regnbåge dyka upp på natten. Men utan solljus behöver den en alternativ belysningskälla – till exempel fullmånen.
Fysiken för dessa månbågar är densamma som för regnbågar. De använder bara månen snarare än solen som sin ljuskälla.
Vanessa Alonso är en meteorolog som arbetar på WCBI-TV i Columbus, Miss. “En månbåge är som en nattregnbåge”, konstaterar hon. “Producerad av månsken”, förklarar hon att månen måste vara nästan helt upplyst (minst 85 procent upplyst) för att ha tillräckligt med ljus för att göra bågen.
Andra typer av ljusbågar kan bildas utan regn. Smältande hagel och dimma kan sätta en tunn isig eller vattnig glasyr på kanterna av hagel eller snöflingor. Då och då kan det också pressa ut en regnbåge.
Även mögelsporer kan få ljus att prisma in i en båge. Även om det låter lite otäckt, kan vindar blåsa svampar och mögelsporer som ett tjockt moln. Ljus kan spridas när det passerar genom ett sådant moln. En del av det spridda ljuset kan överlappa varandra för att skapa en udda grön/orange korona runt solen.
Min erfarenhet
Från 5 till 24 augusti 2018 slog jag mig ihop med 40 forskare från hela världen. Några studerade klimatförändringar. Andra fokuserade på havsvetenskap. Några specialiserade på arktisk ekologi. Och minst en specialiserad på maneter och sjögurkor. Den 7 augusti gick vi ombord på US Coast Guards isbrytare Healy i Nome, Alaska, och seglade genom Ishavet. Var 15:e kilometer (9,3 miles) under två veckor analyserade vi havsvattnet och livet i det.
I denna region ovanför polcirkeln på sommaren går solen aldrig ner. Den bara sjunker för att skumma horisonten och reser sig sedan upp igen. En solbelyst kväll visste jag att förhållandena var gynnsamma för en dimbåge.
Som magi, runt 22.00 blev solen beslöjad i en dimmig dimma. Och ja, en dimbåge dök upp. Den kastade ett band av rent vitt ljus.
Jag gick till översta däck. Där var jag tillräckligt högt upp för att ha dimma både över och under mig. Det betydde att dimbågen skulle vara båda ställena. Den nådde faktiskt runt för att göra en hel 360-graders cirkel.
I själva verket blev det en båge med reflekterat ljus. Här reflekterades solljus från dimbågen på havet och gick sedan tillbaka upp mot himlen. Detta skapade ytterligare en svag båge vars botten hängde under den primära bågen.
Sedan hände något riktigt speciellt. Kallas en “härlighet,” det är en bulls-eye som dyker upp i mitten av en dimbåge. Det omgav faktiskt skuggan av mitt huvud!
Den aktuella dimbanken råkade också vara iskall. Men eftersom de saknade dammpartiklar att kondensera på, blev vattendropparna inte till is. De förblev bara underkylda tills de träffade någon yta. Sedan blixtfrös de. Detta täckte hela den övre ytan av fartyget med ett lager av rimis. Det var halt, halt och farligt.
Dag eller natt, hagel eller dimma, mögel eller regn, ljus kan ta en mängd olika vägar, ibland ge optiska nöjen. Så håll ögonen öppna.
Leave a Reply