ما هي الظاهرة التي تشرح قوس قزح. ما هو قوس قزح؟ البحث العلمي

رأينا جميعًا قوسًا ملونًا يظهر في السماء. لكن ما هو قوس قزح؟ كيف تشكلت هذه الظاهرة المعجزة؟ كان سحر طبيعة قوس قزح يفتن الإنسانية ، وحاول الناس العثور على تفسير لما يحدث بمساعدة الأساطير والخرافات. اليوم سنتحدث عن هذا. ما هو قوس قزح وكيف يتم تشكيله؟

علم الأساطير

يعلم الجميع أن الناس القدماء كانوا عرضة لتذويب وإغماض معظم الظواهر الطبيعية ، سواء كانت الرعد والبرق أو الزلزال. انهم لم يتجاوز الحزب وقوس قزح. ماذا نعرف من أسلافنا؟ ما هو قوس قزح وكيف يحدث؟

• يعتقد الفايكنج القديمة أن قوس قزح كان جسر Beevrost يربط أرض شعب Mithgard والآلهة (Asgard).
• يعتقد الهنود أن قوس قزح هو القوس ، المنتمين إلى إله الرعد إندرا.
• لم يذهب اليونانيون بعيدًا عن معاصريهم ، بل نظرًا لقوس قزح ليكون المبعوث العزيز للآلهة إيريدا.
• لقد قرر الأرمن أن هذا ليس كذلك ظاهرة طبيعيةوحزام إله الشمس (ولكن لم يتحدد بعد ، غيروا "التخصص" إلى الله و "اضطروه" ليكونوا مسؤولين عن الفن والعلم).
• ذهب الأستراليون إلى أبعد من ذلك وقاموا بتحريك قوس قزح ، مما جعله راعي الماء الثعبان.
• وفقا للأساطير الأفريقية ، حيث يلمس قوس قزح الأرض ، يمكنك العثور على الكنز.
• من المثير للاهتمام أن الأفارقة والأيرلنديين يشتركون في بعضهم البعض ، لأن لبيبريتشاون يخفي أيضا وعاء من الذهب في نهاية قوس قزح.

من الممكن سرد أساطير وخرافات الشعوب من جميع أنحاء العالم لفترة طويلة ، وبالنسبة للجميع ، سنجد شيئًا مثيرًا للاهتمام. لكن ما هو قوس قزح حقا؟

تاريخ

أعطى أرسطو أول استنتاجات واعية قريبة من الواقع بشأن ظاهرة الغلاف الجوي قيد النظر. لقد كان مجرد تخمين ، لكنه أصبح أول شخص يترجم قوس قزح من قسم الأساطير إلى العالم الحقيقي. اشتق أرسطو من فرضية أن قوس قزح ليس كائنًا أو مادة ، أو حتى كائنًا حقيقيًا ، بل مجرد تأثير مرئي ، صورة ، أقرب إلى سراب في الصحراء.

ومع ذلك ، فإن أول بحث علمي ودراسة أجراها الفلكي العربي قطب الدين الشيرازي. في وقت واحد ، أجريت دراسات مماثلة من قبل الباحثين الألمان.

في عام 1611 ، تم إنشاء أول نظرية فيزيائية لأدلة قوس قزح. استنتج مارك أنتوني دي دومينيس ، استناداً إلى الملاحظات والتجارب ، أن قوس قزح يتشكل بسبب انكسار الضوء في قطرات الماء الموجودة في الجو في طقس ممطر. ولكي يكون أكثر دقة ، وصف الصورة الكاملة لظهور قوس قزح بسبب الانكسار المزدوج للضوء الذي يدخل ويخرج من قطرة ماء.

فيزياء

إذن ما هو قوس قزح ، الذي تم تعريف تعريفه من قبل أرسطو؟ كيف يتم تشكيلها؟ ربما الجميع سمع عن وجود الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية؟ هذا هو "الضوء" الذي يأتي من أي كائنات مادية في نطاقات قياس مختلفة.

لذا ، فإن أشعة الشمس تتكون من أشعة ذات أطوال موجية مختلفة وتتضمن جميع أنواع الإشعاع من الأشعة البنفسجية "الدافئة" إلى البنفسجية "الباردة". عند المرور عبر قطرات الماء ، ينقسم الضوء إلى أشعة ذات أطوال موجية مختلفة (وألوان مختلفة) ، وهذا يحدث مرتين ، عندما يضرب الماء ، ينشق الحزم وينحرف قليلاً عن مساره ، وعندما يغادر ، ينحرف أكثر ، مما يؤدي إلى قوس قزح إلى العين المجردة.

للأطفال

بالطبع ، حول قوس قزح سوف يخبرك أي شخص حتى الانتهاء من المدرسة الثانوية. ولكن ماذا أفعل إذا اقترب طفل من الوالد ويسأل: "أمي ، ما هو قوس قزح؟ من أين يأتي؟". أسهل طريقة لتفسير هذا هو: "هذه هي أشعة الشمس ، ويمر من خلال المطر ، وميض". في سن أصغر ، لا يحتاج الأطفال إلى معرفة الخلفية المادية لهذه الظاهرة.

الألوان المعروفة من قوس قزح لديها ترتيب صارم ودائما نفس التسلسل. كما سبق أن اكتشفنا ، هذا هو نتيجة العمليات الفيزيائية. ومع ذلك ، لسبب ما ، العديد من البالغين (الآباء والمعلمين في رياض الأطفال) تتطلب من الأطفال معرفة الترتيب الصحيح للزهور في قوس قزح. للحفظ أسرع ، تم اختراع التعبيرات التي ترمز بها الأحرف الأولى من الكلمات إلى لون معين. فيما يلي الأشكال الأكثر شهرة:

كما ترون ، يمكنك تتبع الترتيب الصحيح للألوان على الحرف الأول (الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والأزرق والبنفسجي). بالمناسبة ، اختص إسحاق نيوتن لا الأزرق والأزرق ، ولكن الأزرق والنيلي ، على التوالي. لماذا تم تغيير أسماء الألوان لا يزال لغزا. ولكن بشكل عام ، هل من المهم جدًا معرفة ما هو قوس قزح حتى يتم الإعجاب به؟

علمية - أعمال البحث

شخصين يقفان بجانب كل منهما يرون قوس قزح الخاص بهم! لأنه في كل لحظة يتكون قوس قزح من انكسار أشعة الشمس في قطرات جديدة وجديدة. قطرات المطر تتساقط. يتم أخذ مكان سقوط آخر من قبل واحد آخر ، ويدير لإرسال أشعة الملونة إلى قوس قزح ، تليها القادمة وهلم جرا.

من إعداد: بولوزوفا يوليا ، ستيجاكينا أناستازيا ، هيمين إيلينا

مستشار علمي: زابوروجتسيفا أولغا إيفانوفنا (مدرس فيزياء)

S. Losevo 2015 العام

المحتويات

1. مقدمة ..................................................................................................................

2. ما هو قوس قزح ، وتاريخ الدراسة .....................................................................

3.Raduga في الأساطير والدين ......................................................................................................

4. تاريخ البحث ..................................................................................................

5. فيزياء قوس قزح ..............................................................................................................

5.1 أين يأتي قوس قزح؟ شروط المراقبة ..................................................

5.2.لماذا قوس قزح في شكل قوس .....................................................................................

5.3 تلوين قوس قزح وقوس قزح ثانوي ..................................................................................

5.4 إن سبب قوس قزح هو انكسار وتشتيت الضوء .....................................................

5.4.1. تجربة نيوتن ..................................................................................................

5.4.2 "نيوتن" في قطرة .............................................................................................................

5.4.3 مخطط تشكيل قوس قزح ......................................................................................

6. قوس قزح غير عادي ..........................................................................................................

7.Raduga والمصطلحات المرتبطة بها ..........................................................................................

1. مقدمة

مرة واحدة ، يجري على الطبيعة ، لاحظنا ظاهرة جميلة نوعا ما - قوس قزح. جمال هذه الظاهرة ببساطة فتنتنا. كان لدينا عدد غير قليل من الاستطلاعات ، التي صاغناها فيما بعد في مشروعنا.

أهداف المشروع:

فهم كيفية تشكيل قوس قزح.

لماذا يتشكل دائما في زاوية واحدة؟

لماذا يكون قوس قزح على شكل قوس؟

قوس قزح: الرئيسي والثانوي. ما هو الفرق؟

لماذا يرتبط اسم إسحاق نيوتن بقوس قزح في العالم الأكاديمي؟

والآن بدأ بحثنا.

2. ما هو قوس قزح

قوس قزح ليس كائنًا على الإطلاق ، بل هو ظاهرة بصرية. هذه الظاهرة تحدث بسبب انكسار أشعة الضوء في قطرات الماء ، وكل هذا فقط أثناء المطر. أي أن قوس قزح ليس شيئًا على الإطلاق ، بل مجرد لعبة ضوء. لكن ما هي لعبة جميلة ، يجب أن أقول!

في الواقع ، إن القوس المألوف للعين البشرية هو جزء فقط من دائرة متعددة الألوان. تماما هذه الظاهرة الطبيعية يمكن رؤيتها فقط من لوحة الطائرة ، وحتى ذلك الحين فقط مع درجة كافية من المراقبة.

أجريت الدراسات الأولى لشكل قوس قزح في القرن السابع عشر من قبل الفيلسوف الفرنسي وعالم الرياضيات رينيه ديكارت. لهذا ، استخدم العالم كرة زجاجية مملوءة بالماء ، مما جعل من الممكن تخيل كيف تنعكس شعاع الشمس في قطرة من المطر ، تنكسر وبالتالي تصبح مرئية.

لتذكر تسلسل الألوان في قوس قزح (أو الطيف) هناك خاص بسيط العبارات - في الحروف الأولى تتوافق مع الأحرف الأولى من أسماء الألوان:

K حزب العدالة والتنميةيا كل يومF a إلى -W vonarD قصديرC الأرففF onar.

K azhdyيا hotnikF elaetW لوضعD ديC iditF أذان.

تذكرها - ويمكنك بسهولة رسم قوس قزح في أي وقت!

أول من شرح طبيعة قوس قزح كانأرسطو . قرر أن "قوس قزح هو ظاهرة بصرية ، وليس كائن مادي".

تم تقديم شرح أولي لظاهرة قوس قزح في عام 1611 بواسطة أ. دو دوميني في مقالته "دي رادياس فيسوس ولوسيس" ، ثم قام بتطويره ديكارت ("لي ميتيورز" ، 1637) وتم تطويره بالكامل بواسطة نيوتن في "البصريات" (1750) .

قوس قزح من نقطة واحدة ضعيف ، وفي الطبيعة لا يمكن رؤيته منفصلاً ، لأن هناك الكثير من القطرات في حجاب المطر. قوس قزح الذي نراه في السماء يتكون من عدد لا يحصى من القطرات. تخلق كل قطرة سلسلة من مسارات التحويل الملونة (أو المخاريط) المتداخلة داخل بعضها البعض. ولكن من نقطة واحدة فقط ، يقع شعاع لون واحد فقط في قوس قزح. إن عين الراصد هي نقطة شائعة تتقاطع فيها الأشعة الملونة من عدة قطرات. على سبيل المثال ، كل الأشعة الحمراء القادمة من قطرات مختلفة ، ولكن في نفس الزاوية واشتعلت في عين المراقب ، تشكل قوس أحمر من قوس قزح. كل البرتقال والأشعة الملونة الأخرى القوس أيضا. لذلك ، قوس قزح مستدير.

3.RADUGA في الأساطير والدين

لطالما فكر الناس بطبيعة هذه الظاهرة الطبيعية الجميلة. ارتبطت البشرية بقوس قزح مع العديد من المعتقدات والأساطير. في الأساطير اليونانية القديمة ، على سبيل المثال ، قوس قزح هو الطريق بين السماء والأرض ، حيث سار رسول ما بين عالم الآلهة وعالم أهل القزحية. في الصين ، كان يعتقد أن قوس قزح هو تنين سماوي ، اتحاد السماء والأرض. في الأساطير والخرافات السلافية ، كان قوس قزح يعتبر سحريًا جسر السماء، من السماء إلى الأرض ، الطريق الذي تنحدر الملائكة من السماء من أجل سحب المياه من الأنهار. يصبون هذه المياه في السحب ومن هناك يسقط مثل المطر الذي يهدد الحياة.

يعتقد الناس الخرافيون أن قوس قزح هو علامة سيئة. كانوا يعتقدون أن أرواح الموتى تذهب إلى العالم الآخر من خلال قوس قزح ، وإذا ظهر قوس قزح ، فهذا يعني أن شخص ما قد اقترب من الموت.

بالطبع ، منذ العصور القديمة ، حاول الناس تقديم تفسير لقوس قزح. في أفريقيا ، على سبيل المثال ، كان يعتقد أن قوس قزح هو ثعبان ضخم ، والذي يزحف بشكل دوري من عدم وجود لأداء أعمامه المظلمة. ومع ذلك ، فإن التوضيحات الواضحة بشأن هذه المعجزة البصرية لا يمكن إعطاؤها إلا بحلول نهاية القرن السابع عشر. عاش بعد ذلك شيئًا فشيئًا رينيه ديكارت الشهير. كان هو الذي تمكن لأول مرة من تحديد انكسار الأشعة في قطرة ماء. في بحثه ، استخدم ديكارت كرة زجاجية مملوءة بالماء. ومع ذلك ، لم يتمكن من شرح سر قوس قزح حتى النهاية. لكن نيوتن ، الذي حل محل هذه الكرة بمؤشر ، تمكن من تحليل شعاع الضوء إلى طيف.

ملخص:

قوس قزح هو جسر يربط بين (عالم الناس) و (عالم الآلهة).

في الهندية القديمة - القوس ، إله الرعد والبرق.

في - الطريق ، والرسول بين عوالم الآلهة والناس.

وفقا للأساطير ، يشبه قوس قزح ، مثل الثعبان ، المياه من البحيرات والأنهار والبحار ، والتي يتم بعد ذلك إلقاء الأمطار عليها.

يخفي وعاء من الذهب في المكان الذي لمست فيه قوس قزح الأرض.

وفقا للأسطورة ، إذا ذهبت من خلال قوس قزح ، يمكنك تغيير الأرضية.

ظهر قوس قزح بعد ذلك كرمز لمغفرة الجنس البشري ، وهو رمز للنقابة (بالعبرية والبريطانية) من الله والبشرية (كما هو موضح في نوفمبر) أنه لن يكون هناك فيضان مرة أخرى (الفصل beyreshit)

4. تاريخ البحث عن قوس قزح

كان الفلكي الفارسي (1236-1311) ، وربما تلميذه (1260-1320) ، على ما يبدو أول من قدم تفسيرا دقيقا لهذه الظاهرة.

تم وصف الصورة المادية العامة لقوس قزح في كتاب "De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride". على أساس الملاحظات التجريبية ، توصل إلى استنتاج مفاده أن قوس قزح قد تم الحصول عليه نتيجة انعكاس من السطح الداخلي لمطر قطرة وانكسار مزدوج - عند مدخل وخروج القطرة.

أعطى تفسيرا أكثر اكتمالا لقوس قزح في العام في عمله "Meteora" في الفصل "على قوس قزح".

على الرغم من أن طيف قوس قزح متعدد الألوان مستمر ، هناك 7 ألوان فيه. ويعتقد أن أول من اختار الرقم 7 ، الذي له الرقم له قيمة خاصة (للأسباب أو للأسباب). في البداية كان يميز خمسة ألوان فقط - الأحمر والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي ، والتي كتبها في "البصريات" الخاصة به ، ولكن في وقت لاحق ، يحاول إنشاء المراسلات بين عدد ألوان الطيف وعدد النغمات الأساسية للمقياس الموسيقي ، أضاف نيوتن إلى الخمسة المدرجة ألوان الطيف اثنين أكثر.

5. الفيزياء القوس

5.1. من أين يأتي قوس قزح؟ شروط المراقبة

لا يمكن ملاحظة قوس المطر إلا قبل المطر أو بعده. وفقط ، إذا ، في نفس وقت المطر ، تشرق الشمس عبر الغيوم ، عندما تضيء الشمس كفن المطر المتساقط والمراقب بين الشمس والمطر. ماذا يحدث عندما يحدث هذا؟ تمر أشعة الشمس عبر قطرات المطر. وتعمل كل قطيرة مثل المنشور. أي أنها تتحلل الضوء الأبيض للشمس إلى مكوناته - أشعة الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والعميق والأزرق والأرجواني. وعلاوة على ذلك ، فإن القطيرات بطرق مختلفة ترفض الضوء بألوان مختلفة ، ونتيجة لذلك يتحلل الضوء الأبيض إلى شريط متعدد الألوان ، والذي يسمىطيف .

يمكنك رؤية قوس قزح فقط إذا كنت بين الشمس (يجب أن يكون وراء) والمطر (يجب أن يكون أمامك). خلاف ذلك ، لا يرى قوس قزح!

في بعض الأحيان ، نادرا جدا ، لوحظ قوس قزح في نفس الظروف وعندما تضيئه سحابة مطر من القمر. تلاحظ أحيانا ظاهرة قوس قزح نفسها عندما تضيء الشمس رذاذ الضباب الذي يحوم حول النافورة أو الشلال. عندما تكون الشمس مغطاة بالغيوم الفاتحة ، يظهر قوس قزح الأول في بعض الأحيان بدون لون ويظهر على شكل قوس مائل للصفرة ، وأخف من خلفية السماء. يسمى هذا قوس قزح أبيض.

وأظهرت عمليات رصد ظاهرة قوس قزح أن أقواسها تمثل الأجزاء الصحيحة من الدوائر ، التي يقع مركزها دائمًا على الخط المار عبر رأس المراقب والشمس ؛ وبما أن مركز قوس قزح عندما تشرق الشمس عند الأفق يكمن تحت الأفق ، لا يرى المراقب سوى جزء صغير من القوس ؛ عند غروب الشمس وشروق الشمس ، عندما تكون الشمس في الأفق ، يظهر قوس قزح على شكل قوس نصف دائرة. من قمة الجبال العالية جداً ، من البالون يمكن للمرء أن يرى قوس قزح وفي شكل جزء أكبر من القوس الدائري ، حيث أنه تحت هذه الظروف يقع مركز قوس قزح فوق الأفق المرئي.

الخلاصة: يظهر قوس قزح فقط عندما يتم إنشاء ظروف مناسبة لهذا الغرض. يجب أن يضيء ضوء الشمس في ظهرك ، وأن تسقط قطرات المطر في مكان ما في المستقبل. (بما أن تشكيل قوس قزح يتطلب أشعة الشمس الساطعة ، فإن هذا يعني أن المطر قد ذهب بالفعل أو أبعد من ذلك ، وأنت تواجهه.)

5.2. لماذا قوس قزح لديه شكل قوس.

لماذا قوس قزح شبه دائرية؟ لطالما تساءل الناس عن هذا السؤال. في بعض الأساطير الإفريقية ، قوس قزح هو ثعبان يغطي الأرض في حلقة. لكننا نعرف الآن أن قوس قزح ظاهرة بصرية - نتيجة انكسار أشعة الضوء في قطرات الماء أثناء المطر. ولكن لماذا نرى قوس قزح في شكل قوس ، وليس ، على سبيل المثال ، في شكل شريط لون عمودي؟

هنا يدخل قانون الانكسار البصري حيز التنفيذ ، حيث يمر شعاع يمر من خلال قطرة مطر ، في وضع معين في الفضاء ، بانكسار قدره 42 مرة ويصبح مرئيًا للعين البشرية في شكل دائرة. هذا مجرد جزء من هذه الدائرة التي اعتدت على مشاهدتها.

يتم تحديد شكل قوس قزح من خلال شكل قطرات الماء ، حيث ينكسر ضوء الشمس. وقطرات الماء هي أكثر أو أقل كروية (جولة). مروراً بقطرة وانكسار فيها ، يتم تحويل شعاع من أشعة الشمس البيضاء إلى سلسلة من مسارات القمع الملونة ، يتم إدخالها في اتجاه آخر وتواجه الراصد. القمع الخارجي أحمر ، برتقالي ، أصفر مدخله ، ثم يأتي أخضر ، إلخ ، منتهيًا بالأرجواني الداخلي. وهكذا ، كل قطرة واحدة تشكل قوس قزح كامل.

بالطبع ، قوس قزح من نقطة واحدة ضعيف ، وفي الطبيعة لا يمكن رؤيته بشكل منفصل ، لأن هناك الكثير من القطرات في حجاب المطر. قوس قزح الذي نراه في السماء يتكون من عدد لا يحصى من القطرات. تخلق كل قطرة سلسلة من مسارات التحويل الملونة (أو المخاريط) المتداخلة داخل بعضها البعض. ولكن من نقطة واحدة فقط ، يقع شعاع لون واحد فقط في قوس قزح. إن عين الراصد هي نقطة شائعة تتقاطع فيها الأشعة الملونة من عدة قطرات. على سبيل المثال ، كل الأشعة الحمراء القادمة من قطرات مختلفة ، ولكن في نفس الزاوية واشتعلت في عين المراقب ، تشكل قوس أحمر من قوس قزح. كل البرتقال والأشعة الملونة الأخرى القوس أيضا. لذلك ، قوس قزح مستدير.

قوس قزح هو طيف منحني ضخم. بالنسبة لمراقب على الأرض ، فإن قوس قزح عادة ما يشبه قوسًا - جزء من دائرة ، وكلما كان الراصد أعلى ، كان قوس قزح أوفى. من الجبل أو الطائرة يمكنك رؤية الدائرة الكاملة!

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن شخصين يقفان في مكان قريب ويشاهدان قوس قزح ، يرون كل واحد على طريقته الخاصة! كل هذا يأتي من حقيقة أنه في كل لحظة مشاهدة ، يتشكل قوس قزح باستمرار في قطرات جديدة من الماء. أي ، يسقط قطرة واحدة ، ويظهر آخر بدلاً منه. أيضا ، يعتمد مظهر ولون قوس قزح على حجم قطرات الماء. كلما كانت قطرات المطر أكبر ، كلما كان قوس قزح أكثر إشراقًا. أكثر الألوان تشبعًا في قوس قزح أحمر. إذا كانت القطرات صغيرة ، فسيكون قوس قزح أوسع مع لون برتقالي واضح على الحافة. يجب أن أقول إننا ندرك الموجة الأطول من الضوء باللون الأحمر ، وأقصر موجة - مثل اللون الأرجواني. هذا لا ينطبق فقط على حالات الملاحظة في قوس قزح ، ولكن بشكل عام كل شيء وكل شيء. أي يمكنك الآن التعليق على حالة وحجم ولون قوس قزح ، وكذلك جميع الكائنات الأخرى المرئية للعين البشرية بمظهر ذكي.

شخصين يقفان بجانب كل منهما يرون قوس قزح الخاص بهم! لأنه في كل لحظة يتكون قوس قزح من انكسار أشعة الشمس في قطرات جديدة وجديدة. قطرات المطر تتساقط. يتم أخذ مكان سقوط سقط من قبل آخر وتدير لإرسال أشعة الملونة إلى قوس قزح ، تليها في اليوم التالي ، وهلم جرا.

نوع قوس قزح يعتمد على شكل القطرات. عندما تسقط في الهواء ، تتسطح قطرات كبيرة ، تفقد كرويتها. كلما كان القطرات أكثر تسطيحا ، كلما كان نصف قطر قوس قزح أصغر.

هناك مجموعة من الظواهر البصرية تسمى الهالة. وهي ناجمة عن انكسار أشعة الضوء بواسطة بلورات الثلج الصغيرة في السحب الرقيقة والريحية. يتم تشكيل الهالات الأكثر شيوعا حول الشمس أو القمر. هنا مثال على هذه الظاهرة - قوس قزح كروي حول الشمس:

في الواقع ، قوس قزح ليس دائرة نصف دائرية ، بل دائرة. نحن لا نرى هذا بالكامل ، لأن مركز دائرة قوس قزح يقع على نفس الخط المستقيم مع أعيننا. على سبيل المثال ، من الطائرة يمكنك رؤية قوس قزح دائري كامل ، على الرغم من أنه يحدث نادرًا جدًا ، لأنه في الطائرات عادة ما ينظر إلى الجيران الجميلين ، أو يأكل الهامبرغر أثناء لعب AngryBirds. إذن لماذا يكون قوس قزح على شكل نصف دائرة؟ كل هذا لأن قطرات المطر التي تشكل قوس قزح هي عبارة عن جلطات ماء ذات سطح مستدير. الضوء المنبعث من هذا الانخفاض يعكس سطحه. هذا هو السر كله

الخلاصة: يعتمد نوع قوس قزح على شكل قطرات. عندما تسقط في الهواء ، تتسطح قطرات كبيرة ، تفقد كرويتها. كلما كان القطر أكثر صلابةً ، كلما كان نصف قطر قوس قزح أصغر حجماً ، وقوس قوس قزح هو مجرد جزء من دائرة الضوء ، في وسط قطاع المشاهدة الذي يقع فيه المراقب ، أي أنت. وكلما ارتفعت ، كلما كان قوس قزح أكثر اكتمالا.

نوع قوس قزح - عرض الأقواس ، وجود ، مكان ، وسطوع درجات الألوان الفردية ، موضع الأقواس الإضافية - يعتمد بشكل كبير على حجم قطرات المطر. كلما كانت قطرات المطر أكبر ، كلما كان قوس قزح أكثر إشراقًا وإشراقًا. سمة من قطرات كبيرة هو وجود لون أحمر مشبع في قوس قزح الرئيسي. هناك أيضًا أقواس إضافية عديدة ذات ألوان زاهية ومباشرة بدون ثغرات ، تجاور قوس قزح الرئيسي. كلما كانت القطيرات أصغر ، كلما أصبح قوس قزح أكثر اتساعًا وتلاشى بحافة برتقالية أو صفراء. أقواس إضافية بعيدة عن بعضها البعض ومن أقواس قزح الرئيسية. وبالتالي ، من خلال ظهور قوس قزح ، من الممكن تقدير حجم قطرات المطر التي شكلت هذا قوس قزح.

5.3. قوس قزح لون قوس قزح وثانوي

وينجم لون حلقة قوس قزح عن انكسار أشعة الشمس في قطرات المطر الكروية ، وانعكاسها من سطح القطيرات ، وكذلك الانعراج (من اللاتى Diffractus - مكسور) والتداخل (من اللات. inter-mutually and ferio - strike) تعكس الأشعة ذات الأطوال الموجية المختلفة.

في بعض الأحيان يمكنك رؤية قوس قزح آخر ، أقل سطوعًا حول أول. هذا قوس قزح ثانوي ينعكس الضوء فيه في القطرة مرتين. في قوس قزح الثانوي ، يكون ترتيب الألوان "المقلوب" أرجوانيًا في الخارج وداخل أحمر:

يرسم القوس الداخلي الأكثر وضوحًا من الحافة الخارجية باللون الأحمر ، من الداخل - باللون الأرجواني. بينهما في الترتيب المعتاد للطيف الشمسي هي الألوان: (الأحمر) والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والأرجواني. يكمن القوس الثاني غير الملاحظ عادةً فوق المستوى الأول ، الذي يتم رسمه بشكل أكثر ضعفاً ، ويتم عكس ترتيب الألوان فيه. يبدو جزء من القشرة داخل القوس الأول خفيفًا جدًا ، ويظهر جزء من السماء فوق القوس الثاني أقل سطوعًا ، بينما يبدو الفراغ الحلقي بين القوسين داكنًا. في بعض الأحيان ، بالإضافة إلى هذين العنصرين الرئيسيين لقوس قزح ، لا تزال هناك أقواس إضافية تمثل خطوط ضبابية ملوّنة ضعيفة تحيط بالجزء العلوي من الحافة الداخلية لقوس قزح الأول وأقل من ذلك الجزء العلوي من الحافة الخارجية للقوس الثاني.

في بعض الأحيان يمكنك رؤية قوس قزح آخر ، أقل سطوعًا حول أول. هذا قوس قزح ثانوي ينعكس الضوء فيه في القطرة مرتين. في قوس قزح الثانوي ، يكون ترتيب الألوان "المقلوب" خارجًا وداخل أحمر. نصف القطر الزاوي لقوس قزح الثانوي هو 50-53 درجة. عادةً ما يكون للسماء بين قوسين قزح لونًا داكنًا بشكل ملحوظ.

في الجبال والأماكن الأخرى التي يكون فيها الهواء نظيفًا للغاية ، يمكن ملاحظة قوس قزح ثالث (نصف قطر زاوية حوالي 60 درجة).

إن عدم وضوح ألوان قوس قزح يرجع إلى حقيقة أن مصدر الإضاءة ليس نقطة ، ولكن السطح كله - الشمس ، وأن بعض أقواس قزح أكثر حدة تتكون من نقاط فردية للشمس تكون متراكبة على بعضها البعض. إذا كانت الشمس تسطع من خلال ضباب الغيوم الرقيقة ، فإن المصدر المضيء هو السحابة المحيطة بالشمس ، لـ2-3 درجة ، وفرق ألوان منفصلة متراكبة بحيث لا تميز العين الألوان ، ولكنها ترى قوسًا مشرقًا عديم اللون فقط.أبيض   قوس قزح.

بما أن قطرات المطر تزداد كلما اقتربت من الأرض ، يمكن أن تكون أقواس قزح إضافية مرئية بوضوح فقط عندما ينكسر الضوء وينعكس في طبقات عالية من غطاء المطر ، أي مع ارتفاع صغير من الشمس وفقط في الأجزاء العليا من قوس قزح الأول والثاني. أعطيت بيرتنر النظرية الكاملة للقوس القزح الأبيض في عام 1897. وكثيرًا ما أثير سؤال حول ما إذا كان المراقبون المختلفون يرون نفس قوس قزح وما إذا كان قوس قزح في المرآة الهادئة لخزان ماء كبير يمثل انعكاسًا لقوس قزح تم ملاحظته مباشرة.

الخلاصة: يحدث قوس قزح عند أشعة الشمس. يبدو لنا أنه من الفضاء متحدة المركز. الأمر بسيط للغاية: التحدث ببساطة ، يمكن جلب مظهر قوس قزح إلى الصيغة التالية: ينكسر الضوء ، الذي يمر عبر قطرات المطر. وينكسر لأن الماء له كثافة أعلى من الهواء. اللون الأبيض ، كما هو معروف ، يتكون من سبعة ألوان أساسية. من الواضح أن كل الألوان لها أطوال موجية مختلفة. وهنا يكمن السر كله. عندما يمر شعاع من ضوء الشمس عبر قطرة ماء ، ينكسر كل موجة بطرق مختلفة.

والآن أكثر.

5.4.1 خبرة نيوتن

لاحظ نيوتن ، أثناء تحسين الأجهزة البصرية ، أن الصورة ملونة عند الحواف بلون قوس قزح. كان مهتما بهذه الظاهرة. بدأ استكشافها بمزيد من التفصيل. تم نقل الضوء الأبيض العادي من خلال منشور ، ويمكن ملاحظة وجود طيف مماثل لألوان قوس قزح على الشاشة. في البداية ، اعتقد نيوتن أن هذا المنشور كان يلون اللون الأبيض. نتيجة للتجارب العديدة ، تمكنا من معرفة أن المنشور لا يلون ، بل ينتشر اللون الأبيض في الطيف.

الخلاصة: تنبعث أشعة من ألوان مختلفة من المنشور في زوايا مختلفة.

5.4.2. "NEWTON" في DROPS

مروراً بقطرات المطر ، ينكسر الضوء (ينحرف إلى الجانب) ، لأن الماء له كثافة أعلى من الهواء. من المعروف أن اللون الأبيض يتكون من سبعة ألوان أساسية - الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والأزرق والبنفسجي. هذه الألوان لها أطوال موجية مختلفة ، وقطرة تنكسر كل موجة بدرجات متفاوتة مع مرور شعاع الشمس خلالها. وهكذا ، فإن الموجات من أطوال مختلفة ، وبالتالي ، فإن الألوان تخرج من الانخفاض بالفعل في اتجاهات مختلفة قليلا. ما كان في البداية شعاعًا واحدًا من الأشعة ، أصبح الآن متناثرًا في ألوانه الطبيعية ، وكل واحدة منها تنتقل بطريقتها الخاصة.

فالأشعة الملونة ، بعد أن أصطدمت بالجدار الداخلي للهبوط ، وأصبحت أكثر انحناء ، يمكن أن تخرج حتى من نفس الجانب الذي دخلت فيه. وكنتيجة لذلك ، ترى قوس قزح مبعثرًا ألوانه عبر السماء.

كل قطرة تعكس كل الألوان. ولكن من موقعك الثابت على الأرض ، فإنك ترى بعض الألوان فقط من قطرات معينة. الأكثر وضوحا ، تعكس قطرات الألوان الحمراء والبرتقالية ، بحيث تصل إلى عينيك من أعلى نقطة. اللون الأزرق والأرجواني ينعكسان بشكل أسوأ ، لذلك يمكنك رؤيتهما من القطرات التي تقع في الأسفل. الأصفر والأخضر يعكسان القطرات الموجودة في المنتصف. ضع كل الألوان معًا وستحصل على قوس قزح.

5.4.3 مخطط قوس قزح التعليمي

1) قطرة كروية ، 9) المراقب ، 10-12) منطقة تشكيل قوس قزح.

في معظم الأحيان لوحظقوس قزح الأساسي حيث يمر الضوء بانعكاس داخلي واحد. يظهر مسار الأشعة في الشكل على اليمين أعلاه. في قوس قزح الأساسي هو خارج القوس ، وزاويته 40-42 درجة.

شرح من الفيزياء

وأظهرت عمليات الرصد على قوس قزح أن الزاوية التي تشكلت من خطين مستخلصين من عيني الراصد إلى مركز قوس قوس قزح ومحيطه ، أو نصف قطر الزاوي في قوس قزح ، ثابتة تقريبًا بالنسبة لقوس قزح أول يبلغ حوالي 41 درجة في الثانية 52 درجة. تم تقديم شرح أولي لظاهرة قوس قزح في عام 1611 بواسطة أ. دو دوميني في مقالته "دي رادياس فيسوس ولوسيس" ، ثم قام بتطويره ديكارت ("لي ميتيورز" ، 1637) وتم تطويره بالكامل بواسطة نيوتن في "البصريات" (1750) . وفقا لهذا التفسير ، تحدث ظاهرة قوس قزح بسبب الانكسار والانعكاس الكلي الداخلي (انظر Dioptric) من أشعة الشمس في قطرات المطر. إذا كان شعاع SA يقع على قطرة سائلة من الكرة ، فإنه (الشكل 1) ، بعد خضوعه للانكسار في الاتجاه AB ، يمكن أن ينعكس من السطح الخلفي للقطرة في اتجاه الشمس والخروج ، ثم ينكسر مرة أخرى ، في اتجاه CD.

يمكن أن تنعكس الحزمة ، التي سقطت على هذا الهبوط ، عند النقطة C (الشكل 2) مرة ثانية على القرص المضغوط والخروج ، وانكسرت ، في اتجاه DE.

إذا لم يسقط شعاع واحد على قطرة ، ولكن شعاعاً كاملاً من الأشعة المتوازية ، فعندئذ ، وكما ثبت في البصريات ، فإن جميع الأشعة التي خضعت لانعكاس داخلي واحد في قطرة ماء ستخرج من القطرة كمخرج متباعد من الأشعة (الشكل 3) ، الذي يقع محوره على طول في الواقع ، لا تمثل الحزمة المنبثقة من قطرة أشعة مخروطًا منتظمًا ، وحتى جميع مكوناتها لا تتقاطع عند نقطة واحدة ، فقط من أجل البساطة ، في الرسومات التالية ، تؤخذ هذه الحزم كمخاريط صحيحة مع قمة في وسط الهبوط

تعتمد زاوية فتح المخروط على مؤشر الانكسار (انظر الديوبتر) للسائل ، وبما أن مؤشر الانكسار لأشعة الألوان المختلفة (أطوال موجية مختلفة) التي تشكل شعاع الشمس الأبيض ليس هو نفسه ، فإن زاوية فتح المخروط ستكون مختلفة بالنسبة للأشعة ذات الألوان المختلفة ، أرجواني سيكون أقل من الأحمر. ونتيجة لذلك ، يحدها مخروط مع حافة قوس قزح ملونة ، والأحمر من الخارج والأرجواني داخل ، وإذا كان قطرة ماء ، ثم نصف ثقب الزاوية من مخروطSOR   للأحمر سيكون حوالي 42 درجة ، للبنفسج (SOV ) 40.5 درجة. تبين دراسة توزيع الضوء داخل المخروط أن كل الضوء تقريباً يتركز في هذه الحدود اللونية للمخروط وهو ضعيف للغاية في الأجزاء المركزية منه ؛ وبالتالي ، لا يمكننا سوى النظر في الغلاف الملون المشرق للمخروط ، حيث أن جميع أجزائه الداخلية ضعيفة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين.

سوف تظهر لنا دراسة مشابهة للأشعة التي تنعكس مرتين في قطرة ماء أنها ستخرج بنفس القزحية المخروطية.V "r"   (الشكل 3) ، ولكن الأحمر من الحافة الداخلية والبنفسجي من الخارج ، وبالنسبة لنصف الماء ، فإن نصف فتحة الزاوية للمخروط الثاني ستكون مساوية لـ 50 درجة للحمراء (سور " ) و 54 درجة للحافة البنفسجية (SOV ) .

تخيل الآن أن المراقب ، الذي هو في عينهيا   (الشكل 4) ، ينظر إلى سلسلة من قطرات المطر العموديةأ ، ب , ج ، د ، هاء ... مضاءة من ضوء الشمس المتوازي الذهاب نحوSA، SB، SC   وهلم جرا ؛ ترك كل هذه القطرات موجودة في طائرة تمر عبر عين المراقب والشمس. كل قطرة من هذا القبيل ، وفقا لما سبق ، تصدر قضيبين خفيفين مخروطيين ، يكون المحور الشائع منها هو أشعة الشمس الساطعة على السقوط.

دعونا قطرةال   وضعه بحيث تمر إحدى الأشعة المكونة للقشرة الداخلية للمخروط الأول (الداخلي) ، أثناء استمرارها ، عبر عين المراقب ؛ ثم سوف يرى المراقب فيال   النقطة الأرجواني. قطرات أعلى قليلاال سيكون هناك مثل هذا القطر C أن الشعاع المتجه من السطح الخارجي لقذيفة المخروط الأول يدخل إلى العين ويعطيها انطباعًا عن نقطة حمراء فيC . قطرات وسيطة بينال   وC   سوف يعطي في العين الانطباع بنقاط من الأزرق والأخضر والأصفر والبرتقالي. باختصار ، سترى العين في هذه الطائرة خط قوس قزح عمودي مع نهاية أرجوانية في الأسفل وحمراء في الأعلى ؛ إذا صرفنا من خلاليا   وخط الشمسSO،   ثم الزاوية التي تشكلها مع الخطOB ، سيكون مساويا لنصف المخروط الأول للأشعة البنفسجية ، أي 40.5 درجة ، والزاويةCBS سيكون مساويا لنصف المخروط الأول للأشعة الحمراء ، أي 42 درجة. إذا قمت بتشغيل الزاويةWRC   حولOK،   الOB   سيصف سطح مخروطي وكل قطرة ترقد على دائرة تقاطع هذا السطح مع غطاء المطر ستعطي انطباعًا عن نقطة أرجوانية ساطعة ، وستعطي جميع النقاط معًا قوسًا أرجوانيًا من دائرة تتمحور فيK . بنفس الطريقة ، يتم تشكيل أقواس حمراء ومتوسطة ، وفي مجموع العينين ، سوف يحصلون على انطباع قوس قوس قزح مشرق ، بنفسجي داخل ، أحمر من الخارج -قوس قزح الأول.

بتطبيق نفس المنطق على الغلاف الخارجي المخروطي للضوء الخارجي الثاني ، المنبعث من القطيرات والذي يتكون من ضوء الشمس ، ينعكس مرتين في قطرة ، نحصل على نطاق أوسعالثاني   متراكزقوس قزح   مع زاويةكفو،   يساوي الحافة الحمراء الداخلية - 50 درجة ، وبالنسبة للأرجواني الخارجي - 54 درجة. بسبب الانعكاس المزدوج للضوء في القطيرات التي تعطي قوس قزح الثاني هذا ، سيكون أقل سطوعًا من الأول. قطراتD،   بين الكذبC و  E،   لا تشع الضوء في العين على الإطلاق ، وبالتالي فإن المسافة بين قوسين قزح ستظهر مظلمة. من قطرات ملقاة تحتال   وما فوقE،   الأشعة البيضاء القادمة من العين من الأجزاء المركزية للمخاريط وبالتالي ضعيفة جدا؛ هذا يفسر لماذا تبدو المساحة الموجودة تحت قوس القزح الأول وفوق قوس قزح مضاءة لنا.

الخلاصة:تشير النظرية الأولية لقوس قزح بوضوح إلى أن المراقبين المختلفين يرون قوس قزح يتكون من قطرات مطر مختلفة ، بمعنى أقواس قزح مختلفة ، وأن الانعكاس الظاهر لقوس قزح هو قوس قزح الذي سيرى المراقب وضعه تحت السطح العاكس عند تلك المسافة منه. ما هو فوقها. يفسر قوس قزح غريب الأطوار المرصع ، نادراً ما لوحظ ، وخاصة في البحر ، بانعكاس الضوء من سطح الماء خلف ظهر الراصد ، ومن ثم ظهور اثنين من مصادر الضوء (الشمس وانعكاسها) ، كل منهما يعطي قوس قزح الخاص به.   - لا ينظر). لذلك ، يبدو قوس قزح القمر مبيضًا. ولكن كلما كان الضوء أكثر إشراقا ، كلما كان قوس قزح أكثر "ملونة" لأن في البشر ، يتحول الضوء الساطع إلى إدراك لمستقبلات اللون.

يكمن مركز الدائرة ، الذي يصفه قوس قزح ، دائمًا في خط مستقيم يمر عبر (القمر) وعين المراقب ، أي أنه من المستحيل رؤية الشمس وقوس قزح في وقت واحد دون استخدام المرايا. بالنسبة لمراقب على الأرض ، عادة ما يبدو وكأنه جزء من دائرة ، فكلما ارتفع المشهد ، زاد قوس قزح - من جبل أو طائرة يمكنك رؤيتها وتقبيلها .

عادة ، لوحظ قوس قوس قزح بسيط ، ولكن في ظل ظروف معينة يمكن للمرء أن يرى قوس قزح مزدوج ، ومن طائرة ، واحدة مقلوبة أو حتى واحدة دائرية.

Ring Rainbow July 10، 2005

قوس قزح في قوس قزح الغابات من الطائرة

قوس قزح في الغيوم قوس قزح فوق البحر

كنا نشاهد قوس قزح كقوس. في الواقع ، هذا القوس هو جزء فقط من دائرة متعددة الألوان. ككل ، يمكن ملاحظة هذه الظاهرة الطبيعية فقط على ارتفاع عال ، على سبيل المثال ، من طائرة.

هناك مجموعة من الظواهر البصرية تسمى الهالة. وهي ناجمة عن انكسار أشعة الضوء بواسطة بلورات الثلج الصغيرة في السحب الرقيقة والريحية. يتم تشكيل الهالات الأكثر شيوعا حول الشمس أو القمر. هنا مثال على هذه الظاهرة - قوس قزح كروي حول الشمس:  تذكر Iris قطاع من قوس قزح

يظهر قوس قزح أيضًا في العديد من الأوجه الشعبية المتعلقة بالتنبؤ بالطقس. على سبيل المثال ، يتنبأ قوس قزح شديد الانحدار بطقس جيد ، وينذر هطول الأمطار المنخفض والمسطحات بطقس سيء.

8. الأدب المستخدم