Elevi:Oara Cosmina si Calma Alexandraclasa a X-a SSProf. Elena RaducanuColegiul National Banatean Timisoara

Curcubeul este un fenomen optic care ia naştere din cauza dispersiei şi reflexiei luminii solare în picăturile de ploaie din atmosferă. El este vizibil atunci când soarele bate din spatele nostru în perdeaua de nori din faţă, lumina reflectându-se pe bolta senina.

Curcubeul, cel mai frumos fenomen din atmosferă, ce a impresionat omenirea din toate timpurile, este considerat un "semn ceresc" care aduce binele, pacea si prosperitatea.

40˚

42˚

LuminaSoarelui

Violet

Roşu

Norii sunt grupări mai mult sau mai puţin conturate de picături de apa sau cristale de gheaţă, aflate în suspensie în atmosferă, provenite din condensarea sau sublimarea vaporilor de apă.

Culorile curcubeului apar datorită refracţiei. Refracţia depinde uşor de culoare: culorile diferite ale luminii traversează cu viteze diferite picăturile şi se refractă diferit. De aceea se produce o separare a culorilor, după cum se vede în

diagramă.

Atenţia multor oameni care privesc un curcubeu este captată de culori, încât ei nu mai observă porţiunea de disc strălucitor, a cărei margine colorată este curcubeul.

CURCUBEU

SUPRAFAŢA STRĂLUCITOARE

SUPRAFAŢA EXTERIOARĂ MAI ÎNTUNECATĂ

La fel ca în prisma optică, în picăturile de apa din nori lumina se descompune în cele şapte culori: roşu, oranj, galben, verde, albastru, indigo, violet: ROGVAIV.

Curcubeul este un fenomen optic şi meteorologic care se manifestă prin apariţia pe cer a unui spectru de forma unui arc colorat atunci cînd lumina soarelui se refractă în picăturile de apă din atmosferă. De cele mai multe ori curcubeul se observă după ploaie, cînd soarele este apropiat de orizont.

În condiţii de vizibilitate bună uneori se poate observa şi un curcubeu mai slab, concentric cu primul, ceva mai mare şi cu ordinea culorilor inversată. Teoretic există nu numai acest curcubeu secundar, ci o infinitate de ordine superioare, dar practic, cu ochiul liber au fost observate doar primele patru; al treilea şi al patrulea sunt şi mai slabe şi se află de aceeaşi parte cu soarele, ceea ce îngreunează mult observarea.

Curcubeul secundar diferă de primul prin aceea că în interiorul picăturii de apă lumina suferă două reflexii interne. Analog, ordinele superioare se obţin printr-un număr sporit de reflexii interne, ceea ce explică în parte intensitatea lor scăzută.

Acelaşi fenomen are loc şi în alte condiţii, de exemplu cu lumina lunii (sau orice altă sursă de lumină) în loc de soare, cu picături de apă provenite de la spargerea valurilor, fantani arteziene, cascade, stropitori etc., cu alte lichide în loc de apă, ori cu obiecte solide şi transparente (sticlă, polistiren etc.) în formă sferică ş.a.m.d.

Curcubeul poate fi explicat analizând mersul razelor de lumină într-o sferă transparentă. Lumina albă de la soare suferă mai întai o refracţie la intrarea în picătura de apă, moment în care începe separarea culorilor. În partea opusă a picăturii are loc o reflexie la interfaţa dintre apă şi aer (o parte din lumină iese afară, dar aceasta nu produce efectul de curcubeu). În continuare, lumina iese din picătură printr-o a doua refracţie, care amplifică separarea culorilor.

Există mai multe fenomene fizice care stau la baza producerii curcubeului sau care îl pot influenţa:

•Dispersia, adică dependenţa indicelui de refracţie al apei de lungimea de undă a luminii•Difracţia•Tensiunea superficială•Refracţia şi reflexia luminii•Dacă picăturile sunt mari şi nu se află într-un echilibru care să le asigure forma sferică, efectul de curcubeu fie este redus, fie nu apare.

Cum apar curcubeiele ? La contactul cu un strop mărunt de apă, lumina albă este descompusă în frecvenţe individuale corespunzătoare culorilor din spectrul vizibil, prin refracţie, la fel ca la intrarea într-o prismă optică.

Separarea în frecvenţele individuale, combinată cu existenţa unui număr mare de picături de apă expuse luminii solare creează un curcubeu de formă circulară. În ce condiţii putem observa un curcubeu ? Pentru a fi martorii unui asemenea fenomen optic este nevoie să fie îndeplinite două condiţii. În primul rând, este nevoie ca observatorul uman să fie poziţionat între Soare şi picăturile de apă. Stropii mărunţi de apă pot proveni fie de la ploaie, fie din aburul unei cascade sau chiar de la gura unui pulverizator al unui furtun de grădină.

A doua condiţie este ca unghiul pe care Soarele, stropii de apă şi ochii observatorului îl formează să fie în intervalul 40o-42o. De aceea este nevoie ca fenomenul să se producă în dimineţile sau după-amiezele însorite imediat după ploaie.

1.Altfel, noi, oamenii de la nivelul solului, nu am avea poziţia corespunzătoare observării curcubeului. Unghiul de 42o  se datorează felului în care cele două refracţii succesive se produc la contactul luminii albe cu picăturile de apă (aşa cum este arătat mai jos).

2.Cine a fost prima persoană care a explicat cum apare curcubeul ? Deşi Newton a fost preocupat şi a studiat în detaliu fenomenele optice de-a lungul vieţii sale, un călugăr german de la începutul secolului al XIV-lea a fost primul om care a descoperit cum se reflectă şi se refractă lumina la contactul cu o picătură de apă.

3.Pentru a-şi susţine ipotezele formulate pe această temă, călugărul a umplut o sferă cu apă, a direcţionat o rază de lumină solară spre aceasta şi a observat separarea luminii albe în culorile curcubeului, precum şi reflexia luminii la contactul cu partea opusă celei prin care raza a intrat în contact cu sfera. Numele călugărului neamţ era Theodoric of Freiberg, iar anul descoperirii şi demonstraţiei sale, 1304.

Un asemenea fenomen apare atunci când se produce o reflexie suplimentară a luminii în interiorul picăturilor de apă. În loc să se reflecte o singură dată în stropii de apă, lumina se reflectă de două ori, dând naştere unei imagini  mai  pale şi în oglindă a curcubeului primar.

Ce reprezintă un curcubeu "supranumerar" ? Este un alt nume dat unui curcubeu dublu (vezi figura de mai jos). Curcubeul secundar are spectrul de culori inversat, este in exteriorul (deasupra) curcubeului original, iar intensitatea sa luminoasă este semnificativ redusă faţă de a primului.

Vedem cu toţii acelaşi curcubeu ? Din moment ce curcubeul depinde de poziţia Soarelui, a picăturilor de apă şi a observatorului, toţi cei care privesc simultan un curcubeu văd de fapt versiuni uşor diferite ale acestuia.

• Pentru culoarea rosie, unghiul este de 42° fata de raza de lumina, pentru lumina violet unghiul este de 40°. Astfel, lumina care paraseste picatura de apa este dispersata intr-un spectru de culori de la rosu la violet. De vreme ce observam o singura culoare provenind din fiecare picatura, este nevoie de nenumarate picaturi de ploaie (fiecare refractand si reflectand lumina inapoi spre ochii nostri, la unghiuri usor diferite) pentru a produce culorile stralucitoare ale "curcubeului primar".

Stiati ca…• Seara, cand observam un curcubeu, acesta va fi pozitionat catre est, in directia in care este ploaia, iar in spate (spre vest) cerul este senin.

• Frecvent un al doilea curcubeu (secundar), avand culorile pozitionate invers, poate fi vazut deasupra curcubeului primar. De obicei, aceasta arcuire este mai difuza decat cea principala.

• Refractia luminii prin cristale de gheata produce o mare varietate de fenomene vizuale precum halo, arcuri tangente si "sundogs". CZA este un fenomen optic similar ca aparenta cu un curcubeu si rezulta in urma refractiei razelor solare prin cristalele de gheata orientate orizontal din anumiti nori. Ia forma unui sfert de cerc centrat la zenit si paralel cu orizontul, de aceeasi parte cu soarele.

•De cate ori va miscati (sus, jos, inainte, inapoi) curcubeul se va deplasa cu voi. Motivul pentru care se intampla acest lucru este ca la fiecare miscare lumina de la diferite picaturi de ploaie intra in ochi.

Arcuirea pe care o vedeti nu este identica cu  cea pe care persoana de langa dumneavoastra o vede. De fapt, fiecare dintre noi avem un curcubeu la care sa ne gandim si de care sa ne bucuram. Fenomene asemanatoare curcubeului au loc si in alte conditii, de exemplu cu lumina lunii (sau orice alta sursa de lumina).

• Culorile lui sunt de la albastru in apropierea zenitului pana la rosu spre orizont. CZA a fost numit "zambet pe cer" si poate fi observat foarte rar. Prima impresie cand este observat te duce cu gandul la un curcubeu intors. Este mai stralucitor si mai colorat decat acesta. Razele soarelui care il formeaza patrund in cristalele de gheata prin fatetele lor orizontale superioare si ies prin partea opusa. Apare doar cand soarele este la o altitudine mai mica de 32.2° deasupra orizontului, iar el se formeaza la aproximativ 45° deasupra soarelui. Poate fi confundat cu haloul de 22° atunci cand soarele este la zenit.

•  Incaşii credeau despre curcubeu ca era un dar de la Zeul Soare •  Arabii vedeau curcubeul ca pe o tapiţerie cerească ţesută de vântul ce bătea dinspre sud •  Atât înţelepţii Norse, cât şi cei din tribul Navajo spuneau ca arcul multicolor ce se forma pe cer era un pod între cer şi pământ •  Potrivit unei credinţe populare poloneze, îngerii lăsau aur la capetele curcubeului, dar numai un om gol pusca il putea găsi

•  În Vechiul Testament, Dumnezeu îi arata lui Noe un curcubeu ca semn de îndurare pentru omenire, după Potop.

•  O poveste malyeziană spune că un curcubeu marchează sfârşitul unei perioade cu ploi torenţiale sau una în care s-au petrecut mari nenorociri.

•  In mitologia africană se crede despre curcubeu ca este un şarpe uriaş ce iese la păscut după ploaie, şi care va devora pe nefericitul pe care îl va întâlni în cale.

•  Pentru finlandezi şi laponi,curcubeul era secera sau arcul zeului Tunetului, un iscusit arcaş a cărui săgeată era fulgerul.

•  In Asia Centrală şi de Nord se spune despre curcubeu că este o cămilă care poartă pe spate trei oameni, primul bate la tobă, şi este tunetul, al doilea flutură o eşarfă, fulgerul. iar cel de-al teilea trage căpăstrul, făcând astfel ca apa (ploaia) să curgă din gura cămilei.

•  Există un mit germanic în care curcubeul este vasul pe care Divinitatea a folosit-o atunci când a colorat penajul păsărilor.

•  Peruvienii primitivi aveau atâta veneraţie pentru curcubeu, încât stăteau muţi pe întreaga durată cât acesta rămânea pe cer.

•  O tradiţie medievală germană considera că înainte cu patruzeci de ani de sfârşitul lumii nu va mai aparea curcubeul; de aceea, oamenii se simţeau mângâiaţi ori de câte ori vedeau curcubeul pe cer.

•  Pentru japonezi curcubeul este „podul plutitor al cerurilor”; •  Miturile hawaiene şi polineziene îl descriu ca pe calea spre lumea superioară. •  În Alpii Austriei, se spune că sufletele celor drepţi urcă pe curcubeu spre cer.

•  Frecvent, curcubeul este asociat cu numele Căii Lactee. Numele Căii Lactee în arabă se traduce prin Poarta Cerului, iar în rusă curcubeu înseamnă „poarta cerului”. În alte zone curcubeu se spune Poarta Raiului; sau se crede că este o rază de lumină ce cade pe pământ atunci când Sf. Petru deschide poarta railului.