Kako nastaje duga?

Kada sunčevi zraci prolaze kroz kapljice vode u atmosferi, one se ponašaju kao prizme, prelamajući svetlost i stvarajući ovaj spektakl na nebu...

Kako nastaje duga? Foto: Profimedia

Duga nastaje zbog prelamanja svetlosti. Ona nije na nekoj određenoj udaljenosti od posmatrača, već je ništa drugo nego optička iluzija. Nakon kiše, u atmosferi su koncentrovane kapljice vode. Kada kroz njih prolazi bela sunčeva svetlost, one se ponašaju kao prizme, i dolazi do prelamanja i refleksije unutar kapi. Svetlost se prelama, odnosno refraktuje pri ulasku na površinu kapi, odbija u unutrašnjosti, a zatim ponovo prelama pri izlasku iz kapljice.
Fizika duge

Sunčev zrak je ništa drugo nego elektromagnetno zračenje koje u sebi sadrži vidljivu, infracrvenu i ultraljubičastu svetlost, a svaka od “boja”, bile one vidljive za naše oko ili ne, ima svoju talasnu dužinu. Naravno, određeni deo se filtrira, odnosno ne prolazi kroz atmosferu naše planete. Svetlost koja dolazi do kapljica se prelama na širokom opsegu uglova. Ugao pod kojim se svetlost prelama ne zavisi od veličine kapi, već od talasne dužine, odnosno boje svetlosti. Ova pojava se naziva disperzija. Ugao takođe zavisi i od indeksa prelamanja kapljice. To znači da, na primer, kapi morske vode drugačije prelamaju svetlost nego kapi slatkovodne ili neutralne vode.

Najviše svetlosti se odbija na uglu od oko 42°. Upravo pod tim uglom, u odnosu na horizont, se duga najbolje vidi. Ukoliko je ugao mnogo veći od ovog, duga je ispod horizonta, pa je ne možemo videti. Plava svetlost se odbija pod nešto većim uglom nego crvena; međutim, zbog odbijanja svetlosti unutar kapljice, plavu svetlost vidimo sa unutrašnje strane luka, dok je crvena sa spoljašnje. Ukoliko se nalazimo u avionu, ugao pod kojim vidimo zrake je drugačiji, pa možemo videti dugu i kada je sunce visoko nad horizontom. Sličan je slučaj i kada gledamo kroz kapljice vodopada ili fontane, jer su tada kapi puno bliže našem oku.

Samoorganizovana kritičnost

Međutim, ovo nije sve što je potrebno da bismo mogli da vidimo dugu. Kapljica vode ima uvek u atmosferi, i svetlost se kroz njih stalno prelama. Kako onda ne vidimo dugu svaki put kada nam svetlost Sunca dolazi pod odgovaraućim uglom?

Tajna je u tome što je duga jedan od takozvanih fenomena samoorganizovane kritičnosti (eng. self organized criticality). To je jedan statistički fenomen u fizici, i izražava se kod sistema sa kritičnom tačkom. U slučaju duge, postoji određena koncentracija kapljica u atmosferi koja je potrebna da bi se ona pojavila. Ta koncentracija se naziva kritičnom koncentracijom, i tek kada se dostigne njena vrednost, postojaće dovoljna količina svetlosti sa istim karakteristikama da bi je naše oko registrovalo.

Duga je u različitim svetskim kulturama uvek sa sobom nosila dozu mistike i bila predmet mnogih legendi. Rimljani su je smatrali za dobar znak boga Sunca Sola, a drevna indijanska plemena su verovala da je duga most između života i smrti. Popularna irska legenda govori da ispod duge vilenjaci ostavljaju ćupove sa zlatom.

Posebne duge

Ukoliko nema previše zagađenja u atmosferi, na nebu se ponekad može videti i dvostruka duga. Ovaj poseban slučaj nastaje usled dvostrukog odbijanja svetlosti unutar kapi umesto samo jednog. Upravo zbog dvostrukog odbijanja, redosled boja u sekundarnom luku je obrnut, pa je plava boja sa spoljašnje strane. Kako se mnogo manja količina svetlosti dvostruko odbija, sekundarni luk se značajno slabije vidi.

Postoje i takozvane monohromatske duge. Ponekad se dogodi da pljusak bude u zoru ili sumrak, kada su kraće talasne dužine već prelomljene pod velikim uglom u atmosferi. Ovo znači da taj deo svetlosti ne prolazi kroz kapljice, i nakon prelamanja u kapima kao rezultat možemo dobiti jednobojnu dugu.

Jedna od najmanje poznatih činjenica je ta da dugu možemo videti i noću. Sunčeva svetlost odbijena od meseca takođe se prelama na kapljicama vode. Međutim, zbog male količine svetlosti, ova vrsta duge je veoma teško uočljiva. Tako mala količina svetlosti nedovoljno pobuđuje receptore u ljudskom oku, pa nam se duga može učiniti sivom.Noćnu dugu najlakše možemo videti na fotografijama sa veoma dugom ekspozicijom.



bonus video
ostavite komentar
Inicijalizacija u toku...