Tęcza

Tęcza to zjawisko optyczne oraz meteorologiczne. Można ją zaobserwować na niebie, gdzie występuje jako charakterystyczny, rozpoznawalny i wielobarwny łuk. Tęcza powstaje na skutek rozszczepienia światła widzialnego, czyli załamującego się i odbijającego promieniowania słonecznego wewnątrz niezliczonych kropli wody, jakie towarzyszą deszczom i mgle, mającym kształt zbliżony do kulistego. Zjawisko rozszczepienia światła jest tutaj wynikiem innego, jakim jest dyspersja, rozszczepienia promieniowania świetlnego, w wyniku którego powstają różnice w kącie załamania różnych długości fal światła, przechodzącego z powietrza do wody oraz z wody do powietrza.

Światło widzialne definiuje się jak część widma promieniowania elektromagnetycznego postrzeganego ludzkim wzrokiem. Zróżnicowanie barwy wynika z długości fali. Światło słoneczne przenika poprzez kropelki deszczu, natomiast woda rozprasza białe światło na części składowe, fale o różnej długości i różnych barwach. Zjawisko to ludzkie oko postrzega jako wielobarwny łuk. Tęcza charakteryzuje się ciągłym widmem kolorów, jednak człowiek rozróżnia w nim kilka barw:

• czerwony - zawsze na zewnątrz łuku
• pomarańczowy
• żółty
• zielony
• niebieski
• indygo
• fioletowy - zawsze wewnątrz łuku tęczy

Zwykle, na niebie widzimy jedną podstawową tęczę, ale zdarza się, że uda się zaobserwować również tęcze wtórne i jeszcze następne oraz różnego rodzaju zjawiska optyczne jej towarzyszące. Tęcza tworzy się zawsze naprzeciwko słońca.

Tęcza w kulturze, religii i mitologii

Tęcza od najdawniejszych czasów przekazu ustnego pojawia się w światowej kulturze. W mitologii greckiej symbolizuje drogę, jaką pokonywała Iris, żeńska wersja Hermesa, przemierzająca ją między Ziemią a Niebem.

Mitologia chińska przekazuje nam zjawisko tęczy jako metafory szczeliny w niebie, zamkniętej kopcem kamieni i pięcioma lub siedmioma kolorami.

Mitologia hinduska nazywa tęczę Indradhanushem, oznaczającym łuk Indry, boga wyładowań atmosferycznych. Według mitologii skandynawskiej tęcza to Bifrost - barwny most łączący świat bogów i świat ludzi, strzeżony przez boga Heimdalla.

W irlandzkim folklorze leprechaun - skrzat, a nie bóstwo - ukrywał złoto w garnku, a garnek na końcu tęczy, czyli w miejscu całkowicie niedostępnym dla człowieka, bo tęcza nie istnieje w żadnym konkretnym miejscu i zależy od punktu widzenia obserwatora.

Symbol tęczy w Biblii

Zjawisko tęczy występuje również w Biblii. W Starym Testamencie tęcza symbolizuje przymierze pomiędzy człowiekiem a Bogiem. To obietnica, jaką składa Bóg - Jahwe Noemu. Obietnica mówi, że nigdy więcej Ziemia nie zostanie nawiedzona przez powódź  - potop. Symbolika tęczy znalazła kontynuację w judaizmie, w ruchu o nazwie B’nei Noah, gdzie jego członkowie kultywują imię swojego przodka Noego. Ruch ten jest mocno widoczny we współczesnym Talmudzie. Tęcza pojawia się również w Mądrości Syracha, księdze zaliczanej do Starego Testamentu, gdzie jest ona jednym z przejawów stworzenia, domagającego się oddawania czci Bogu. Tęcza pojawia się także w Nowym Testamencie w Apokalipsie Świętego Jana, porównana tam do szmaragdu i zjawiska obecnego ponad głową anioła.

Tęcza jako symbol ruchu LGBT

Kolorową flagę w kolorach tęczy zaprojektował artysta amerykański Gilbert Baker w 1978r. Baker był gejem, który przeprowadził się do San Francisco i tam poznał Harveya Milka, pierwszego geja, który został wybrany do rady miejskiej. Zarówno postać samego Milka jak i tęczowa flaga stały się symbolem międzynarodowej społeczności LGBT. Stało się to w latach 90. XXw. Historię pierwszego urzędnika geja, w którą jest wpleciona barwna tęcza, można obejrzeć w oscarowym filmie Gusa van Santa z Seanem Pennem.

Wybór tęczy na symbol całej społeczności wynika z jej wielobarwności, zbioru kolorów reprezentujących różnorodność środowiska LGBT (zobacz inne symbole LGBT). Liczba kolorów nie jest tożsama z podziałami znanej tam tęczy, zawiera bowiem sześć barw, dobranych raczej pragmatycznie niż ideowo. Jednocześnie tęczowa flaga stała się symbolem idei społecznej tolerancji i równości lesbijek, gejów, osób biseksualnych oraz transpłciowych.

Dlaczego tęcza ma kształt łuku?

Tęcza wygląda jak łuk, ale w rzeczywistości jest okręgiem. Widzimy tylko jego górną część, ponieważ resztę przesłania nam linia horyzontu. Z pokładu samolotu, przy sprzyjających warunkach, można zobaczyć pełne, koliste tęczowe koło.

Odpowiada za to geometria. Każda kropla odsyła światło pod kątem około 42 stopni względem osi biegnącej od Słońca przez głowę obserwatora. Wszystkie krople spełniające ten warunek leżą na powierzchni stożka, a jego przecięcie daje właśnie okrąg.

Z tego wynika najciekawsza właściwość zjawiska. Każdy obserwator widzi własną tęczę, utworzoną przez inne krople wody. Dwie osoby stojące obok siebie patrzą w istocie na dwa różne zjawiska. Nie da się też dojść do końca tęczy - przesuwa się ona razem z nami, dlatego legenda o niedostępnym garnku złota ma solidne podstawy fizyczne.

Ile naprawdę kolorów ma tęcza?

Widmo tęczy jest ciągłe - barwy przechodzą w siebie płynnie i nie ma między nimi żadnych ostrych granic. Podział na siedem kolorów to kwestia umowy, a nie fizyki.

Wprowadził go Isaac Newton, który pierwotnie wyróżniał pięć barw, a następnie dopisał pomarańczowy i indygo. Zrobił to ze względów filozoficznych: chciał dopasować liczbę barw do siedmiu dźwięków skali muzycznej i siedmiu znanych wówczas ciał niebieskich. Dzisiejsi fizycy często pomijają indygo, mówiąc o sześciu barwach, bo większość ludzi nie odróżnia go od niebieskiego.

Ciekawostką jest, że światło widzialne zajmuje w widmie mniej więcej jedną oktawę - górna granica odpowiada częstotliwości około dwa razy wyższej niż dolna. Muzyczna analogia Newtona okazała się więc trafniejsza, niż mógł przypuszczać.

Tęcza wtórna i inne odmiany zjawiska

Nad tęczą główną czasem pojawia się drugi, słabszy łuk. To tęcza wtórna, powstająca wtedy, gdy światło odbija się wewnątrz kropli nie raz, lecz dwa razy. Ma większy promień, jest bledsza i - co najbardziej charakterystyczne - ma odwrócony układ barw: czerwień znajduje się od wewnątrz, a fiolet na zewnątrz.

Między oboma łukami widać wyraźnie ciemniejszy obszar nieba. To pas Aleksandra, nazwany od greckiego uczonego Aleksandra z Afrodyzji, który opisał go już w II wieku. Do tego fragmentu nieba nie trafia światło odbite ani z pierwszego, ani z drugiego łuku.

Zjawisko ma też rzadsze odmiany:

• tęcza księżycowa - powstaje przy świetle Księżyca, jest tak słaba, że ludzkie oko widzi ją zwykle jako białawy łuk,
• biała tęcza mglista - tworzy się na drobniutkich kropelkach mgły, które są zbyt małe, by rozszczepić światło na barwy,
• tęcze wyższych rzędów - potrójne i poczwórne, obserwowane wyjątkowo rzadko i głównie w warunkach laboratoryjnych.

Warto też wiedzieć, kiedy patrzeć. Tęcza zawsze pojawia się naprzeciwko Słońca, dlatego rano zobaczymy ją na zachodzie, a wieczorem na wschodzie. W południe, gdy Słońce stoi wysoko, tęcza może w ogóle nie być widoczna z poziomu gruntu.