Tęcza to z pewnością jedno z ciekawszych i najbardziej znanych zjawisk meteorologicznych i optycznych. Jej kolory cieszą i dzieci, i dorosłych. Od wieków uwieczniana jest m.in. w malarstwie sakralnym, jako symbol przymierza ludzi i Boga, symbolizuje także pokój oraz tolerancję. Jej obecność kojarzona jest z wyjściem słońca po ulewnym deszczu lub burzy. Czy tylko w takich warunkach można ją zaobserwować? I właściwie jak to się dzieje, że na niebie powstaje barwny łuk? Jakie kolory ma tęcza? Jak wygląda z samolotu? Czy można ją zobaczyć w nocy?
Jak powstaje tęcza?
Tęcza jest zjawiskiem optycznym, które powstaje dzięki załamaniu promieni światła w kroplach wody (deszczu lub mgły). Rozszczepienie światła widzialnego (najczęściej są to promienie słoneczne) wewnątrz kropli powoduje różnice w kątach załamania światła o różnej długości fali w punktach przejścia światła z ośrodka do ośrodka np. z powietrza do wody i odwrotnie. Skutkiem tego załamania jest barwny łuk widoczny na nieboskłonie. Kropla deszczu pełni tu funkcję pryzmatu, który pozwala dostrzec pewną część promieniowania elektromagnetycznego.
Najlepsze warunki do obserwacji tęczy występują, gdy Słońce znajduje się maksymalnie 42 stopnie ponad horyzontem i jest za obserwatorem. Ponadto powinny występować opady deszczu lub kropelki wody po opadach wciąż unosić się w powietrzu. Istotna jest także przejrzystość nieba i stosunkowo niewielkie zachmurzenie.
Kolory tęczy
Widziana tęcza przybiera kształt łuku o siedmiu wyróżniających się kolorach, choć jest ona tak naprawdę niemal ciągłym widmem kolorów. Główne kolory to czerwony (zewnętrzna strona łuku), pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo i fioletowy (wewnętrzna strona łuku). Zjawisko rozszczepienia światłą opisał w 1704 roku Izaak Newton, który udowodnił, z pomocą prac Kartezjusza, iż światło białe (czyli także słoneczne) składa się z wielu kolorów, których ludzki wzrok nie jest w stanie dostrzec z osobna. Udowodnił to przez eksperymenty z pryzmatem, który rozszczepia światło na pełne widmo barw. Newton także wykazał, iż światło czerwone jest załamywane w mniejszym stopniu niż niebieskie.
Jak wygląda tęcza?
Najpowszechniej spotykana tęcza przybiera postać łuku, widocznego na nieboskłonie. Jest to tzw. tęcza główna, której mogą towarzyszyć tęcze wtórne. W takiej sytuacji światło musi przejść przez ośrodek, jakim są krople wody, pod kątem 51 stopni. Tęcze wtórne są mniej intensywne niż główna (z powodu dwukrotnego odbicia światła), a promień ich łuku jest większy.
Gdzie można obserwować tęczę?
Najczęściej tęczę obserwuje się za dnia, wtedy źródłem światła jest Słońce. Najlepsze warunki do obserwacji tego zjawiska optycznego występują, gdy światło jest jasne, deszcz intensywny, a niebo za tęczą — ciemne i brak jest wiązki światła rozproszonego.
Jednak nocą także Księżyc może odbijać światło, które załamie w kroplach wody, jednak jest to o wiele rzadsze zjawisko. Nocą także warunkiem obserwacji jest fakt padania światła zza obserwatora, a tęcza będzie po przeciwnej stronie od źródła światła. Chcąc zaobserwować tęczę księżycową, należy wybrać punkt obserwacji wtedy, gdy jasność naszego ziemskiego satelity jest najmocniejsza. Tęcza księżycowa postrzegana częściej jest przez ludzkie oko jako biały łuk, ze względu na małe naświetlenie.Na świecie jest niewiele miejsce, gdzie tęczę księżycową można obserwować regularnie. Są to:
- Park Narodowy Yosemite w USA,
- wodospady Wiktorii w Afryce.
- Na Kostaryce podczas pełni Księżyca, w okresie od grudnia do lutego.
Klasyczną tęczę można zaobserwować również w fontannach, kroplach rosy na pajęczynie, w niewielkiej odległości od wodospadów oraz we mgle morskiej.
Tęcza w malarstwie
Fascynacja ludzi tęczą na różne sposoby zostawiła ślad w kulturze i sztuce. Postrzegana była jako droga do innej rzeczywistości, droga do nieba, barwne przejście do innego, mistycznego miejsca.
Zjawisko tęczy uwiecznione zostało na wielu obrazach, zwłaszcza sakralnych. W sztuce średniowiecznej początkowo była związana z aniołami, jednak później o wiele częściej była boskim atrybutem. Na tęczy w wielu dziełach siedział Chrystus, który był wypełnieniem przymierza między Bogiem a ludźmi (które w kulturze symbolizuje tęcza), co m.in. przedstawia słynny tryptyk Hansa Memlinga pt. „Sąd Ostateczny”.
Malarze w późniejszych wiekach pokazywali tęcze także w innych kontekstach. Dobrym przykładem jest nieco sielankowy obraz Petera Pula Rubensa pt. „Pejzaż z tęczą”, który chciał oddać piękno natury, zjawisk w niej zachodzących oraz podkreślić harmonię, symbolizowaną przez siedem barw tęczy. Obraz Rubensa pełen jest barw stonowanych, ciepłych, przedstawia niejako symbiozę siły natury, zwierzą i ludzi.
W okresie romantyzmu (w Niemczech burzy i naporu) artyści poprzez tęczę dążyli do przekazania odbiorcy jeszcze innego przesłania. „Pejzaż z tęczą” Caspara Davida Friedricha budzi niepokój, zwraca uwagę na potężne siły natury i skłania do zadumy. Malarz wzmacnia ten efekt skontrastowaniem potężnego łuku tęczy z drobną sylwetką człowieka. Gra światłocienia, surowe i ciemne kolory w nietypowy sposób przedstawiają słynące z barw zjawisko.
Co ciekawe, w obrazie „Jan Sobieski pod Wiedniem”, przedstawiającym zwycięstwo wojsk polsko-cesarskich nad Imperium Osmańskim, Jan Matejko uwiecznił tęczę jak symbol bożego błogosławieństwa.
Tęcza w kosmosie — czy to możliwe
Czy tęczę można zaobserwować poza powierzchnią i atmosferą Ziemi? Okazuje się, że w odpowiednich warunkach atmosferycznych — tak. Ponad linią Kármána (znajdującą się 100 km nad poziomem można umowną granicą między ziemską atmosferą a początkiem przestrzeni kosmicznej) mogą występować zjawiska tęczopodobne.
Europejska Agencja Kosmiczna potwierdza także zaobserwowanie zjawiska podobnego do tęczy na innej planecie. Jest nią Wenus — to właśnie w jej atmosferze dostrzeżono glorię. Było to możliwe dzięki kropelkom kwasu siarkowego, które tworzyły chmurę, stanowiącą ośrodek dla promieni świetlnych.
Tęcza — ciekawostki
- Tęcza od wieków obecna jest w kulturze i sztuce, zakorzeniona jest także w Biblii jako symbol przymierza Boga z ludźmi. Powszechnie uznaje się ją za symbol tolerancji, pokoju i nadziei.
- Biała tęcza, zwana także tęczą we mgle, która także jest zjawiskiem optycznym, powstaje także na kroplach wody, ale tych tworzących mgłę. Można ją uzyskać poprzez oświetlenie mgły wiązką światła np. z reflektora.
- W mitologii greckiej tęcza była traktowana jako droga, którą Iris pokonywała między Ziemią a Niebem.
- Punkt antysolarny, czyli środek okręgu, który tworzy tęcza, znajduje się dokładnie naprzeciwko Słońca. Dla obserwatora przy powierzchni ziemi zawsze znajduje się on pod linią horyzontu.
- Tęczę w postaci okręgu można obserwować z samolotu.
- W górnych warstwach atmosfery można zaobserwować odwróconą tęczę — zjawisko powstaje dzięki załamaniu światła słonecznego na kryształkach lodu, tworzących chmury typu cirrus.
- W irlandzkiej mitologii skrzat, zwany leprechaunem, na końcu tęczy ukrywał garnek ze złotem.
- Stosunkowo niedawno tęcza w wersji sześciobarwnej została symbolem LGBTQ.
