雨后天空出现两道彩虹,第二道竟然是反的?双彩虹的秘密在这里
看完这篇你会知道双彩虹其实是光在水珠里多弹了一次,而且颜色顺序是反的,两道彩虹中间的暗区也有专属名字
刚下过雨,你抬头一看,天上挂着两道彩虹——外面那道颜色比里面暗,而且顺序还反了过来。你可能以为自己眼花了,但其实这是真的,而且背后藏着一个特别好玩的光学小把戏。
彩虹是怎么"造"出来的?
先说说普通彩虹是怎么回事。空气里飘着无数小水珠,每一颗都像一个迷你三棱镜。太阳光射进水珠之后,会在水珠内壁弹一下再射出来。在这个过程里,不同颜色的光"折弯"的角度稍微有点不一样——红光弯得少,紫光弯得多。这样一来,白色的阳光就被"拆"开了,变成一条从红到紫的色带,这就是彩虹。你看到的每一道彩虹,其实是几亿颗小水珠分工合作、每颗只贡献一种颜色拼出来的,并不是一颗水珠单独完成的。
第二道彩虹为什么会出现?
光在水珠里面弹一下,就出来了,这叫"一次反射",产生的是里面那道主彩虹。但有些调皮的光不满足只弹一次,会在水珠内壁连续弹两次再出来,这就产生了外面那道更暗的副彩虹,也叫"霓"。你可以把水珠想象成一个圆形台球桌——有的球打进去弹一下出来,有的球撞了两面墙再出来,走的路线当然不一样。
多弹一次的代价是:光每次碰壁都会损耗一部分能量,所以副彩虹天生就比主彩虹暗很多,大晴天容易忽略它,要在光线角度合适、空气里水珠够多的时候才看得清楚。另外,弹了两次之后,光出来的顺序被"翻转"了一次,所以副彩虹的颜色排列是颠倒的——主彩虹是外红内紫,副彩虹是外紫内红,两道彩虹像照了镜子一样相互对称。
两道彩虹之间那片暗区是怎么回事?
仔细看双彩虹的照片,你会发现两道彩虹中间有一圈天空明显比周围更暗,像被人调低了亮度。这块暗区有个很文艺的名字,叫"亚历山大暗带",是古希腊人亚历山大第一个描述它的。原因其实挺简单:主彩虹以内的天空,散射光很多,比较亮;副彩虹以外的天空,也有散射光,也亮。但两道彩虹中间这段区域,两种散射都覆盖不到,光线格外少,所以看起来就像被挖空了一块,显得特别暗。这个细节绝大多数人从来没注意过,下次看到双彩虹记得专门盯着中间那块儿看一眼。
顺便说一句:理论上光可以在水珠里弹三次、四次,产生第三道、第四道彩虹,但那时候光已经弱到几乎消失,而且角度跑到太阳那一侧的天空去了,肉眼基本看不见——不过借助专业相机加滤镜,科学家真的拍到过第四道彩虹。你还记得自己第一次看到双彩虹时在哪里吗?