下完雨天空挂出彩虹,这背后藏着什么小魔术?
看完这篇你会知道彩虹是阳光穿过水珠折射分色的结果,以及为什么它是弧形、为什么永远追不上
刚下完雨,你抬头一看,天边挂着一道七彩的弧——红橙黄绿青蓝紫,漂亮得像P过图一样。很多人以为这是"雨后天气好转的信号",但其实,彩虹的出现和天气好不好没啥关系,它纯粹是阳光跟空气里的水珠"联手变的魔术"。
空气里的水珠,其实是一面小棱镜
雨刚停,空气里还飘着无数肉眼看不见的细小水珠,密密麻麻悬在空中。这些水珠别看小,本事可不小——它们每一颗都像一块微型三棱镜。你小时候可能见过,把一块玻璃三棱镜对着阳光,地上会出现一道彩色光带。原因很简单:白色的阳光其实不是"纯白"的,它是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光混在一起的。当光从空气钻进玻璃(或水珠),再从里面钻出来,不同颜色的光"走路的姿势"略有不同,就像跑步时高个子和矮个子步伐不一样,慢慢就走散了——于是七种颜色就被分开了。
每一颗悬在空气里的小水珠,都在对太阳光做这件事:让光从一侧进去,在水珠内部反弹一下,再从另一侧折射出来。经过这"进去—反弹—出来"三步操作,原本混在一起的七色光就被整齐地分离开,以不同角度射向你的眼睛。
为什么彩虹是弧形的,不是一条直线?
这里有个很好玩的地方。每种颜色的光,从水珠里"弹"出来的角度是固定的——红光大约以42度角射出,紫光大约以40度角射出,其余颜色夹在中间。你站在地上,以你眼睛为圆心,所有"恰好以42度角把红光送到你眼睛里"的水珠,连起来正好是一道弧线;紫光的水珠连起来又是另一道弧线。所有颜色的弧线叠在一起,就变成了你看到的那道七彩弧形彩虹。
换句话说,彩虹不是"挂"在某个固定地方的,它是你和太阳共同"定制"出来的视觉效果。每个人看到的彩虹,严格来说都是"属于自己的那道彩虹"——你挪一步,彩虹就跟着挪一步,你永远追不上它,也永远不可能站到彩虹"底下"。
为什么不是每次下雨后都能看到?
彩虹对"出场条件"挺挑剔的:第一,空气里得有足够多的小水珠,所以一般在雨刚停或者还在下毛毛雨的时候最容易出现;第二,太阳得在你背后照过来,彩虹才会出现在你正前方——如果太阳在你前方,你是看不到彩虹的;第三,太阳位置不能太高,一般太阳在地平线42度以下才行,所以彩虹多出现在早晨或傍晚,中午阳光直射顶头,基本不会有彩虹。下次雨停了想看彩虹,记住:背对太阳,往前方的天空找。
顺带说一个让人有点懵的事实:彩虹其实是一个完整的圆,只是地面挡住了下半部分,我们才只看到上面那半段弧——如果你坐在飞机上俯瞰,有时候真的能看到一个完整的圆形彩虹。