下雨之后彩虹为什么总是弯的,直的彩虹存在吗
看完这篇你会知道彩虹弯成圆弧是几何必然,以及每个人看到的彩虹其实都是独一无二的
夏天一场大雨刚停,你抬头看见天边挂着一道彩虹,那弧线优美得像有人特意画上去的。但你有没有想过——凭什么彩虹要弯成这个形状?它为什么不是直的、不是斜的,偏偏是一道圆弧?
光钻进水珠里,发生了什么?
彩虹的秘密藏在空气里那些肉眼看不见的小水珠里。雨后空气中漂浮着几百万颗细小的水滴,每一颗都像一个透明的小玻璃球。太阳光射进去之后,事情就变得有趣了——光不是直直穿过去的,而是在进入水珠的时候"拐了个弯",在水珠背面反射一下,再从另一侧出来时再"拐一次弯"。这两次拐弯加起来,白色的阳光就被分解成了红橙黄绿蓝靛紫七种颜色,像用梳子把光梳散了一样。这个过程有个名字叫折射,你可以理解成:不同颜色的光"脾气"不一样,遇到水珠时拐弯的角度略有差异,于是就被分开了。
关键问题来了:每种颜色从水珠里出来的角度是固定的。比如红光出来的角度大约是42度,紫光大约是40度。这个角度,是相对于你眼睛和太阳连线来算的。也就是说,只有那些"刚好"和你的视线成42度夹角的水珠,才能把红光送进你眼睛;成40度的水珠送来紫光。其他角度的水珠,你根本看不见颜色。
为什么偏偏是弯的,不是直的?
现在想象你站在地上,太阳在你背后照过来。以"你的眼睛到太阳"这条线为轴,把42度这个角度转一圈——你会画出什么形状?没错,就是一个圆!空气里所有和你成42度夹角的水珠,不管它们在你左边、右边、上边,只要角度对了,都会同时把红光送到你眼睛里。这些水珠连起来,刚好分布在一个圆弧上,于是彩虹就弯了。弯不是意外,而是"所有角度相同的点连起来就是圆"这个几何定律在天空里的体现。
你平时看到的彩虹只有半圆,是因为地面挡住了下半部分。如果你在飞机上或者高山顶上俯瞰,有时候能看到完整的圆形彩虹,那才叫震撼——一个完美的光之圆圈挂在云层下面。
彩虹能用手摸到吗?
彩虹没有固定的位置,它不是挂在天边某个地方的实物。每一个看彩虹的人,看到的其实是不同的水珠发出的光。你向左走一步,入眼的水珠就换了一批。所以你永远追不上彩虹——不是因为它跑了,而是因为它根本就不在"那里",它只存在于你的视线角度里。彩虹是你和太阳、水珠三者之间一场精确的光学约定,缺了任何一个,它就消失了。
下次看见彩虹,可以想一想:你旁边的朋友,其实看到的是和你完全不同的那批水珠组成的彩虹——你们站在同一个地方,却各自独享了一道属于自己的彩虹。