Regnbuer og lysbryting — hvordan lys blir til farger

Når lys møter vann — regnbuens fysikk

En regnbue er ikke en ting — det er et fenomen. Det er millioner av små optiske hendelser som skjer samtidig når lys fra solen brytes gjennom regndråper. Hver dråpe blir en liten prisma som splitter sollys inn i dets komponenter: rød, oransje, gul, grønn, blå, indigo og violet.

For å se en regnbue må tre betingelser være til stede: du må ha solen bak deg, regn foran deg, og det må være en viss vinkel mellom direkte sollys og regndråpene. Det er grunnen til at regnbuer ser best ut på ettermiddagen når solen er lavt og regnet kommer fra fjells siden eller fra et tordenvær som beveger seg bort.

Refraksjonen — lysets sving i vann

Lys reiser i rette linjer gjennom luft, men når det møter vann bruker det fart. Denne hastighetsendringen gjør at lyset avviker fra sin opprinnelige vei — det brytes. Det er det samme fenomenet som gjør at en teskje ser bent ut når den stikkes ned i et glass vann, eller at en bassengbunn virker høyere enn den faktisk er.

Når sollys kommer inn i en regndråpe, brytes det av luft-vann-grensen. Inne i dråpen splitter det hvite sollyset (som er en blanding av alle farger) inn i sine individuelle bølgelengder. Rød lys brytes minst og kommer ut i en annen vinkel enn blått lys, som brytes mer.

Dette er grunnen til at en regnbue alltid har rød på utsiden og fiolett på innsiden. Det er ikke tilfeldighet — det er fysikk. Hver farges bølgelengde brytes på en spesifikk måte, noe som gjør rekkefølgen på fargene universell.

Refleksjon inni dråpen — veien tilbake

Enda mer interessant skjer inne i regndråpen: når lyset har brytes innover, treffer det baksiden av dråpen og reflekteres tilbake mot øyet ditt. Denne indre refleksjonen gjør at fargene blir forstørret og intens nok til at du kan se dem fra mange kilometer unna.

En primær regnbue (den du ser oftest) oppstår fra én indre refleksjon. Men hvis forholdene er riktige og regnet er stort nok, kan du også se en sekundær regnbue som oppstår fra to indre refleksjoner. Den sekundære regnbuen er svakere og har fargene i motsatt rekkefølge — fiolett på utsiden, rød på innsiden.

Mellom den primære og sekundære regnbuen ligger «Alexander Darks hand» — en område som virker mørkere enn resten av himmelen. Det er fordi lys som ville blitt sendt til det området blir reflektert bort.

Tall og trender

Regnbuer observeres sjeldnest når solen er over 42 grader — det er grunnen til at de er vanligst på våren og høsten på norsk breddegrad, og sjelden på midtsommeren. I tropeområder kan du se regnbuer året rundt fordi solen aldri blir så høy. De fleste mennesker ser rundt 10-20 regnbuer per år, men det avhenger helt av hvor du bor og hvor ofte det regner.

Søskenskap til regnbuen — andre lysbrytning-fenomener

Glorier (eller «solhalo») er sirkulære lysringer rundt solen eller månen, forårsaket av lys som brytes gjennom iskrystaller høyt oppe i luften. De ligner på regnbuer, men oppstår fra helt andre partikler.

Iriseringer er fargeeffekter i skyer som ligger nær solen. De oppstår når lys diffrakteres (bøyes) rundt små vann-dråper eller iskrystaller i skyen. De er mindre stabile enn regnbuer og forsvinner raskt.

Mirager (luftspeglings-effekter) oppstår når varmluft og kaldluft møtes — sollyset brytes på en slik måte at du ser gjenkjennelse av himmel på bakken. Det er det samme fenomenet som får deg til å se «vann» på en het asfaltvei om sommeren — det er bare illusjon.

Sånn observerer du regnbuen best — for fotografer og naturelsker

For å se en regnbue, stå med solen bak deg og se mot regnet. Jo lavere solen er (tidlig morgen eller sent ettermiddag), jo større og mer iøynefallende blir regnbuen. Hvis du kan skyggen din på bakken, er du på riktig sted for å se regnbuen.

Fotografer bør bruke et vidvinkelkamera for å få hele regnbuen med. En polarisert linsefilter kan forsterke fargene ved å fjerne refleks fra vanndråper rundt regnbuen. Fotografer som venter på kjempestore regnbuer kan følge vejr-radar og kjøre mot regnet.

Hvis du er heldig kan du se både primær- og sekundær-regnbuen på samme tid. Det blir sjeldent fotografert og delt — men hvis du ser det, er det et sjeldent og virkelig vakker øyeblikk. Ta tiden til å stoppe opp og nyte det, eller skyt et bilde for å huske det.