Regnbuer: Når lys danser i vanndråper

Når fysikk blir poesi

En regnbue er et bevis på at vitenskap og skjønnhet ikke er motsetninger – de er samme ting sett fra ulike vinkler. For og den våte dagen når solen bryter gjennom og du ser den vakre bågen span himmelen – det er ikke magikk, det er optikk. Men når du forstår optikken, blir det ikke mindre magisk. Det er faktisk mer magisk fordi du skjønner at virkeligheten selv er så sofistikert at det kan skape disse kunstverkene helt av seg selv, tusen ganger dag, hvis bare forutsetningene er riktige. En regnbue er universets kunstner på vei.

Reisen av en lysstrål

Det hele starter når en lysstrål fra solen treffer en vanndråpe som henger i luften. Lysstrål som beveger seg gjennom vakuum endrer hastighet når det kommer inn i et tettere medium som vann – det brer av seg. Denne endringen i retning kalles refraksjon. Lyset brytes fra luften inn i vanndråpen og spaltes – hver farge har en litt annen refraksjonsvinkl. Rødt lys brytes mindre enn blått lys. Inne i dråpen reflekteres lyset av baksiden av vanndråpen (som en speil) og sendes ut igjen. Når det kommer ut av dråpen, brytes det igjen, og fargene spreies enda mer. Det resultatet er at hver farge ankomster øyet i en litt annen vinkel, og vi ser dem som separate linjer. Det er derfor regnbuen alltid har samme rekkefølge: rødt utenfor, fiolett innenfor.

Hvorfor ser du akkurat denne regnbuen?

Regnbuen er ikke et fast objekt som befinner seg på et bestemt sted – den er en optisk fenomen som bare finnes fra ditt perspektiv. Hvis du beveger deg 10 meter til siden, vil regnbuen bevege seg på samme måte. Det er fordi regnbuen bare oppstår når solen, regndråpene, og ditt øye står i akkurat riktig geometrisk forhold til hverandre – omkring 42 graders vinkel. Hver person ser sin egen regnbue. Derfor er det umulig å gå til regnbuen og stå på dens fot – det er ikke en fysisk ting, det er en illusjon opprettet av lysbrytning.

"En regnbue er hvor fysikkens eleganse møter kunstnerens drøm."

Fra primær til sekundær til lysende båger

Den vanligste regnbuen er primærregnbuen – en enkelt bue der lyset reflekteres én gang inne i dråpen. Men hvis du ser en andre bue utenfor den første, svakere regnbuen, ser du sekundærregnbuen. I sekundærregnbuen har lyset reflekteres to ganger inne i dråpen. Fargerekkkefølgen er omvendt – fiolett er utenfor, rødt innenfor. Noen ganger kan du også se veldig svake båger mellom primærregnbuen og himmelen – disse kalles Alexanders lys bånder og oppstår på grunn av interferens. Og helt sjelden kan du se en hvit regnbue – når dråpene er veldig små, brytes alle farger omtrent likt, og de blander seg til hvitt lys.

Fra Aristoteles til Newton

Aristoteles var en av de første som forsøkte å forklare regnbuen. Han mente det var en refleksjon av sollys i skyen. Han var ikke helt gal – han hadde rett om refleksjonen, men han manget en forståelse av refraksjon. Det tok tusen år før optikken ble bedre forstått. I 1307 forklarte den danske bispen Theodoricus av Freiberg regnbuen mer nøyaktig ved å eksperimentere med glaskuler som modellerte vanndråper. Men det var Isaac Newton som virkelig forklarte det hele. Han brukte et prisme til å vise at hvitt lys kunne deles inn i regnbuen-spektrum av farger, og han forklarte refraksjonens fysikk. Newton ga oss den vitenskaplige forklaringen på en av naturens vakraste fenomener.

Regnbuen som symbol

I nesten hver kultur på Jorden er regnbuen et symbol. I bibelen er det tegnet på Guds pakt med mennesket etter syndfloden. I norsk kultur og mytologi er regnbuen Bifrost, broen mellom menneskers verden og guders rike. I kulturer som Inka og Aboriginal australsk tradisjon er regnbuen en guddommelig kraft eller en beskyttende drage. Og selv om vi nå forstår fysikken, har vi ikke løst symbolikken. En regnbue stiller fortsatt en menneskelig hjerte med å se håp – at lyse dager kommer etter regnen, at faggen kan holde både regn og sol samtidig, at når vi ser regnbuen må vi sjøl være gjennomsiktige nok til å la lyset gå gjennom oss.