Tiede

"Kun sateenkaarta katselen, niin sydän hypähtää"

Tilaajille

Aina sateenkaaren nähdessään kannattaa katsoa myös hieman ulommaksi: siellä saattaa olla himmeä sivusateenkaari, joka erottuu poikkeuksellisen selvästi tässä Helsingin Oulunkylässä torstai-iltana otetussa valokuvassa.

Sivusateenkaaren löytänyt valpas katsoja voi saman tien tarkkailla monia muitakin sateenkaareen liittyviä ilmiöitä. Esimerkiksi värit ovat sivusateenkaaressa kääntyneet siten, että ne ovat eri järjestyksessä kuin pääsateenkaaressa. Sen seikan tosin ehkä panee merkille sen kummemmin etsimättäkin.

Sen sijaan pääsateenkaaren ja sivusateenkaaren välisen alueen tummuutta ei ehkä heti huomaa, koska usein tummuusero on aika viitteellinen.

Sateenkaaren

synty Kaikki nämä ilmiöt ovat selitettävissä, kun tarkastellaan, miten valo kulkee ilmakehässä silloin, kun taivaalle pelmahtaa sateenkaari.

Sateenkaari syntyy, kun Auringosta suoraan tuleva valo heijastuu sadepisaroista takaisinpäin katsojan silmään. Se siis edellyttää sitä, että selän takana oleva Aurinko pääsee paistamaan sadepisaroihin pilvien välistä täydellä hehkulla.

Pisarat voidaan olettaa pyöreiksi tai vain vähän litistyneiksi. Pisaraan Auringosta tuleva valonsäde muuttaa pisaran pinnan läpäistessään hieman suuntaansa, heijastuu pisaran takapinnasta ja muuttaa jälleen hieman suuntaansa tullessaan ulos pisaran etupuolelta.

Pisaran sisällä tällä tavalla kulkenut valo voi osua katsojan silmään. Valoa tulee laskemattoman monista pisaroista, jotka yhdessä muodostavat kuin kaukana olevan suuren tuhruisen peilin. Se ei kuitenkaan vielä selitä sateenkaarta.

Veden valontaittokyvystä ja pisaran pyöreästä muodosta voidaan laskea, että pisara muuttaa valon kulkusuuntaa enimmillään 42 astetta. Sateen muodostama tuhruinen pisarapeili ulottuu siis näkösuunnasta 42 astetta sivulle. Viereisessä kuvassa "peili" näkyy vaaleana ympyrälevyn osana suoraan kameran tähtäyssuunnassa.

Sateenkaari on tämän "peilin" reunassa, koska sinisen värin suunta muuttuu pisaraan mentäessä ja sieltä poistuttaessa hieman enemmän kuin punaisen. Sateenkaaren sisäpuolisella alueella eri pisaroista tulevat värit sekoittuvat yhteen valkoiseksi valoksi, mutta reunalla sekoittuminen ei enää onnistukaan, koska sinisen värin "pisarapeili" jää hivenen pienemmäksi kuin punaisen. Siksi uloimmalla reunalla näkyy punaista, koska muut värit eivät yllä tasoittamaan sitä enää sillä suunnalla.

Sivusateenkaari

kuin peilikuva Pääkaaren ulkopuolella oleva sivusateenkaari syntyy samalla tavalla. Erona on kuitenkin se, että nyt valo heijastuu pisaran pyöreässä takaseinässä kahdesti. Siksi sivusateenkaari on kuin pääsateenkaaren peilikuva eli nyt punainen valo tuleekin kaaren sisäreunaan ja sininen ulkoreunaan.

Sivusateenkaaressa valon kulkusuunta on muuttunut 51 astetta, kun se pääsateenkaaressa on 42 astetta.

Sivusateenkaari on paljon himmeämpi kuin pääsateenkaari, koska jokaisessa heijastumisessa osa valosta pääsee pisaran takaseinästä läpi eikä siis voi tulla katsojan silmään.

Peilikuvamaisuus tarkoittaa myös sitä, että pisarassa kahdesti heijastuneet valonsäteet tulevat silmään alueelta, joka on sivusateenkaaren ulkopuolella. Pääsateenkaaressahan heijastukset tulivat kaaren sisäpuolelta. Silläkin on omat seurauksensa.

Tumma vyö

välissä Koska kertaalleen tapahtuva heijastus antaa valoa silmään pääsateenkaaren sisäpuolelta ja kahdesti tapahtuva heijastus sivusateenkaaren ulkopuolelta, niin mitä tulee sateenkaarten välistä?

Vastaus on, että ei mitään. Valo ei voi kulkea pisaran sisällä siten, että sen kulkusuunta muuttuisi 42-51 astetta: suunta muuttuu joko korkeintaan 42 astetta tai vähintään 51 astetta.

Sateenkaarten väliseltä alueelta ei siis tule lainkaan pisaroista peilimäisesti heijastunutta valoa. Koska sieltä silmään tulee vain taivaan taustavaloa, alue näkyy tummempana kuin muu taivas.

Tätä tummaa aluetta kutsutaan Aleksanterin vyöksi. Se ei yleensä ole mitenkään silmiinpistävä, mutta sen saa kyllä esiin, kun alkaa tietoisesti vertailla sen valoisuutta muuhun taivaaseen.

Keskipäivällä

turha yrittää Koska pääsateenkaaressa valon kulkusuunta on muuttunut 42 astetta, juuri Auringon laskiessa sateenkaaren laki kohoaa 42 astetta taivaanrannan ylle. Samaan tapaan voidaan laskea, että jos Aurinko on 30 asteen korkeudella, sateenkaaren laki on vain 12 astetta taivaanrannasta.

Tästä seuraa se raaka tosiasia, että jos Auringon korkeus on yli 42 astetta, sateenkaarta ei nähdä lainkaan. Esimerkiksi Helsingissä Aurinko nousee keskipäivällä jo nyt runsaan 50 asteen korkeuteen, joten sateenkaaria ei kannata tähyillä puolenpäivän aikaan. Muuten kyllä on hyvä vilkaista taivaalle silloin tällöin keskipäivälläkin, sillä eihän sitä ikinä tiedä, mitä sieltä silmiin sattuu.

"Kun sateenkaarta katselen, niin sydän hypähtää" kirjoitti aikoinaan brittirunoilija William Wordsworth (1770-1850). Suomennos Aale Tynni.

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    1. 1

      Suurmoskeijahanke sai pakit Helsingissä, puuhanainen uhkaa viedä moskeijan muualle: ”En ole käynyt yhtäkään järkevää keskustelua yhdenkään poliitikon kanssa”

    2. 2

      Tarina opiskelijanaisen täysin surkeasta seksiyöstä nousi maailmanlaajuiseksi hitiksi – Miksi annamme huonon seksin tapahtua?

    3. 3

      Väitteet siitä, että presidenttipari ei kutsunut Linnan juhliin kulttuuriväkeä, ovat totaalista hölynpölyä

    4. 4

      Uusi Tähtien sota -elokuva The Last Jedi on niin hyvä, että se pääsee jo lähelle alkuperäistä trilogiaa

    5. 5

      Ultra Bran jälkeen Vuokko Hovatta menetti ensin lapsen ja sitten miehensä: ”On lohdullista tietää, että aika kauheistakin asioista voi selvitä”

      Tilaajille
    6. 6

      Suojelupoliisi haluaa perustaa vakoilukoulun – Supo ja Puolustusvoimat tarvitsevat 130 uutta työntekijää tiedustelulakeja toteuttamaan

    7. 7

      Keihäslegenda Seppo Räty palkittiin veikeällä summalla – liittyy hirmukiskaisuun

    8. 8

      Edis Tatli kohtaa EM-ottelussa Francesco Pateran – HS seuraa ottelua

    9. 9

      Helsingissä rytisee nyt pelti, märkä lumi kaatanut kymmeniä puita – kolareita eri puolilla Suomea

    10. 10

      Sikarin muotoista asteroidia tarkkaillaan radioteleskoopilla – se on niin outo, että siinä voisi olla merkkejä vieraasta sivilisaatiosta

    11. Näytä lisää
    1. 1

      #Metoo-kampanja voi lannistaa ujot ja kokemattomat pojat

    2. 2

      Tarina opiskelijanaisen täysin surkeasta seksiyöstä nousi maailmanlaajuiseksi hitiksi – Miksi annamme huonon seksin tapahtua?

    3. 3

      Venäjä saattaa antaa Ruotsille ikävän joululahjan: Iskander-ohjuksia naapuriin – Mutta miksi ohjus­kohut hymyilyttävät Venäjän tuntevia suomalais­sotilaita?

      Tilaajille
    4. 4

      Kiinalaismedia: Hurjia selfie-kuvia harrastanut mies putosi pilvenpiirtäjästä ja kuoli

    5. 5

      Sikarin muotoista asteroidia tarkkaillaan radioteleskoopilla – se on niin outo, että siinä voisi olla merkkejä vieraasta sivilisaatiosta

    6. 6

      Vuosikymmeniä paraatipaikalla polkuhintaan kirjoja myynyt antikvariaatti kaatui Helsingin kaupungin vuokran­korotuksiin – ”Olemme pelanneet tähänkin asti minimikatteella”

    7. 7

      Ensin Vantaa kaatoi tonnikaupalla lasten ruokaa roskiin, nyt kaupunkilaiset maksavat siitä miljoona euroa – ”Käsittämätön virhe”, luonnehtii poliitikko

    8. 8

      Mielikuva automarketissa ravaavasta ”prisma­perheestä” lykkää lapsen­tekoa – kolme–nelikymppisten ruuhka­vuodet pakkautuvat yhä lyhyempään jaksoon

    9. 9

      Suomalaismies vaati Googlelta 120 000 euron korvauksia henkisestä kärsimyksestä, kivusta ja särystä, mutta joutui itse maksajaksi

    10. 10

      Potilas ohjattiin päivystyksestä sydänfilmiin Vantaalla, parkkisakko mätkähti – Viranomainen tiukkana: Sakon saa anteeksi ”jos joutuu tyyliin suoraan leikkaussaliin”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Helsinkiläis­nainen otti kuvan pyörä­tielle pysäköidystä paketti­autosta – autosta tuli poliisi ja vei ilman henkilöllisyys­todistusta liikkeellä olleen naisen putkaan

    2. 2

      Kuvia Suomesta, osa 27: Mikko Suutarinen valokuvasi kuljettajia, jotka muistuttavat ajoneuvojaan

    3. 3

      Alma on julkaissut musiikkia vain vajaat 17 minuuttia – Onko hän todella kansain­välisesti menestynein suomalainen artisti?

      Tilaajille
    4. 4

      Tämä kysymys kysytään lähes jokaisessa työhaastattelussa, sillä se paljastaa työntekijästä paljon – Näin vastaat siihen oikein

      Tilaajille
    5. 5

      Toimittaja kyykkäsi viikon ajan: asennon vaikeus ja kivistys yllättivät, muiden kummastelu ja muotikin haittasivat – lopulta käteen jäi uusi, terveellinen tapa

      Tilaajille
    6. 6

      Onko tässä Linnan juhlien hervottomin kuva – Oletko koskaan nähnyt Timo Soinia yhtä onnellisena?

    7. 7

      Kyykky on tämän hetken kovin hitti – Tätä Mariah Careyn kyykkyasentoa on vaikea päihittää, ja siksi fanit rakastavat sitä

    8. 8

      HS:n lukijat äänestivät suosikkinsa Linnan juhlien näyttävimmistä puvuista – kärki­viisikossa säihkyviä paljetteja, upeita laahuksia ja Suomen leijonalla koristeltu housupuku

    9. 9

      Kummelin Heikki Silvennoinen on ymmällään ja otettu sketsinsä maailmanlaajuisesta suosiosta: ”Pääasia, että ihmiset nauravat”

    10. 10

      Viiden lapsen isä Topi Linjama erosi vanhoillislestadiolaisuudesta ja puolustaa nyt isien asemaa – Isä on monessa perheessä juoksupoika ja äiti projektipäällikkö, hän sanoo

      Tilaajille
    11. Näytä lisää