Proč bývá druhá duha slabší a má obrácené barvy? Optický jev vyžaduje dva odrazy světla
Dvojitá duha patří k nejpůsobivějším optickým jevům na obloze, druhý oblouk však má svá přísná fyzikální pravidla.
Obsah článku
Stojíte po pořádném letním dešti na zahradě, slunce zrovna vykouklo zpoza černých mraků a nad obzorem se rozprostře úchvatná barevná brána. Když se podíváte pozorněji, všimnete si vyššího druhého oblouku. Jenže proč bývá o poznání bledší a proč má barvy naskládané přesně naopak? Vzniká totiž trochu jinak, než si nejspíš myslíte.
Optická geometrie a úhel slunečních paprsků
Poloha slunce vůči pozorovateli a dešťové stěně je naprosto klíčová. Celá ta nádhera totiž vzniká díky optickému jevu v atmosféře, kdy vodní kapky fungují jako drobné skleněné hranoly.
Zatímco u primární duhy se sluneční paprsek uvnitř dešťové kapky odrazí pouze jednou, sekundární duha vyžaduje dva vnitřní odrazy. Při každém odrazu uvnitř kapky se však část světelné energie ztratí (projde ven). Druhá duha je proto přibližně o 40 % slabší než ta hlavní, a aby byla viditelná, musí být pozadí oblohy dostatečně tmavé a sluneční svit velmi intenzivní.
„Kvůli dvojitému odrazu má také sekundární duha prohozené barvy – červená je na vnitřní straně a fialová na vnější,“ vysvětlila redakci VědaŽivě Lenka Hudcová z tiskového oddělení ČHMÚ.
A aby byla sekundární duha vůbec nad horizontem viditelná, musí být Slunce níže než 54° nad obzorem, to je další nepřekročitelná podmínka. „Pokud je Slunce výše (např. v létě kolem poledne), celý kruh duhy se schová pod obzor a úkaz nespatříte. Ideální čas je proto brzy ráno nebo pozdě odpoledne,“ doplňuje ještě Lenka Hudcová.
Meteorologické podmínky: Tvar a velikost kapek
To ale není všechno. Obrovskou roli hraje podle ČHMÚ také samotný déšť a celková kondice vzduchu. „Pro vznik jasné a zřetelné vedlejší duhy jsou zapotřebí větší dešťové kapky (průměr 1 až 2 mm), které padají při intenzivních přeháňkách.“
A aby toho nebylo málo, důležitý je zároveň i tvar kapek. Vzduchový odpor totiž ty velké deformuje – zespodu se zplošťují. Pokud jsou ale vlivem okolních podmínek deformované příliš (např. při silném větru či turbulencích), optická geometrie se naruší a sekundární duha zanikne. „Ideální je proto hustý, stabilní déšť s velkými kapkami bez silného větru,“ dodává Lenka Hudcová.
Tipy pro fotografování duhy a záludnosti s polarizačním filtrem
Podobné nebeské úkazy jsou mezi lidmi velmi oblíbené, ale zachytit je v té nejlepší „formě“ vyžaduje správné vybavení i trochu znalostí. I proto jsme se v redakci VědaŽivě obrátili na odborníky. „Pro začátek je vhodný poměrně širokoúhlý objektiv. Odhadem tak 15 mm v přepočtu na kinofilm/full frame. U mobilních telefonů je dnes poměrně běžné, že mají i jeden širokoúhlý objektiv a ten by měl stačit. Pokud sledujeme jen část duhy, tak je situace poměrně jednoduchá,“ vysvětlil Jan Drahokoupil z Amatérské meteorologické společnosti (znát můžete i jeho projekt Bouřky.cz).
„Polarizační filtr dokáže část duhy pěkně „vytáhnout“, ale je v tom háček… právě že jen část.“ Pokud je podle něj duhový oblouk celý, tak použitím polarizačního filtru jednu stranu oblouku fotograf sice zvýrazní, ale druhou prakticky vymaže. Je proto prý vždy lepší celý oblouk fotit bez polarizačního filtru.
Jinak ovšem nebývá scéna s duhou expozičně nijak náročná a moderní automatika fotoaparátů popř. mobilů si s tím dokáže poradit celkem obstojně. „Co jediné může být lehkou výzvou, je spíš schopnost správně zaostřit, protože mobil většinou fotí na automatické ostření a to může zrovna při focení oblohy/mraků nebo i duhy selhat, protože je ve scéně výrazně méně ostrých hran a přechodů, na které by se dokázal se zaostřením chytit. U fotoaparátu je nejsnazší nastavit manuální ostření na nekonečno,“ doplňuje Drahokoupil.
Jak vzniká bájný duhový kruh a jak je to s koncem duhy
Určitě znáte starou pověst o hrnci se zlaťáky, který má být k nalezení přesně tam, kde duha končí. Jenže fyzikální zákony hovoří v tomto případě jasně; místo, kde se barevný pás dotýká země, neexistuje. Jedná se o pouhou optickou iluzi, která se neustále posouvá spolu s vaším krokem (nepomůže tedy, pokud se duhu pokusíte doběhnout, prostě se vždy posune o kousek dál).
Zeměpisná rovina nás navíc často klame. Ve skutečnosti tvoří duha na obloze vždy kompletní kruh, jehož spodní polovinu nám stíní horizont. Pokud byste se však ocitli v palubním okně letadla nebo na vysoké rozhledně, můžete při optimálních podmínkách spatřit neporušený kruh v celé jeho pestrobarevné kráse.
Posekaná tráva funguje jako mulč lépe než kůra. Rozhoduje ale rychlost rozkladu, která živí půdu dusíkem zespoda
Včela medonosná se ocitla na Červeném seznamu ohrožených druhů. Nemá obranu proti parazitům, kteří ničí její plody
Houbaři se hádají, jestli velké hřiby nechat v lese. Po 30 letech pokusů je jasné, že se mýlili všichni
Havajský skalní oblouk stál na útesech déle, než Evropa ví o Americe. Ikonická ozdoba ostrova je definitivně pryč
U Žďáru nad Sázavou leží jezírko, kterému říkali moravský Loch Ness. Ryby v něm měly obří hlavy. Příčinu odhalil až rybářský inspektor na místě
