Szivárvány (optika) forrásának megtekintése

{{részben nincs forrás}}
{{egyért2|az égi jelenségről|Szivárvány (egyértelműsítő lap)}}
[[Fájl:Rainbow over Buda hills - 2013.12.09 (2).JPG|bélyegkép|jobbra|250px|Szivárvány [[Buda (városrész)|Budán]], a [[Pasarét]] felett 2013. december 9-én]]

A '''szivárvány''' olyan [[optika]]i jelenség, melyet [[eső]]- vagy páracseppek okoznak, mikor a [[fény]] [[prizma]]szerűen megtörik rajtuk és színeire bomlik, kialakul a [[színkép]]e, más néven [[Látható spektrum|spektrum]]a. Az ív külső része [[vörös]], míg a belső [[Bíbor (szín)|ibolya]]. Előfordul az ún. dupla szivárvány is, amelynél egy másik, halványabb ív is látható fordított sorrendű színekkel.

Előfordul, hogy a szivárvány ív formája is megváltozik, repülőgépből nézve körnek látszik, vagy [[irizáló felhő]]ket (úgynevezett „tűzszivárványt”) is létrehozhat, amennyiben a fény jégkristályokon törik meg, megfelelő körülmények között.

== Tudományos magyarázat ==
[[Fájl:Rainbow formation.png|bélyegkép|jobbra|250px|A szivárvány keletkezésének magyarázata]]
[[Fájl:rainbowrays.png|250px|bélyegkép|A belépő fény törést szenved a vízcsepp felületén, az összetartó sugarak a fókuszpontban találkoznak, majd kilépéskor ismét megtörik a fény]]
[[Fájl:Rainbow1.svg|250px|bélyegkép|A fehér fény különböző hullámhosszú fénysugarakra bomlik]]

A szivárvány akkor alakul ki, ha a levegőben lévő vízcseppeket a napfény alacsony szögből éri. Akkor a leglátványosabb a jelenség, amikor az égbolt felét még [[felhő]]k borítják, a szemlélő pedig a napnak háttal áll. Így a kialakuló szivárvány élesen elválik a mögötte lévő sötétebb háttértől.

Gyakran látható szivárvány [[vízesés]] vagy [[szökőkút]] mellett is. A kertben is létrejöhet, mikor porlasztott vízcseppekkel öntöz valaki napos időben. Ritkán látható az ún. fehér szivárvány, amit holdfényes estéken lehet látni.<ref>[https://sokszinuvidek.24.hu/mozaik/2020/03/13/holdszivarvany-predikaloszek/ Holdszivárvány ragyogott a Duna fölött] – Sokszínű Vidék.24.hu, 2020. március 13.</ref> Mivel az emberi szem gyengén érzékeli a színeket halvány fénynél, a szivárvány fehérnek hat. Megfelelő technikával készített fényképen azonban előtűnnek a szivárvány színei.

A szivárvány színeit a [[fehér]] [[fény]] szétszóródása okozza, amint az áthalad az [[eső]]cseppeken. A fény először az esőcsepp felületén [[fénytörés|törik meg]], az esőcsepp túloldalán [[fényvisszaverődés|visszaverődik]], majd kilépéskor ismét törést szenved. Ez azt eredményezi, hogy igen változatos [[szög]]ben léphet ki a fény, a legerősebb 40-42° körül távozik. A szög független a csepp méretétől, számít viszont a víz [[törésmutató]]ja. A [[tengervíz]]nek magasabb a törésmutatója (erősebben törik meg benne a fény) mint az esővíznek, így a tenger fölött kialakuló szivárványnak kisebb a sugara, mint a szárazföld fölöttinek. Ez a különbség szabad szemmel is látható.

A törés mértéke függ a fény [[hullámhossz]]ától, ami a [[szín]]ekért is felelős. A [[kék]] fény (aminek kicsi a hullámhossza) nagyobb szögben törik meg, mint a [[vörös]] (ami a legnagyobb hullámhosszú látható fény), és mivel a csöpp hátuljában található a fókuszpont, ezért a vörös lesz az ív külső szélén, a kék a belsőn (lásd az ábrán). A közhiedelemmel ellentétben a fény a csöpp hátulján nem szenved el teljes visszatükröződést, a fény egy része kilép. Azonban ez a fény nem képez egy másik szivárványt a szemlélő és a Nap között, mivel az ott távozó fény közel sem olyan erős, mint a látható szivárvány, így az ott kilépő színkép inkább újra fehér fénnyé áll össze ahelyett, hogy szivárványt alkotna.

A szivárvány valójában nem az égbolt egy különleges pontján keletkezik, hanem a szemlélő és a [[Nap]] helyzetétől függ – ezért nem lehet a szivárvány végéhez odamenni. Minden esőcsepp ugyanabba az irányba továbbítja a fényt, de csak néhányukból származó fény éri el a szemlélődőt. Ez az, ami a szivárvány képét adja annak a szemlélődőnek. A szivárvány mindig az égbolt nappal átellenes részén van, és az ív belső része kissé világosabb a külsőnél. Az ív középpontja a megfigyelő feje által vetett árnyék meghosszabbítása, pontosabban az [[antiszoláris pont]] (ami nappal a [[horizont]] alatt van). Ebből adódóan, ha a nap 42 foknál magasabban van, akkor a szivárvány a horizont alatt keletkezik, ezáltal nem látható. Kivételt képez az, ha a szivárványt egy hegy tetejéről vagy repülőgépről nézik.

Nehéz egy teljes ívet lefotózni, mivel az 84°-os látószöget igényel, ez egy 35&nbsp;mm-es géppel számolva kb. 19&nbsp;mm-es lencsét igényel, azonban a legtöbb fotósnak csak 28&nbsp;mm-es nagylátószögű lencséje van. [[Repülőgép]]ről egy teljes kör látható, közepén a repülőgép árnyékával.


=== Matematikai magyarázat ===
[[File:Raindrop optics.jpg|right|thumb| Matematikai magyarázat]]

A szivárvány érzékelési szögét matematikailag meghatározhatjuk.<ref>{{cite web|url=https://www.physics.harvard.edu/uploads/files/undergrad/probweek/sol81.pdf|title=Solution, Week 81, Rainbows|last=Anon|date=29 March 2004|publisher=Harvard University Department of Physics|access-date=13 June 2016|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20161008031439/https://www.physics.harvard.edu/uploads/files/undergrad/probweek/sol81.pdf|archive-date=8 October 2016|archívurl=https://web.archive.org/web/20161008031439/https://www.physics.harvard.edu/uploads/files/undergrad/probweek/sol81.pdf|archívdátum=2016-10-08}}</ref>

Az esőcseppet gömbnek tekintve, az érzékelési szöget {{math|2''φ''}}-nek, a belső beesési szöget {{math|2''β''}}-nak jelölve a beérkező fénysugár beesési szöge {{math|2''β'' − ''φ''}}. Mivel a törési szög is {{math|''β''}}, így a Snellius-Descartes törvény szerint
:{{math|sin(2''β '' − ''φ'') {{=}} ''n'' sin ''β''}},
ahol {{math|''n'' {{=}} 1.333}} a víz abszolút törésmutatója. Az egyenletet megoldva {{math|''φ''}}-re a következőt kapjuk:
:{{math|''φ'' {{=}} 2''β'' − arcsin(''n'' sin ''β'')}}.

A szivárvány ott jelenik meg, ahol {{math|''φ''}} maximális. Az ehhez tartozó {{math|''β''}} értéket a {{math|''dφ''/''dβ'' {{=}} 0}} összefüggés segítségével tudjuk megkapni, mégpedig a következő értékkel:
:<math>\beta_\text{max} = \cos^{-1}\left(\frac{2 \sqrt{-1 + n^2}}{\sqrt{3} n}\right) \approx 40.2^\circ</math>.
Ezt visszahelyettesítve azt kapjuk, hogy {{math|2''φ''<sub>max</sub>}} ≈ 42°.

Vörös fény esetén (hullámhossz 750nm, {{math|''n'' {{=}} 1.330}}) ez a szög 42.5°; kék fény esetén (hullámhossz 350nm, {{math|''n'' {{=}} 1.343}}) 40.6°.

== Változatai ==
Néha egy halványabb és vastagabb másodlagos szivárvány is látható. A másodlagos szivárványokat az okozza, hogy a fény egy része a csepp elejéről is visszatükröződik, és 50-53°-ban távozik. A második tükröződés eredményeként, a másodlagos szivárvány színei fordítottak, a ibolya van kívül és a vörös belül. A megvilágítatlan sávot a két szivárvány között felfedezőjéről, az ókori [[Aphrodisziászi Alexandrosz]]ról [[Alexander-féle sötét sáv]]nak hívják.

Ennél is ritkább a háromszoros szivárvány, sőt, néhány megfigyelő jelentett négyszeres szivárványt is, melyben a legkülső ív hullámzott. Ezek a szivárványok a nap és a szemlélődő között helyezkednek el, megnehezítve az észlelésüket.

Sokszoros szivárványokat először Felix Billet (1808–1882) írt le. Laboratóriumi körülmények között jelentősen könnyebb sokszoros szivárványokat megfigyelni, összegyűjtött fénnyel, nevezetesen [[lézer]]rel. Hatodlagos szivárványt először K. Sassan figyelt meg 1979-ben HeNe (hélium-neon) lézert használva. [[Argon]]-ion lézert használva 1998-ban kétszázadlagos szivárványt is megfigyeltek.

Néhanapján egy szivárványhoz kapcsolódó jelenség fordul elő, mikor az ív alatt számos halvány, elmosódott szivárvány tűnik fel, ami nagyon-nagyon ritkán a másodlagos ívnél is látható. Ezek valamicskét elkülönülnek, és a színeik sem egyeznek meg az elsődleges szivárvánnyal. Ezeket létszámon felüli szivárványnak nevezik, és létezésüket nem lehet a klasszikus [[geometriai optika|geometriai optikával]] magyarázni.

<gallery mode="packed">
Double-alaskan-rainbow.jpg|Dupla és egyúttal teljes szivárvány. [[Alaszka]], Wrangell-St. Elias Nemzeti Park
TakakkawFalls2.jpg|Szivárvány a Takakkaw-vízesésnél, [[Kanada|Kanadában]]
Surfing Rainbow.JPG|Szivárványt okozhat a tenger hullámai fölött lebegő pára
Rainbow Makó.jpg|Szivárvány [[Makó]]n…
Békásmegyer (18).jpg|…és [[Békásmegyer]] fölött
</gallery>

== Tudománytörténet ==
A [[perzsák|perzsa]] [[asztrológus]], Qutb al-Din al-Shirazi (1236–1311) volt az első, aki pontos leírást kívánt adni a szivárványokról. Végül tanítványa, Kamal al-Din al-Farisi volt az, aki pontosabb matematikai leírást készített. [[Európa|Európában]] először Robert Grosseteste, majd [[Roger Bacon]] foglalkozott a problémával, utóbbi az ''Opus Majus'' c. munkájában írta le a kristályokon és vízcseppeken megtörő fény szivárványszerű színeit.

== A szivárvány a kultúrában ==
A szivárvány szépsége és megfoghatatlansága miatt szinte minden emberi kultúrában szerepet játszik. A vallásokban és a népmesékben a szivárvány gyakran az égbe vagy egy másik világba vezető híd.

Az [[ausztrál mitológia|ausztrál mitológiában]] a [[Szivárványkígyó]] teremtette a világot.

A [[japán mitológia|japán mitológiában]] az első istenek, [[Izanami]] és [[Izanagi]] szivárványhídon jöttek le a földre.

A [[finn mitológia|finn mitológiában]] [[Ukkó]], a [[hindu mitológia|hindu mitológiában]] [[Indra (isten)|Indra]] vagy Kama íja, a [[Mezopotámiai mitológia|sumer mitológiában]] [[Ninurta]] koronája.

A [[skandináv mitológia|skandináv mitológiában]] egy szivárványhíd, a [[Bifröszt]] köti össze a földi világot ([[Midgard]]) az égivel ([[Asgard (mitológia)|Asgard]]), ezen az úton viszik a [[valkür]]ök a lelkeket a [[Valhalla|Valhallába]].

Az [[ír mitológia|ír mitológiában]] a szivárvány tövében rejtik el kincsüket a [[leprechaun]]ok.

A sumer [[Gilgames-eposz]]ban [[Istár]] nyaklánca, amelyet az [[Özönvíz (mítosz)|özönvízre]] való emlékezés jelképeként helyez az égre.

A [[görög mitológia|görög mitológiában]] a szivárványt [[Irisz|Írisz]] istennővel azonosították.

A [[zsidó mitológia|zsidó]] és [[keresztény mitológia|keresztény]] mitológiában Isten az özönvíz után emberekkel kötött szövetség jelképéül adja. Az [[özönvíz (Biblia)|özönvíz]] elmúltával [[Isten]] megígérte [[Noé]]nak, hogy soha többet nem fogja özönvízzel elpusztítani a föld élőlényeit. Szövetségük jelképeként szivárvány jelent meg a felhőkben (Mózes I. 9:11). Egyes értelmezések szerint{{forr}} azelőtt azért nem látszott a szivárvány, mert a fény az özönvízig egy gőzpárarétegen keresztül érkezett a földre. Ez a réteg volt az ún. „felső vizek” – 1Móz 1.6 „Legyen mennyezet a víz között, a mely elválassza a vizeket a vizektől.” Ez a gőzpáraréteg szakadt a földre az özönvízkor. Ebből származott az a rengeteg víz, amely el tudta borítani a föld akkor még sokkal laposabb felszínét.

Egyes kelet-európai népeknél, így a magyaroknál is létezett olyan hiedelem, hogy a szivárvány alatt átmenő embernek megváltozik a neme.<ref>{{MNéprLex|5|54–55|5-105.html}}</ref> Számos különböző kultúrában úgy tartották, hogy a szivárvány bajt hozhat az elővigyázatlan emberre; balszerencsét jelentett például ujjal a szivárványra mutatni, és a gyerekeknek ránézniük sem volt szabad. A [[palócok]] a szivárványt '''bábabukrá'''nak, azaz tündér szalagjának nevezik.<ref>{{Forrásjelzés-Pallas |szócikk=Bábabukra |url=https://mek.oszk.hu/00000/00060/html/009/pc000910.html#7 |elérés ideje=2022-06-11 }}</ref>

== Jegyzetek == 
{{jegyzetek}}

== További információk ==
{{commonskat|Rainbow}}
* [[Spektrum TV]]: A világegyetem II., 2013. július 22.
== Kapcsolódó szócikkek ==
* [[Halojelenség]]
{{csonk-körny}}
{{Nemzetközi katalógusok}}

{{DEFAULTSORT:Szivarvany}}
[[Kategória:Időjárás]]
[[Kategória:Meteorológia]]