Regnbue

En regnbue er en fotometeor - et optisk fænomen, der forekommer på himlen - synlig i modsat retning af solen, når den skinner under regn . Det er en cirkelbue, der er farvet med en kontinuerlig farvegradient fra rød , udvendigt, til gul til grøn og blå , til lilla på indersiden.

En regnbue består af to hovedbuer: den primære bue og den sekundære bue. Den primære lysbue skyldes, at strålerne har foretaget en intern refleksion i vanddråben. Strålerne, der har foretaget to interne refleksioner i vanddråpen, forårsager en mindre intens sekundærbue uden for den første. De to buer er adskilt af Alexander's mørke bånd.

Ekstremt tynde tertiære og kvaternære buer blev fotograferet for første gang i 2011. Det er undertiden muligt at observere overflødige buer, der blev beskrevet for første gang i1723 af Henry Pemberton (1694-1771).

Den regnbue er et fænomen, der ligner regnbuen, men der genereres på jorden af regn eller dug .

Beskrivelse

Observationsbetingelser

En regnbue kan observeres, når vanddråber falder eller hænger i luften, og en kraftig lyskilde (normalt solen) skinner bag observatøren. De mest spektakulære regnbuer opstår, når halvdelen af ​​himlen overfor solen er skjult af skyer, men observatøren er et sted, hvor himlen er klar, da farverne skiller sig mere ud i modsætning til skyerne på den mørke himmel. Denne effekt ses også ofte nær vandfald i tågen med en lyskilde bag dig. Dette optiske fænomen afslører i en kontinuerlig overgang alle de monokromatiske nuancer blandet med lyset, der kommer fra dens baggrund.

En regnbue har ingen materiel eksistens. Det er en optisk effekt, hvis tilsyneladende position afhænger af observatørens og solens. Midten af ​​regnbuen er i den nøjagtige modsatte retning af solen fra seeren. Alle regndråber reflekterer sollys på samme måde, men observatøren ser kun stråler, der kommer ud af en lille del af disse regndråber. Vi fortolker lyset, der kommer fra disse regndråber, som billedet af en bue på himlen.

Optisk princip

Den dispersion (som følge af brydning ) i forbindelse med refleksion af de forskellige lysstrålinger, komponere det hvide lys af Solen ved vanddråber suspenderet i atmosfæren, producere regnbuer.

Spredningen af ​​sollys af groft sfæriske regndråber forårsager regnbuen. Lyset brydes først, når det trænger ind i dråbeoverfladen, gennemgår derefter en delvis refleksion på bagsiden af ​​dette fald, og til sidst brydes det igen, når det kommer ud. Som et resultat er den samlede effekt, at uanset størrelsen af ​​dråben, bryder det indkommende lys hovedsageligt baglæns i en vinkel i området fra 40 ° til 42 °, hvilket forklarer den cirkulære form af denne fotometeor . Den nøjagtige værdi af brydningsvinklen afhænger af bølgelængden af lyskomponenterne, der bestemmer farven. Når man går ind i et mere brydningsmedium, er brydningsvinklen for blåt lys mindre end for rødt lys (et prisme fremhæver dette fænomen). Efter refleksion ved grænsefladen mellem vand og luft kommer der blåt lys frem fra en dråbe over det røde lys (se figuren overfor). Da observatøren er stille, ser han lyset komme fra forskellige vanddråber i forskellige vinkler i forhold til sollyset. Rød ser højere ud på himlen end blå.

Position og størrelse

En regnbue er altid på den modsatte side af solen: Solen, observatøren og midten af cirklen, som regnbuen er en del af, er på samme linje .

En regnbue hører altid til en cirkel med den samme tilsyneladende diameter  : en cirkel, hvis radius vises i en vinkel på cirka 40-42 ° omkring denne linje sol-observatør-centrum af buen. Den horisonten normalt skjuler en stor del af en regnbue, og størrelsen af det synlige bue varierer: jo tættere solen er til horisonten, vil den større buen være. En observatør i høj højde vil se en større regnbue end en havniveauobservatør (hovedsagelig fordi de vil se mere af himlen og næsten ingen på grund af ændringen i justering med solen. Som er minimal). Fra et fly kan vi se hele regnbuens cirkel med planetens skygge (der giver modsat retning til solen) i centrum.

Fortællinger hævder, at der er en skat ved foden af ​​regnbuen. Buen er et optisk fænomen, hvis position afhænger af observatørens position, det er umuligt at nå foden af ​​regnbuen og komme tilbage og sige, at der ikke er nogen skat.

Størrelsen på regnbuen afhænger af afstanden mellem observatøren og regnområdet og solens højde i forhold til denne tilpasning. Når regnbuen bliver for stor, danner den en cirkel, hvis fødder går tabt bag horisonten. Når justeringen er optimal, er regnbuen lille nok til, at dens fødder kan være synlige, som i diagrammet af René Descartes .

Da grænsen for regnfulde områder ofte er tåget, er det muligt ved at variere vinklen at nærme sig den ene fod af regnbuen på grund af ændringen i brydningsvinklerne. Det føles nogle gange som om du kan nå inden for en fod af regnbuen, selvom det naturligvis aldrig vil være muligt.

Farver

Regnbuen indeholder en kontinuerlig farveovergang . Der er så mange farver som øjet kan skelne, højst 150. Farverne svarende til monokromatiske lys er mere eller mindre falmede. Farverne, der svarer til en blanding af rødt og blåt, familie af violer og purpur blandet med hvidt, er ikke i regnbuen, og de kromatiske felter svarer heller ikke til gennemsnitlige lysstyrker der. Eller svage, såsom beige, brune og andre.

Inden for grafisk kommunikation præsenteres regnbuen ofte som en sammenstilling af farvede bånd i en cirkelbue. Mønsteret kan identificeres, selv med få farver, eller hvis de vendes, forudsat at deres rækkefølge er det naturlige fænomen. Antallet af farver varierer fra 3 til 9 afhængigt af kulturen. Aristoteles skelne tre farver, Plutarch nævner fire . I dag i Vesten har repræsentationer ofte fem til syv farver; de syv, som Newton underskriver, bevarer en vis kulturel indflydelse.

Rækkefølgen af ​​regnbuens farver bruges altid til design af et farvehjul  ; vi gennemfører cyklussen med farverne sammensat mellem rød og blå. Men de kromatiske cirkler vedrører aktiviteten hos malere og grafiske designere, der arbejder med pigmenter , hvis sammensætningsregler ( subtraktiv syntese ) er meget forskellige fra lysets ( additiv syntese ).

Alternativ træning

I sjældne tilfælde kan en regnbue ses om natten på en klar dag med fuldmåne. I dette tilfælde er det Månen, der fungerer som en lyskilde (fænomenet kaldes derefter månens regnbue ). I praksis er det således producerede lysbue svagt og måske ikke nok exciterer cellerne i nethinden, der er ansvarlige for farveopfattelse ( keglerne ). Buen vises således med en grålig glød uden tilsyneladende farve. Farver kan dog vises på et foto.

Fænomenet er også synligt på aflejringer som dug med regnbue-dug og tåge med hvid bue . Det kan også oprettes kunstigt på en solskinsdag ved at dreje ryggen til solen og derefter sprede vanddråber i luften foran dig (for eksempel under en vanding) er buen så mere synlig, da baggrunden er mørk.

Nogle atmosfæriske glorier , som den horisontale bue (kaldet "regnbue af ild"), er farvede, men de er ikke regnbuer.

Sekundære buer og supernumerære buer

Nogle gange kan en anden, mindre lysende regnbue ses over den primære bue. Det er forårsaget af en dobbelt refleksion af sollys inde i regndråberne og vises i en vinkel på 50-53 ° i retning modsat solen. På grund af den ekstra refleksion vendes farverne på denne anden bue fra den primære bue, med blå på ydersiden og rød på indersiden, og buen er mindre lys. Dette er grunden til, at det er sværere at observere.

• Sekundær regnbue.

• Supernumerære buer (grønne og lilla farver støder op til den lilla farve).

• Dobbelt regnbue i Sai Thong nationalpark ( Chaiyaphum-provinsen , Thailand).

I retning af solen kan der også observeres to buer i forhold til hinanden, undertiden benævnt "tertiær bue og kvaternær bue", ca. 45 grader fra stjernen, men dette er især vanskeligt. De sjældne observationer af disse to buer nævner stykker buer, der er synlige med mellemrum. I 2011 blev det første fotografi af "tertiærbuen" taget, derefter samme år det første fotografi af "Kvartærbuen". Disse to buer svarer til lysstrålerne, der har gennemgået tre og fire refleksioner i vanddråberne. I praksis er de konfigurationer, der er gunstige for deres observation, meget mindre end de, der er gunstige for observation af den sekundære lysbue, især på grund af deres nærhed til solen.

I retning modsat solen kan en anden regnbue, undertiden benævnt en "femte ordenbue" være til stede i nærheden af ​​den sekundære bue, inverteret i forhold til denne, derfor identisk med den primære bue. Det er dog meget mindre lysende og kun observerbart under ekstraordinære forhold. I praksis er det ikke meget let at skelne fra de overflødige buer, der er knyttet til den sekundære bue (se nedenfor). Det svarer til lysstrålerne, der har gennemgået fem refleksioner i vanddråberne.

En anden virkning, der er mindre vanskelig at observere, er den af ​​de såkaldte overnummerbuer, hvilket resulterer i det faktum, at den første bue faktisk vises som en række buer med faldende radius, tykkelse og intensitet, der støder op til hinanden. Visuelt observerer vi en kopi af den første bue, der ligger lige inden i den: ved siden af ​​det lilla bånd i den første bue observerer vi det grønne bånd, derefter det lilla bånd af dets kopi, samt nogle gange en anden kopi (se foto overfor) . Dette fænomen skyldes interferens, som lyset gennemgår under dets successive refleksioner i vanddråberne. De kan ikke forklares med geometrisk optik alene , deraf deres navn. I modsætning til andre buer afhænger disse overflødige buer af andre faktorer, såsom spredningen af ​​vanddråbernes diameter.

Det 13. august 2012, en videnskabsmand fra Disney Research- laboratoriet, der studerer ved University of San Diego, meddeler, at han har opdaget oprindelsen af ​​siamesiske regnbuer, hvor regnbuer starter på det samme punkt, men slutter forskellige steder. De skyldtes forskellige nedbør på samme tid.

Alexanders mørke bånd

Alexander's mørke bånd er himlens område mellem den primære bue og den sekundære bue af en regnbue. Den består af et cirkulært bånd, lidt mørkere end resten af ​​himlen. Det skyldes, at få lysstråler brydes i denne retning.

Dets eponym er den græske peripatetiske filosof Alexander af Afrodise ( ca.  150 - ca.  215 ), som synes at være den første til at have beskrevet fænomenet.

Detaljer om brydninger / diffraktioner

Når forekomsten af ​​en elementær stråle på vanddråpen varierer, er dens afvigelse:

• går gennem et minimum efter en simpel intern refleksion; dette skaber en lyskoncentration, som udgør den meget lysende primære lysbue;
• går gennem et maksimum efter dobbelt interne refleksioner; dette skaber en lyskoncentration, der udgør den sekundære lysbue, mindre lysende.

• I den indre zone, der ligger mellem den centrale akse og den primære bue, finder man diffraktion af strålerne, der har gennemgået en enkelt refleksion. Det er ret lyst.
• I den ydre zone, der ligger ud over den sekundære bue, finder man diffraktionen af ​​strålerne, der har gennemgået to refleksioner. Det er ikke meget lyst.
• I Alexander's mørke bånd mellem de to buer er der ingen diffrakteret stråle efter en eller to refleksioner. Dette forklarer dets mindste lysstyrke.

Syntese af fænomenet

Dette billede præsenterer alle zoner med deres karakteristiske vinkler, der styrer fænomenet:

Historien om opdagelsen af ​​dets dannelse

Plinius den Ældre beskriver det som følger:

”Vi kalder regnbue et fænomen, der på grund af hyppigheden hverken er et vidunder eller et vidunder; fordi det ikke på en sikker måde kun meddeler regnen eller det gode vejr. Det er tydeligt, at solstrålen, der kommer ind i en konkav sky, skubbes tilbage mod solen og brydes, og at de mange forskellige farver skyldes blandingen af ​​sky, luft og ild. Dette fænomen ses kun overfor solen. Det har aldrig nogen anden form end en halvcirkel. Det dukker aldrig op om natten, selvom Aristoteles rapporterer, at det nogle gange er blevet set. Den samme Aristoteles indrømmer dog, at dette kun kan ske på den tredive dag på månen. De regnbuer vises i vinteren, især i løbet af de sidste dage, efter efteråret jævndøgn . Efter forårsjævndøgn, når dagene vokser, er der ingen regnbue; der er heller ikke nogen nær solstilstanden i de længste dage; men de er hyppige mod vintersolhverv, det vil sige i de korteste dage. De er høje, når solen er lav, lave, når solen er høj, mindre ved solopgang eller solnedgang, men har bredde; smal ved middagstid, men omfavner et større rum. Om sommeren kan du ikke se nogen ved middagstid; efter efterårsjævndøgn ser vi dem når som helst og aldrig mere end to ad gangen. "

Den rolle, som brydning af lys på vanddråber igen mistænkt tidligt XIV th  århundrede af persiske lærde Qutb al-Din al-Shirazi og Kamal al-Din al-Farisi , og Europa ved Dietrich von Freiberg .

René Descartes genopdagede princippet om lov om brydning i 1637 . Isaac Newton præcise beregninger i anden halvdel af det XVII th  århundrede .

Mytologier og symbolik

Antal farver

Overgangen mellem farver er kontinuerlig. Antallet af farver, som kulturer skelner der, afhænger af de kromatiske felter, der er tilgængelige for dem på sprog, og af den symbolske værdi, de giver til bestemte tal.

Dogonerne genkender fire farver der: sort, rød, gul, grøn, sporet efterladt af den mytiske himmelske vædder, der befrugter solen og urinerer regnen .

Indo-europæiske kulturer giver ofte en høj status til tallet 7 . Vi har således de syv dage, hvor verdens skabelse, ugen, de syv musiknoter, de syv have ,  etc. . Aristoteles skelner syv farver fra sort til hvid, efterfulgt af Robert Grosseteste , tidligt i XIII th  århundrede , som ikke præciserer, som han mener. Isaac Newton forsøgte at genkende syv rene farver i det hvide lys nedbrudt af prisme, som regnbuen. For at opnå dette inkluderer han indigo mellem blå og lilla. Denne skygge, der ikke svarer til et kromatisk felt, vil blive bebrejdet ham. Farvehistorikeren Michel Pastoureau minder os om, at regnbuer i tekster som i billeder fra antikken til middelalderen har tre, fire eller fem farver, men aldrig syv .

Disse syv farver Er til stede i islamisk esoterik (billede af de guddommelige kvaliteter i universet), og i Indien og Mesopotamien repræsenterede de himlenes syv niveauer .

Bro eller sti

Regnbuen, måske på grund af sin skønhed og vanskeligheden ved at forklare den, ser ud til at have fascineret mennesket i lang tid.

Mange myter rundt om i verden præsenterer regnbuen som en bro eller sti. Det kan lånes af guder, shamaner , troldmænd eller legendariske helte til at cirkulere mellem jorden og en anden verden eller mellem to fjerne steder på jorden. Blandt pygmierne i Afrika , i Indonesien , i Melanesia blandt visse indianere man hører legender af denne art. Den japanske tidligere navngiver den "den  flydende bro på himlen  ." I græsk mytologi skabte budbringeren Iris denne sti mellem Olympus og jorden, hvis spor kan findes i det spanske udtryk "  arco iris  "). I den nordiske mytologi , opkaldt Bifröst (eller byfrost bro, rysten sti), det er den ”  bro  ”, som gør det muligt at nå Asgård , rige guderne bevogtet af guden Heimdal .

I Asien ligner Shivas bue ifølge teksterne Regnbuen , i Cambodja er det Indra- buen (Indra producerer lyn og udleverer regn). Det fremkalder også belysningen af Buddha , der stiger ned fra himlen ved denne trappe med 7 farver, hvis ramper er to slanger ( nâga ) . Båndene, der bæres af Buryat- sjamaner , symboliserer stigningen af sjamanens ånd til himlen kaldes regnbue.

I Tibet er det ikke en bro, men suverænernes sjæle, der når himlen .

Pueblo- indianerne kaldte regnbue stigen, der gav adgang til deres underjordiske templer, denne gang fremkaldte forbindelsen mellem det chthoniske domæne og jorden .

Slange

Mange myter forbinder også regnbuen med en mytisk slange (eller gruppe af slanger).

Den kinesiske mytologi præsenterer ham som en spalte i himlen forseglet af gudinde Nuwa, som derfor brugte sten i syv forskellige farver. Mindst fem kinesiske tegn udpeger regnbuen. Alle af dem indeholder den radikale "  hoei  ", som som karakter betyder slange .

Pygmierne betegner fænomenet som en farlig slange fra himlen eller en svejset dobbelt slange .

For Negritos Semang er regnbuen en python, der skinner i alle farver, når den går til himlen for at tage et bad, men vandet i dets bad, som det spilder i regn på jorden, er meget farligt for mennesker. For Andaman Negritos er det tam-tam (fordi det ofte er forbundet med torden?) Af Forest Spirit , tegn på død eller sygdom.

Gamle peruanere Så ikke på regnbuen og dækkede deres mund med den ene hånd, for det er også Illapas fjerkrone (grusom og uhåndterlig gud for torden og regn). For inkaerne var regnbuen en mytisk himmelslange. Samlet af mænd i form af en orm blev det gigantisk ved at spise, hvorfor det måtte dræbes, fordi det krævede, at det blev fodret med menneskelige hjerter. De lyse farver hos nogle fugle kommer fra det faktum, at deres forfædre blev gennemblødt i blodet fra denne kæmpe slange.

Presage

I vestlig symbolik er regnbuen (fordi den annoncerer godt vejr efter regn?) Ofte forbundet med glæde og munterhed eller med fornyelse .

Nogle traditioner forbinder regnbuen med en fare fra himlen .

Visse folk i Centralasien og Kaukasus Tilskrev ham magten til at suge vand fra floder og søer, endda til at føre børn eller mænd fra jorden til himlen eller i skyerne .

Det kan indvarsle politiske vanskeligheder ("  Når en stat er i fare for at gå under, ændres himmelens aspekt ... En regnbue vises  "; Huainan Zi ) .

Fænomenet annoncerer sygdom eller død blandt bjergfolk i det sydlige Vietnam .

Symbol

For de gamle irere var kabouterens hemmelige gemmested af guld, hvor enden på regnbuen hviler. Tilskuer ser sig altid langt fra sine ekstremiteter: lysbuen bevæger sig med ham, og Leprechaunens guld forbliver utilgængelig .

I bibelske religioner er regnbuen tegn på Guds pagt med mennesker efter oversvømmelsen ( Gn 9, 8-19 ). Det er et af symbolerne på Noahs børn .

En regnbue vises på himlen på tidspunktet for Fou-hi's fødsel og blandt Chibcha i Colombia . Det beskytter gravide kvinder.

I Kabyle ( Berber ) mytologi hedder regnbuen Thislith n Wanzar (hustruen til guden Anzar  : regneguden ), kaldet af Kabyles i tørkeperioder, en gruppe der går rundt i landsbyen med en dukke i hænderne og annoncerer “  Anzar Anzar, Ayagellid swiṭ arazar  ” ( “Anzar Anzar, Åh Gud vand jorden til de dybe rødder” ).

Regnbue farvede flag

Den flag i regnbuens farver er i dag forbundet med forskellige forestillinger:

• med rødt øverst (7 farver): Inca-imperiets flag ( 1250 - 1548 ) såvel som det oprindelige parti Pachakutik fra Ecuador , politisk gren af CONAIE  ;
• med lilla top (7 farver): bevægelsen af pacifister i Europa (f.eks. brugt i protesterne i Italien mod krigen i Irak i 2003 );
• med rødt på toppen (6 farver, op til 8 med lyserød tilføjet på toppen og turkis afbrudt): regnbue flag af LGBT (lesbiske, homofile, biseksuelle og transseksuelle) , oprettet i 1978 i USA .

Terminologi

Det maskuline navneord "arc-en-ciel" er sammensat af arc, en og ciel. Den tidligere franske bue del himlen er attesteret fra det XII th  århundrede  : i henhold til statskassen af det franske sprog computeren , dens første forekomst er i Le Jeu d'Adam . Den stavning <  regnbue  > er fundet i romersk de la Rose .

Flertallet af bue-en-ciel er "buer-en-ciel".

På poetisk sprog kaldes regnbuen undertiden "himmelbue", "himmelbue", "lysbue", "syvfarvet bue" eller endda "bue af iris" med henvisning til gudinden. Græsk iris , budbringer af guderne og personificeringen af ​​regnbuen.

Noter og referencer

1. Taillet, Villain and Febvre 2018 , sv arc-en-ciel, s.  43, kol.  2 .
2. Taillet, Villain and Febvre 2018 , sv arc-en-ciel, s.  44, kol.  1 .
3. Taillet, Villain and Febvre 2018 , sv arc-en-ciel, s.  44, kol.  2 .
4. Leksikografiske og etymologiske definitioner af "arc-en-terre" (hvilket betyder B) fra den edb-baserede franske sprogkasse på webstedet for National Center for Textual and Lexical Resources (konsulteret om 16. november 2016) .
5. "  Arc-en-ciel  " , om U. Laval .
6. For eksempel AH Benjamin, John Bendall-Brunello Ved foden af ​​regnbuen (2004).
7. Robert Sève , Science farve: Fysisk og perceptuelle aspekter , Marseille, Chalagam,2009, s.  229.
8. Se meteorologisk (Aristoteles) .
9. [1] .
10. Vi kan citere tegneserien Green Lantern , hvor ringene med superkræfter findes i regnbuens syv farver (plus sort).
11. Regnbue produceret om natten af ​​Månen .
12. Verdens meteorologiske organisation, "  dug af regnbue  ", på Eumetcal (adgang til 12. november 2013 ) .
13. Verdens meteorologiske organisation, “  White Rainbow ,  ” på Eumetcal (adgang til 12. november 2013 ) .
14. (i) Mr. Grossman, E. Schmidt & A. Haussmann, "  Fotografisk bevis for tredje-ordens regnbue  " i Applied Optics , Vol.  50, nummer 28 , s.  F134-F141 (2011) - se online .
15. (i) Jason Palmer, '  ' Quadruple regnbue 'fanget på film for første gang  "6. oktober 2011, bbc.com .
16. (da) Simulering supernumerær bue .
17. (in) dannelse af supernumerære bueforstyrrelsesfænomen .
18. (da) Lokale forskere låser op for mysterium om undvigende tvillede regnbuer ,13. august 2012, kpbs.org.
19. Taillet, Villain and Febvre 2018 , sv dark band of Alexandre, p.  64, col.  2 .
20. Dhombres 2010 , §  8 .
21. Taillet, Villain and Febvre 2018 , navneindeks, Aphrodisie Alexandre sv (150-215), s.  881.
22. Dhombres 2010 , n.  9 .
23. Plinius den ældre, naturhistorie , bog II , kapitel 58-60 ( Tekst online på fransk og på latin ).
24. Narciso Silvestrini og Ernst Peter Fischer  (de) , - Farvesystemer inden for kunst og videnskab; Robert Grosseteste (…) .
25. Patrick Prado , "  Fødslen af ​​øerne i Japan ifølge Kojiki  ", fransk etnologi , bind.  36, nr .  3,2006, s.  501 ( ISSN  0046-2616 og 2101-0064 , DOI  10.3917 / ethn.063.0501 , læst online , konsulteret den 5. februar 2021 )
26. "  Græsk mytologi: Iris  " , på mythologica.fr (adgang til 5. februar 2021 )
27. Mircéa Eliade, shamanisme og extas arkaiske teknikker , 405  s. ( ISBN  978-2-228-88596-6 ) , s.  132.
28. Paul Schebasta, pygmæer , Paris, 1940 ( side 157 og 167 ).
29. Jean Chevalier og Alain Gheerbrant, Dictionary of Symboler , Lafont / Jupiter, 1992, s.  72 .
30. Hermann Trimbhorn, "Religions of South Central America, North and Center of the Andean region", i Les religions amérindiennes , Paris, 1962.
31. [2] .
32. "Arc-en-ciel" , i ordbogen for det franske akademi , om National Center for Textual and Lexical Resources (hørt om16. november 2016) .
33. Leksikografiske og etymologiske definitioner af "arc-en-ciel" fra den edb -baserede franske sprogkasse på webstedet for National Center for Textual and Lexical Resources (hørt om 16. november 2016) .
34. Indtastning "  arc-en-ciel, buer-en-ciel  " , om ordbøger af fransk online , Larousse (adgang 16. november 2016 ) .

Se også

Bibliografi