Pozorování duh skrývá řadu zajímavostí, vidět lze například nadpočetné oblouky duhy
Duhy patří mezi nejčastěji pozorované a z laického pohledu zřejmě i nejpůvabnější optické jevy. O vzniku duhy se většina lidí dozví na hodinách fyziky (a případné detaily lze najít v dříve publikovaném článku). Připomeňme si tu hlavní podmínku vzniku duhy, tedy sluneční záření a dešťové kapky, přičemž výška slunce nad obzorem nesmí být větší než 42 ° (v rovinatém terénu).
Nad příčinami vzniku duhy spekulovali lidé velice dávno, z vědců uveďme například Aristotela ve 4. století před naším letopočtem. Jenže byl to až René Descartes, kterému se v roce 1637 podařilo uspokojivě vysvětlit vznik duhy. Jedním z jeho závěrů byl kromě jiného i fakt, že každý pozorovatel vidí svou vlastní duhu, která vzniká z jedinečného souboru dešťových kapek, přičemž vrchol oblouku duhy svírá s hlavou stínu pozorovatele úhel 42 °. Při pozorování duhy dvěma lidmi, ač blízko sebe, tak každý vidí ve skutečnosti jinou duhu tvořenou z jiných kapek.
Další zajímavost souvisí se situací, kdy můžeme sledovat duhu na nebi i její odraz ve vodě. Jenže ve skutečnosti ten námi vnímaný odraz ve vodě má svůj vzor v jiném souboru kapek než duha na obloze, kterou vidíme. Takže reálně vzato, nejde o odraz té samé duhy, kterou vidíme na obloze.
Odraz duhy ve vodě, který ale ve skutečnosti není odrazem duhy pozorované na nebi, zdroj: pxfuel.com
A věc se může ještě zkomplikovat – pokud se sluneční světlo odráží na vodní hladině (třeba rybníka nebo zátoky) hned za pozorovatelem, výsledkem jsou dvě sady duh: jedna produkovaná paprsky slunce nad horizontem, za druhou sadu pak mohou paprsky, které se odrážejí od povrchu klidného jezera nebo zátoky.
Vznik duhy při odrazu paprsků na vodní hladině za pozorovatelem, zdroj: Bulletin of the American Meteorological Society 102
Standardní dvojitá duha a mezi tím ještě vzácná duha vzniklá odrazem na vodní hladině, zdroj: imgur.com
Zajímavé je i spojení duh, které může vzniknout, když na moři dochází k odstřikování vody z vrcholu vlny – v tomto mořském spreji se vytváří také duha, která má ale poněkud jiný poloměr oblouku než duha na klasických dešťových kapkách. Souvisí to s faktem, že index lomu světla u slané vody je o trochu větší než u sladké vody – proto je poloměr duhy ve slané vodě menší než u sladké vody.
Duha z dešťových kapek a v mořském spreji se liší poloměrem oblouků, zdroj: Bulletin of the American Meteorological Society 98, 3
Nadpočetné oblouky duhy
René Descartes sice vysvětlil princip vzniku mlhy, ale už ne příčinu duhových barev. To připojil Sir Isaac Newton. Ale ani Descartes, ani Newton neměli vysvětlení slabých barevných oblouků, které jsou někdy pozorovatelné u primární, vzácněji i u sekundární duhy. Označují se jako nadpočetné oblouky (duhy) a jsou výsledkem ohybu slunečního světla. Až ve 30. letech 19. století Thomas Young a George B. Airy prokázali, že jsou důsledkem vlnové povahy světla. Těmto obloukům se daří nejlépe při výskytu malých kulových kapiček deště, které mají jednotnou velikost. To je důvod, proč jsou nadpočetné oblouky častěji viditelné těsně pod horní částí duhy, neboť kapky deště při svém následném pádu k povrchu postupně mění svůj sférický tvar (zplošťují se) a rovněž se postupně více liší jejich velikosti.
Nadpočetné oblouky duhy, zdroj: cloudatlas.wmo.int
Tolik tedy k některým zajímavostem spojeným s duhami. Kdy a kde je ale možné duhy sledovat v nejčistším tvaru, tedy nejintenzivnější s nejzářivějšími barvami? Obecně platí, že duhy jsou tím jasnější, čím čistší je vzduch. Tedy čím méně znečišťujících příměsí obsahuje. Ať už jde o důsledek lidské činnosti nebo výsledek přirozených procesů (prachové částice z povrchu půdy, částečky kouře, pyly apod.). Což v Česku nebývá úplně jednoduché splnit. Nicméně za situací s přílivem mořského arktického vzduchu od severu až severozápadu s výbornou dohledností a průzračným vzduchem bývají duhy opravdu výrazné a ostré.
Nejkrásnější duhy jsou na Havajských ostrovech
Na druhé straně, za těmi zářivějšími duhami bychom se ideálně museli vypravit někam na ostrov obklopený rozsáhlým mořem. A v tomhle směru vynikají Havajské ostrovy. Vzhledem ke své odlehlosti zaručují podmínku čistého vzduchu. Navíc tamní podnebí je přímo stvořené pro vznik duh – časté přeháňky, které ale padají z omezených (horizontálně i vertikálně) oblaků, neboť v mořském vzduchu je dostatek vláhy, aby ke vzniku srážek stačil už nevelký cumulus congestus. Navíc tamní kopcovitá krajina pomáhá vzniku těchto oblaků a přeháněk (na návětří. Na druhé straně, v závětří kopců se tyto malé oblaky někdy rozpustí dřív, než stihnou dešťové kapky dopadnout na zem – a to je pak ideální příležitost zachytit duhu pod téměř bezoblačným modrým nebem. Mimochodem havajština má desítky slov pro popis tamních duh a v tamní mytologii jsou vnímány jako symbol transformace a cesty mezi dimenzemi. Pokud vás tedy někdy toulky zavedou na tyto ostrovy, myslete na to, že tak krásné duhy jinde nejspíš neuvidíte a nevyfotíte.
Typická podoba duhy v hornatém terénu Havajských ostrovů, zdroj: hawaiianweather.blogspot.com
Nad příčinami vzniku duhy spekulovali lidé velice dávno, z vědců uveďme například Aristotela ve 4. století před naším letopočtem. Jenže byl to až René Descartes, kterému se v roce 1637 podařilo uspokojivě vysvětlit vznik duhy. Jedním z jeho závěrů byl kromě jiného i fakt, že každý pozorovatel vidí svou vlastní duhu, která vzniká z jedinečného souboru dešťových kapek, přičemž vrchol oblouku duhy svírá s hlavou stínu pozorovatele úhel 42 °. Při pozorování duhy dvěma lidmi, ač blízko sebe, tak každý vidí ve skutečnosti jinou duhu tvořenou z jiných kapek.
Další zajímavost souvisí se situací, kdy můžeme sledovat duhu na nebi i její odraz ve vodě. Jenže ve skutečnosti ten námi vnímaný odraz ve vodě má svůj vzor v jiném souboru kapek než duha na obloze, kterou vidíme. Takže reálně vzato, nejde o odraz té samé duhy, kterou vidíme na obloze.
Odraz duhy ve vodě, který ale ve skutečnosti není odrazem duhy pozorované na nebi, zdroj: pxfuel.com
A věc se může ještě zkomplikovat – pokud se sluneční světlo odráží na vodní hladině (třeba rybníka nebo zátoky) hned za pozorovatelem, výsledkem jsou dvě sady duh: jedna produkovaná paprsky slunce nad horizontem, za druhou sadu pak mohou paprsky, které se odrážejí od povrchu klidného jezera nebo zátoky.
Vznik duhy při odrazu paprsků na vodní hladině za pozorovatelem, zdroj: Bulletin of the American Meteorological Society 102
Standardní dvojitá duha a mezi tím ještě vzácná duha vzniklá odrazem na vodní hladině, zdroj: imgur.com
Zajímavé je i spojení duh, které může vzniknout, když na moři dochází k odstřikování vody z vrcholu vlny – v tomto mořském spreji se vytváří také duha, která má ale poněkud jiný poloměr oblouku než duha na klasických dešťových kapkách. Souvisí to s faktem, že index lomu světla u slané vody je o trochu větší než u sladké vody – proto je poloměr duhy ve slané vodě menší než u sladké vody.
Duha z dešťových kapek a v mořském spreji se liší poloměrem oblouků, zdroj: Bulletin of the American Meteorological Society 98, 3
Nadpočetné oblouky duhy
René Descartes sice vysvětlil princip vzniku mlhy, ale už ne příčinu duhových barev. To připojil Sir Isaac Newton. Ale ani Descartes, ani Newton neměli vysvětlení slabých barevných oblouků, které jsou někdy pozorovatelné u primární, vzácněji i u sekundární duhy. Označují se jako nadpočetné oblouky (duhy) a jsou výsledkem ohybu slunečního světla. Až ve 30. letech 19. století Thomas Young a George B. Airy prokázali, že jsou důsledkem vlnové povahy světla. Těmto obloukům se daří nejlépe při výskytu malých kulových kapiček deště, které mají jednotnou velikost. To je důvod, proč jsou nadpočetné oblouky častěji viditelné těsně pod horní částí duhy, neboť kapky deště při svém následném pádu k povrchu postupně mění svůj sférický tvar (zplošťují se) a rovněž se postupně více liší jejich velikosti.
Nadpočetné oblouky duhy, zdroj: cloudatlas.wmo.int
Tolik tedy k některým zajímavostem spojeným s duhami. Kdy a kde je ale možné duhy sledovat v nejčistším tvaru, tedy nejintenzivnější s nejzářivějšími barvami? Obecně platí, že duhy jsou tím jasnější, čím čistší je vzduch. Tedy čím méně znečišťujících příměsí obsahuje. Ať už jde o důsledek lidské činnosti nebo výsledek přirozených procesů (prachové částice z povrchu půdy, částečky kouře, pyly apod.). Což v Česku nebývá úplně jednoduché splnit. Nicméně za situací s přílivem mořského arktického vzduchu od severu až severozápadu s výbornou dohledností a průzračným vzduchem bývají duhy opravdu výrazné a ostré.
Nejkrásnější duhy jsou na Havajských ostrovech
Na druhé straně, za těmi zářivějšími duhami bychom se ideálně museli vypravit někam na ostrov obklopený rozsáhlým mořem. A v tomhle směru vynikají Havajské ostrovy. Vzhledem ke své odlehlosti zaručují podmínku čistého vzduchu. Navíc tamní podnebí je přímo stvořené pro vznik duh – časté přeháňky, které ale padají z omezených (horizontálně i vertikálně) oblaků, neboť v mořském vzduchu je dostatek vláhy, aby ke vzniku srážek stačil už nevelký cumulus congestus. Navíc tamní kopcovitá krajina pomáhá vzniku těchto oblaků a přeháněk (na návětří. Na druhé straně, v závětří kopců se tyto malé oblaky někdy rozpustí dřív, než stihnou dešťové kapky dopadnout na zem – a to je pak ideální příležitost zachytit duhu pod téměř bezoblačným modrým nebem. Mimochodem havajština má desítky slov pro popis tamních duh a v tamní mytologii jsou vnímány jako symbol transformace a cesty mezi dimenzemi. Pokud vás tedy někdy toulky zavedou na tyto ostrovy, myslete na to, že tak krásné duhy jinde nejspíš neuvidíte a nevyfotíte.
Typická podoba duhy v hornatém terénu Havajských ostrovů, zdroj: hawaiianweather.blogspot.com
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
