Drugi łuk nie jest kopią pierwszego ani „odbiciem” całej tęczy w chmurach. Podwójna tęcza powstaje, gdy światło słoneczne w jednych kroplach wykonuje jedno odbicie wewnętrzne, a w innych — dwa. Ten dodatkowy etap zmienia kierunek, w którym promienie opuszczają kroplę. Dlatego łuk wtórny pojawia się wyżej i szerzej, jest słabszy, a jego kolory układają się odwrotnie.
Do obserwacji potrzebny jest prosty układ: Słońce za plecami obserwatora, a przed nim deszcz, mżawka albo rozpylona woda. Tęcza nie „wisi” w jednym miejscu. Każda osoba widzi światło pochodzące z nieco innego zestawu kropel, ustawionych pod właściwym kątem względem jej oczu i Słońca.
Najpierw spójrz na układ barw
Najszybszy sposób odróżnienia dwóch łuków to nie ich jasność, lecz kolejność kolorów. W tęczy głównej czerwień leży po stronie zewnętrznej, a fiolet po wewnętrznej. W łuku wtórnym jest odwrotnie: fiolet znajduje się na zewnątrz, zaś czerwień od strony przestrzeni między łukami.
| Cecha | Łuk główny | Łuk wtórny |
|---|---|---|
| Liczba odbić w kropli | jedno | dwa |
| Położenie | niżej, bliżej punktu naprzeciw Słońca | wyżej i na zewnątrz pierwszego łuku |
| Przybliżony kąt dla czerwieni | około 42° | około 50° |
| Kolejność barw od zewnątrz | czerwień → fiolet | fiolet → czerwień |
| Jasność | zwykle większa | zwykle mniejsza |
Takie kąty podaje materiał edukacyjny NOAA o powstawaniu tęczy. Nie są to wysokości nad horyzontem mierzone zawsze tak samo. To kąty wokół osi prowadzącej od obserwatora do punktu dokładnie przeciwnego Słońcu.
Co dzieje się ze światłem w pojedynczej kropli
1. Załamanie i rozszczepienie
Promień słoneczny wpadający z powietrza do wody zmienia kierunek, czyli ulega załamaniu. Wielkość tego ugięcia zależy od długości fali, dlatego składowe białego światła nie biegną dokładnie tą samą drogą. Powstaje ciąg barw, a nie siedem ostro odciętych pasów. Jak wyjaśnia brytyjski Met Office, tradycyjny podział na siedem kolorów jest użyteczną konwencją, lecz rzeczywiste widmo ma płynne przejścia.
2. Odbicie od tylnej części kropli
W przypadku łuku głównego część światła odbija się raz od wewnętrznej powierzchni kropli. Potem ponownie się załamuje przy wyjściu do powietrza. Najwięcej promieni dociera do obserwatora w pobliżu charakterystycznego kąta, stąd wyraźna barwna obręcz zamiast równomiernie kolorowego nieba.
3. Drugie odbicie i drugi łuk
Dla tęczy wtórnej droga wewnątrz kropli jest dłuższa: światło odbija się dwa razy. Po drugim odbiciu promienie wychodzą pod innym kątem i w odwrotnej kolejności. Nie trzeba więc szukać osobnego rodzaju kropel. Oba łuki mogą tworzyć się w tej samej strefie opadu, ale ich światło trafia do oka z różnych kropel i po różnych torach.
Dlaczego drugi łuk jest bledszy
Każde odbicie nie zatrzymuje całej energii promienia w kropli. Część światła przechodzi przez powierzchnię i nie uczestniczy dalej w tworzeniu łuku. Po dwóch odbiciach do obserwatora dociera więc mniej światła niż po jednym. Dodatkowo łuk wtórny jest rozłożony na większym obszarze nieba. Symulator tęczy NOAA pokazuje oba tory i wyjaśnia, czemu drugi łuk jest słabszy oraz ma odwrócone kolory.
Widoczność zależy także od tła. Ciemna chmura za deszczem daje wysoki kontrast, natomiast jasna mgła i rozświetlone niebo mogą ukryć łuk wtórny, choć geometria nadal mu sprzyja. Po nawalnym deszczu przejaśnienie za plecami obserwatora może być szczególnie dobrym momentem na poszukiwania; więcej o charakterze intensywnych opadów opisujemy w materiale o nawalnym deszczu.
Ciemniejszy pas między łukami nie jest cieniem chmury
Przestrzeń pomiędzy tęczą główną a wtórną często wygląda na wyraźnie ciemniejszą. To pas Aleksandra. W geometrii promieni tworzących oba łuki znacznie mniej światła jest kierowane do obserwatora właśnie pod kątami leżącymi między nimi. Met Office opisuje tę strefę jako obszar, do którego krople nie rozpraszają ku obserwatorowi porównywalnej ilości światła.
Jak sprawdzić, czy rzeczywiście widzisz pas Aleksandra? Przesuwaj wzrok od wnętrza tęczy głównej ku drugiemu łukowi. Niebo po wewnętrznej stronie pierwszego łuku bywa jaśniejsze, następnie pojawia się ciemniejsza strefa, a dopiero za nią słaby łuk wtórny. Granice nie zawsze są ostre, bo jasność chmur i opadu też jest nierówna.
Gdzie szukać podwójnej tęczy
Najważniejszy jest nie kierunek świata, lecz położenie względem Słońca. Stań tyłem do niego i patrz na obszar opadu. Tęcza pojawia się po stronie przeciwnej do Słońca. Pomaga niski kąt padania światła, często rano albo późnym popołudniem: wtedy większa część okręgu znajduje się nad horyzontem. Uniwersytet Illinois wyjaśnia ten układ za pomocą stożka promieni o kącie około 42° wokół osi antysłonecznej w materiale o zakrzywionym kształcie tęczy.
- Znajdź jasny fragment nieba z tyłu lub z boku za plecami.
- Przed sobą wypatruj kurtyny deszczu, mżawki, wodospadu albo drobnej mgiełki.
- Najpierw odszukaj jasny łuk główny, potem patrz wyżej i szerzej.
- Szukaj słabej czerwonej krawędzi po wewnętrznej stronie drugiego łuku; pełna paleta może być niewidoczna.
Jeżeli horyzont zasłania zabudowa albo las, przejdź w bezpieczne, otwarte miejsce z widokiem na strefę opadu. Podczas burzy nie wychodź jednak na wzniesienie ani otwartą przestrzeń tylko dla zdjęcia. Najpierw schroń się w budynku lub zamkniętym samochodzie.
Dlaczego czasem świeci Słońce, choć przed tobą pada
Opad tworzący tęczę nie musi znajdować się nad obserwatorem. Często jest to odległa, lokalna kurtyna deszczu oświetlona przez przejaśnienie za plecami. Właśnie taki kontrastowy układ — jasne światło z jednej strony i ciemna chmura z drugiej — sprzyja widowiskowej obserwacji. Jeżeli deszcz pada wszędzie, a tarczę Słońca zasłania gruba warstwa chmur, do kropel nie dociera wystarczająco kierunkowe światło i barwny łuk zanika.
W mieście liczy się także wąski „korytarz” widoku pomiędzy budynkami. Drugi łuk ma większy promień, więc może wypaść poza okno lub nad krawędź dachu, mimo że tęcza główna jest doskonale widoczna. Nie oznacza to, że łuku wtórnego nie ma. Warto spojrzeć z innego bezpiecznego okna albo cofnąć się od szyby, aby objąć szerszy fragment nieba.
Prosty test ze zraszaczem
Geometrię można sprawdzić bez czekania na deszcz. W słoneczny dzień ustaw się tyłem do Słońca i skieruj drobną mgiełkę ze zraszacza przed siebie, najlepiej na ciemne tło roślin lub ogrodzenia. Przesuwaj strumień, aż pojawi się fragment łuku. To dobra demonstracja faktu, że tęcza zależy od miejsca obserwatora: gdy zrobisz krok w bok, widoczny fragment utworzą inne krople. Łuk wtórny może się nie pojawić, ponieważ domowa mgiełka jest mała, nierówna i słabo kontrastuje z tłem — brak drugiego łuku nie obala mechanizmu dwóch odbić.
Nie rozpylaj wody na jezdnię, urządzenia elektryczne ani osoby, które tego nie oczekują. W południe doświadczenie bywa mniej efektowne, bo właściwa część okręgu może wypadać nisko i zasłania ją teren. Rano lub późnym popołudniem łatwiej uzyskać wyraźny fragment ponad ziemią.
Co robić, jeśli widzisz tylko fragment drugiego łuku
To normalne. Deszcz nie tworzy jednolitej ściany, a chmury mogą oświetlać krople tylko lokalnie. Fragment łuku często ujawnia się w miejscu, gdzie tło jest najciemniejsze. Zamiast wpatrywać się w jasną część nieba, osłoń oczy od bezpośredniego blasku Słońca i przeszukaj wzrokiem obszar kilka stopni ponad łukiem głównym.
Jeżeli łuk główny jest widoczny, lecz wtórnego nie ma, przyczyna zwykle nie leży w „zbyt małych kroplach”. Bardziej prawdopodobne są: za mały kontrast, cienka lub nierównomierna kurtyna opadu, przesłonięcie części nieba albo zbyt jasne tło. Zmiana miejsca o kilka metrów może poprawić widok przez usunięcie przeszkody, ale nie przeniesie tęczy w stałe miejsce — wraz z obserwatorem zmienia się zestaw kropel wysyłających światło do jego oczu.
Czy tęcza naprawdę jest półkolem
Łuk to widoczny fragment pełnego okręgu. Z ziemi dolną część zazwyczaj zasłania powierzchnia terenu. Z samolotu, wysokiej góry albo nad wodospadem można zobaczyć większą część, a czasem cały krąg, jeśli pod obserwatorem znajdują się oświetlone krople. Dotyczy to zarówno tęczy głównej, jak i wtórnej. Punkt środkowy obu okręgów leży naprzeciw Słońca, dlatego łuki są współśrodkowe.
To również wyjaśnia, dlaczego nie da się dojść do „końca tęczy”. Nie jest ona obiektem stojącym przy konkretnym drzewie czy domu. Widoczny kolor powstaje tylko dla określonej relacji: Słońce–kropla–oko. Po przesunięciu obserwatora światło trafia do niego z innych kropel.
Jak sfotografować dwa łuki bez zgubienia słabszego
Aparat często rozjaśnia pochmurną scenę i zmniejsza kontrast. Dotknij na ekranie jasnego łuku i lekko obniż ekspozycję, aż drugi stanie się czytelniejszy, ale chmury nadal zachowają szczegóły. Szeroki kadr pomaga objąć oba łuki; pionowe zdjęcie sprawdza się natomiast przy wyraźnym fragmencie jednej strony.
- wytrzyj krople z obiektywu — pojedyncza duża kropla potrafi zamazać słaby łuk;
- zrób kilka ujęć w krótkich odstępach, bo jasność szybko się zmienia;
- nie ustawiaj automatycznie maksymalnego nasycenia — pasma powinny pozostać naturalne;
- jeśli panorama skleja łuk nierówno, wykonaj także zwykłe szerokokątne zdjęcie jako pewniejszą wersję;
- nie kieruj wzroku ani aparatu długo prosto w Słońce; do kadrowania wystarczy wiedzieć, że znajduje się za tobą.
Najczęstsze pomyłki w rozpoznawaniu
„Drugi łuk to odbicie pierwszego w chmurze”
Nie. Odwrócenie barw wynika z drugiego odbicia wewnątrz kropel i innego kierunku wyjścia promieni. Chmura jest tłem i źródłem kropel, ale nie działa jak wielkie lustro kopiujące łuk.
„Każda tęcza ma siedem równych pasków”
Nie. Widmo jest ciągłe, a szerokość i widoczność poszczególnych barw zależą od warunków, czułości wzroku i kontrastu. Siedem nazw ułatwia opis, lecz nie wyznacza siedmiu fizycznie oddzielonych pasów.
„Jaśniejsza plama obok to trzeci łuk”
Zwykle nie. Najpierw sprawdź, czy struktura ma kształt współśrodkowego łuku i odwróconą kolejność kolorów. Jasna smuga może być fragmentem opadu o innym oświetleniu, prześwitem w chmurach albo artefaktem obiektywu. Pomaga porównanie z układem chmur, który opisujemy szerzej w poradniku o zachmurzeniu jako składniku pogody.
Krótki test w terenie
Masz przed sobą dwa łuki? Sprawdź cztery cechy: wspólny środek, większy promień łuku zewnętrznego, jego mniejszą jasność oraz odwrócony układ barw. Jeśli między łukami widać ciemniejszą strefę, obserwacja jest jeszcze bardziej przekonująca. Najważniejszy pozostaje jednak układ optyczny: dwa odbicia w kropli tworzą łuk wtórny, a nie inny rodzaj deszczu.
Rozmowa pod artykułem