Hvordan opstår dobbelte regnbuer?
Regndråber reflekterer Solens lys og en regnbue opstår. Men hvordan er det lige det sker, og hvordan opstår dobbelte regndråber? Spørg Videnskaben jagter i denne uge regnbuer.

Dobbelte regnbuer er forårsaget af en spejling af en spejling af Solens stråler. En tredje spejling kan forekomme, hvis du ser regnbuen ved vand. (Foto: Colourbox)

 

Regnbuer er utroligt smukke. Der er ikke noget at sige til, at vi mennesker engang troede, regnbuer fungerede som en bro mellem jord og himmel.

Spørg Videnskaben punkterer i denne uge lidt af den gamle mystik og forklarer fysikken bag skønheden for dem, som ikke lige kan huske, hvordan det nu er en regnbue sat sammen.

Flere læsere har nemlig skrevet til vores brevkasse for at få mere viden om det farvestrålende himmelfænomen.

For eksempel spørger John Nørgaard fra Randers »hvorfor regnbuen konstant viser sig på det samme sted, når skyerne jo flytter sig rundt hele tiden?« og en anden læser spørger »hvordan opstår en dobbelt regnbue?«

Det sidste svarer vi på om lidt. Først vender vi blikket mod den helt almindelige enkeltstående regnbue.

Derfor ser du en regnbue

Vores guide til det festlige vejrfænomen er her til start Christoffer Karoff, som er ph.d. i astronomi ved Aarhus Universitet. Han forsker i Solen og kender derfor rigtig godt til sammensætningen af Solens lys, hvilket er en af grundingredienserne i en regnbue. En anden vigtig ingrediens er vand:

»For at få en regnbue, skal man have vanddråber i den nederste del af atmosfæren. De her vanddråber opfører sig som små spejle, der reflekterer det lys, der rammer dem,« forklarer han.

Fakta

Alexanders mørke bånd er opkaldt efter Alexander af Aphrodisias (år 200). Han var den første, der beskrev det mørke område.

Sollys består kort fortalt af partikler, som bevæger sig i forskellige bølgelængder. Tilsammen udgør bølgelængderne det hvide gennemsigtige lys, som vi kender det. Når regnbuer dannes, så sker det sådan:

  1. Det hvide sollys rejser fra Solen og gennem luften, og når det rammer regndråbernes overflade, så bryder vandets sollysets bølger op i farver. Hver farve repræsenterer lyspartikler med en bestemt bølgelængde. Det, der sker, er en såkaldt refraktion, hvor lyspartiklerne i det hvide lys bliver skilt ad, så lyspartiklerne ikke længere er ’flettet’ sammen men rejser side om side alt efter deres bølgelængde.
     
  2. Farverne repræsenterer altså hver sin bølgelængde af lys. I regndråben bliver lyset reflekteret flere gange. Alle regndråberne adskiller og spejler alle lyspartiklerne med forskellige bølgelængderne fra Solens lys på samme måde og i samme vinkel. Så når vi kun kan se en regnbue, så er det resultatet af en spejling, som sender lyset tilbage til os i en den helt rigtige vinkel.
     
  3. Vinklen hvorfra regnbuens lys stråler ud ligger altid mellem 40,6 grader (for blåt og violet lys) og 42,3 grader (for rødt) fra den linje, der går igennem os, når vi har Solen i ryggen. (Se illustration nedenfor). Det er altså vores ståsted, som gør, at vi kan se regnbuen.

Brydningen af lyspartikler med forskellige bølgelængder indeni i regndråben resulterer i, at regnbuer altid har den røde farve til at ligge yderst og den blå til at ligge inderst. Medmindre der er tale om en sekundær regnbue.

Sådan opstår den sekundære regnbue

Vi kan nemlig være så heldige engang imellem at se to regnbuer på en gang. Den yderste kalder man den sekundære regnbue.

»Det sjove ved de sekundære regnbuer er, at farverne er placeret spejlvendt i forhold til den primære regnbue,« siger ph.d. i astronomi Christoffer Karoff.

Han forklarer, at den sekundære regnbue opstår, når vi kan se resultatet af en sekundær spejling inde i regndråben. Det er altså den første spejling (dvs. den første regnbue), som bliver spejlet op i luften for os. . Den øverste regnbue er således en spejling af den nederste og derfor er også farverne spejlvendte.

Den sekundære spejler altid den nederste regnbue tilbage til os i en vinkel på 51 grader eller mere fra linjen, hvor vi og solen står.
Farverne i den sekundære regnbue er altid svagere end i den primære regnbue. Det skyldes, at der for hver spejling går noget af lyset tabt. Og når den sekundære regnbue er forårsaget af, at der er foregået to spejlinger, så er der altså knapt så meget lys tilbage i dens farver.

Mørkt bånd mellem regnbuer

Mellem den primære og den sekundære regnbue er der mørkere end indenfor den inderste regnbue og udenfor den yderste regnbue. Det skyldes, at vinklerne på regnbuerne er forskellige.

Regnbuer findes ikke noget sted, hvis ingen ser dem. Alle regndråber reflekterer nemlig Solen på samme måde, men det er kun lyset fra nogle af regndråberne, som når vores øjne og bliver til en regnbue. Regnbuens position er derfor afhængig af iagttagerens position og Solens stilling.
Egentlig burde regnbuer slet ikke kaldes buer, for det er egentlig en cirkel. Det, vi kan se, er det brudstykke af cirklen, som ligger over horisonten.
Regnbuecirklen har centrum i en linje, der starter med Solen og går igennem os som iagttagere af Solen.
Regnbuecirklens diameter er altid placeret i en vinkel på mellem 40 og 42 grader fra linjen mellem Solen og iagttageren af regnbuen.
Det er altså det lys, der kommer ind i regnbuen med en vinkel på 40 til 42 grader fra vores og Solens position, som bliver til den regnbue, vi kan se. (Illustration: Mette Friis-Mikkelsen)

Den primære regnbue spejler som fortalt altid lyset tilbage i en vinkel på 40-42 grader eller mindre fra linjen mellem os og Solen. Lyset fra regnbuen koncentreres altså inden i regnbuen.

Den sekundære regnbue spejler altid lyset tilbage i vinkel på 51 grader eller mere. Lyset fra den sekundære regnbue stråler altså ud i området udenfor den. Det betyder, at området mellem de to regnbuer bliver fattigt på lys, og det mørke bånd også kaldt Alexanders bånd opstår.

 

Efterårsvejr er godt regnbuevejr

Christoffer Karoff er ikke sikker på, at der er bestemte tidspunkter på året, hvor der er decideret sæson for regnbuer. Men der er nok større sandsynlighed for at se regnbuer, når det er efterår eller forår.

»Når vi skal se regnbuer, så skal vi have sol og regn på samme tid. Vi skal have Solen i ryggen og kigge ind i regnvejr. Det kræver, at vejret er meget omskifteligt, og det er det jo som oftest om foråret og om efteråret, « siger forskeren.

 

Send os dit spørgsmål

Spørg Videnskaben takker Christoffer Karoff for at svare på vores spørgsmål, og vi vil i de kommende dage gøre en indsats for at finde læseren, der sendte os det fine spørgsmål, så vi kan sende ham eller hende en af vores fine T-shirts.

Hvis du selv brænder inde med et spørgsmål, så tøv ikke med at sende det til sv@videnskab.dk, eller dyk ned i vores Spørg Videnskaben-arkiv. Du kan også få 77 af de bedste spørgsmål og svar i vores nyeste bog: 'Hvad gør mest ondt - en fødsel eller et hårdt spark i skridtet?'
 

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud

Det sker