Kako nastaje duga i zašto se rijetko vidi dvostruka

Tajna nastanka duge: igra svjetlosti i kapljica

Duga je jedan od najljepših prirodnih fenomena koji oduševljava ljude diljem svijeta još od davnina. Nastaje kada sunčeva svjetlost prolazi kroz sitne kapljice vode koje lebde u zraku nakon kiše. Svjetlost najprije ulazi u kapljicu i pri tom se lomi, odnosno prelama jer iz zraka prelazi u gušći medij – vodu.

Nakon toga, svjetlost se odbija od unutarnje strane kapljice te ponovno izlazi van, pri čemu se još jednom lomi. Upravo zbog tih prijeloma i odbijanja, bijela sunčeva svjetlost raspršuje se u spektar boja, od crvene do ljubičaste, stvarajući šareni luk na nebu.

Svaka boja u dugi ima drugačiju valnu duljinu i zbog toga se svaka lomi pod malo drugačijim kutem. Crvena svjetlost, primjerice, izlazi iz kapljice pod kutom od oko 42 stupnja u odnosu na smjer dolaska zrake, dok ljubičasta izlazi pod kutom od oko 40 stupnjeva.

Rezultat toga je da promatrač vidi dugin luk čije su boje složene u preciznom redoslijedu. Važno je napomenuti da svaka osoba vidi svoju dugu, jer ovisi o položaju promatrača, kapljicama u zraku i kutu pod kojim sunčeva svjetlost dolazi.

Osim lomljenja i refleksije, važan je i proces disperzije. Disperzija je razlaganje svjetlosti na sastavne boje, što daje dugi njezin prepoznatljivi spektar.

Duga se najčešće vidi kada je Sunce nisko na nebu, a kišne kapljice su ispred promatrača. U toj situaciji zrake prolaze kroz milijune kapljica, a svaka kapljica stvara cijeli spektar boja, ali pod pravim uvjetima kombinacija svih tih zraka stvara jasan, šareni luk. Upravo detaljno razumijevanje ovih fizikalnih procesa ključno je za objašnjenje pitanja kako nastaje duga i zašto se rijetko vidi dvostruka, jer su osnovni principi isti i za pojavu dvostruke duge, ali s nekim dodatnim složenostima u lomljenju i refleksiji svjetlosti. Da bi se u potpunosti shvatilo kako nastaje duga i zašto se rijetko vidi dvostruka, potrebno je upoznati se s preciznim uvjetima i zakonitostima igre svjetlosti i kapljica vode, koja stvara ovu očaravajuću pojavu.

Zašto je dvostruka duga rijetka pojava?

Dvostruka duga je fascinantna pojava koja se javlja rjeđe od klasične, jednostruke duge. Ona nastaje kada se sunčeva svjetlost unutar kapljica vode reflektira ne samo jednom, već dvaput prije nego što napusti kapljicu.

Upravo ta dodatna refleksija ima zanimljive posljedice: vanjski luk dvostruke duge je širi, slabijih boja i obrnutog redoslijeda boja u odnosu na unutarnji, primarni luk. Zbog dodatnog prolaska kroz vodu, svjetlost gubi dio svoje jačine, te je sekundarni luk uvijek manje vidljiv i suptilniji od glavnog.

Postoji nekoliko razloga zbog kojih je dvostruka duga rijetka pojava. Prvi razlog je potreba za specifičnim uvjetima – kapljice moraju biti određene veličine i raspoređene u zraku na pravilan način kako bi omogućile dvostruku refleksiju.

Osim toga, dvostruki odraz svjetlosti uzrokuje veći gubitak energije, pa je sekundarni luk često toliko slab da ga ljudsko oko jedva može uočiti, pogotovo u uvjetima jake dnevne svjetlosti ili kad je pozadina presvijetla.

Iako je fizikalni princip iza pojave dvostruke duge sličan pojavi obične duge, dodatni reflektirajući put svjetlosti traži izuzetno precizne okolnosti. Najčešće se dvostruka duga vidi kad je Sunce nisko na horizontu, atmosfera čista, a kišna zavjesa pred promatračem gusta i sastavljena od kapljica slične veličine.

Ako su kapljice premale ili prevelike, sekundarni luk se teško formira ili je gotovo nevidljiv.

Mnogo ljudi tijekom života nikada ne doživi prizor dvostruke duge, što dodatno povećava njezinu mističnost i privlačnost. U svakodnevnim uvjetima, zbog miješanja različitih veličina kapljica ili zbog svjetlosnog onečišćenja, sekundarni luk lako „nestane“ u pozadini. Analizirajući kako nastaje duga i zašto se rijetko vidi dvostruka, jasno je da su fizikalni procesi iza dvostruke duge zahtjevniji i osjetljiviji na vanjske utjecaje. Upravo zato, susret s dvostrukom dugom uvijek budi osjećaj iznenađenja i divljenja kod promatrača, jer svjedoči o izuzetnom spoju prirodnih faktora koji su se u tom trenutku savršeno poklopili.

Uvjeti za pojavu duge i njezine dvostruke verzije

Za pojavu duge na nebu potrebno je ispuniti nekoliko ključnih uvjeta. Prvo, mora postojati izvor svjetlosti, najčešće Sunce, koje se nalazi relativno nisko na horizontu, obično u ranim jutarnjim ili kasnim poslijepodnevnim satima.

Drugi važan element su kapljice vode koje lebde u zraku, najčešće nakon kiše, ali i kod jako fine rose ili blizine vodenih površina poput slapova. Svjetlost mora dolaziti pod određenim kutom, a promatrač treba imati Sunce iza leđa da bi mogao uočiti dugin spektar boja.

Za pojavu dvostruke duge uvjeti su još stroži. Potrebno je da kapljice vode budu srednje veličine i približno jednake, jer upravo takve kapljice omogućuju dvostruku refleksiju i savršeno raspršivanje svjetlosti.

Osim toga, nebo treba biti dovoljno tamno ili oblačno kako bi slabiji, vanjski luk bio uopće vidljiv. Svjetlosno onečišćenje, presvijetla pozadina ili neujednačenost veličine kapljica mogu onemogućiti pojavljivanje dvostruke duge ili je učiniti gotovo neprimjetnom.

Bitno je napomenuti da su meteorološki uvjeti, poput položaja Sunca, količine vlage u zraku i čistoće atmosfere, od presudne važnosti za pojavu oba tipa duge.

Ponekad vrlo sitne ili vrlo krupne kapljice uzrokuju širenje i mutniji izgled luka, dok idealne kapljice stvaraju jasne i izražene boje. Također, promatrač mora biti na odgovarajućoj udaljenosti od izvora kapljica, kako bi se svjetlost pravilno lomila i reflektirala prema oku.

Razumijevanje svih ovih čimbenika pomaže objasniti kako nastaje duga i zašto se rijetko vidi dvostruka, jer svaki detalj može utjecati na konačan rezultat na nebu. Jednako tako, analizom ovih uvjeta postaje jasnije kako nastaje duga i zašto se rijetko vidi dvostruka, što ovaj prirodni fenomen čini još posebnijim i rjeđim u svakodnevnom životu. Upravo zbog kombinacije brojnih prirodnih faktora, prizor duge – a posebno njezine dvostruke verzije – uvijek izaziva divljenje i znatiželju kod onih koji ga ugledaju.
Tagovi: dvostruka duga, nastanak duge, optička pojava, svjetlosna refrakcija