Τρίτη, 27 Σεπτεμβρίου 2016

Η γεωμετρία του ουράνιου τόξου

Ένα αρκετά ενδιαφέρον άρθρο για την εμφάνιση των χρωμάτων του ουράνιου τόξου και τις μαθηματικές σχέσεις που κρύβονται πίσω από αυτό το ποιητικό φυσικό φαινόμενο, δημοσιεύει η Marianne Freiberger στο περιοδικό +Plus magazine.
Όταν ο σπουδαίος μαθηματικός Ισαάκ Νεύτων εξήγησε πώς η διάθλαση δημιουργεί τα χρώματα του ουράνιου τόξου, ο Άγγλος ρομαντικός ποιητής John Keats εξοργίστηκε. Εξέφρασε, μάλιστα, τη δυσαρέσκειά του σε ένα ποίημα («Lamia»), γράφοντας πώς η εξήγηση του φαινομένου από την επιστήμη στερεί από τα θαύματα της φύσης τη μαγεία τους. Η Marianne Frieberger τονίζει πώς η μαθηματική ερμηνεία του φαινομένου με την αξιοποίηση των κύκλων και των γραμμών της βασικής γεωμετρίας μπορεί να είναι το ίδιο κομψή και ποιητική όπως και το ουράνιο τόξο.

Τα χρώματα του ουράνιου τόξου προκύπτουν από τη διάθλαση, το διαχωρισμό του φωτός στα βασικά συστατικά του, ακριβώς όπως συμβαίνει με το φως που βλέπουμε μέσα από ένα πρίσμα. Το λευκό φως που έρχεται από τον ήλιο αποτελεί έναν συνδυασμό ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με ποικίλες συχνότητες. Βλέπουμε το λευκό χρώμα όταν αυτό το μείγμα συχνοτήτων φτάνει ταυτόχρονα στα μάτια μας. Όταν, όμως, τo ανθρώπινο μάτι προσλαμβάνει ένα μοναδικό κύμα από το σύνολο των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, τότε αντιλαμβανόμαστε ένα συγκεκριμένο χρώμα.

Τα κύματα με συχνότητες μεταξύ 670 και 780 THz γίνονται αντιληπτά ως αποχρώσεις του μοβ. Στο άλλο άκρο του φάσματος υπάρχουν κύματα με συχνότητες μεταξύ 400 και 480 THz, τα οποία γίνονται αντιληπτά ως αποχρώσεις του κόκκινου. Όλα τα υπόλοιπα χρώματα προέρχονται από συχνότητες ανάμεσα σε αυτές τις δύο ζώνες, ενώ ηλεκτρομαγνητικά κύματα άλλων συχνοτήτων δεν είναι καθόλου ορατά από το ανθρώπινο μάτι.

Όταν μια ακτίνα του ήλιου χτυπά ένα σφαιρικό σταγονίδιο νερού ένας μέρος της αντικατοπτρίζεται στην επιφάνεια της σταγόνας, κι ένα άλλο μέρος τη διαπερνά. Καθώς το ηλιακό φως εισέρχεται στη σταγόνα, η ηλιακή ακτίνα κάμπτεται ή διαθλάται. Η διάθλαση είναι αποτέλεσμα της επιβράδυνσης της ταχύτητας που κινείται το ηλιακό φως καθώς περνά από ένα μέσο σε ένα άλλο. Ειδικότερα, διάθλαση ονομάζεται το φυσικό φαινόμενο της εκτροπής της ευθύγραμμης τροχιάς διάδοσης που υφίστανται φωτεινά ή άλλα κύματα όταν διέρχονται από ένα διαπερατό από αυτά μέσον σε άλλο.

Δείτε εδώ ολόκληρο το άρθρο στην αγγλική γλώσσα και τη μαθηματική ανάλυση του φυσικού φαινομένου.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου