Nói đến cầu vồng thì chắc ai trong chúng ta cũng đã từng thấy. Cầu vồng mang vẻ đẹp của thiên nhiên tươi sáng. Cầu vồng còn là một mảnh kỉ niệm thời thơ ấu của nhiều người trong chúng ta. Mỗi khi trời mưa thì cầu vồng thường dễ xuất hiện nhất. Vậy tại sao có cầu vồng?
Hãy cùng giáo dục COE tìm hiểu về lời giải đáp tại sao lại có cầu vồng này nhé!
Tại sao có cầu vồng?
Cầu vồng là hiện tượng quang học tự nhiên do hình ảnh phản chiếu của ánh sáng Mặt Trời qua các giọt nước mưa trong không khí. Hiện tượng này trong vật lý được gọi là hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng.
Tại sao cầu vồng lại có 7 màu?
Cầu vồng thực chất có rất nhiều màu sắc trong đó. Nhưng mắt thường chúng ta chỉ thấy được 7 màu nổi bật là: Đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Những màu này thấy được là do khi ánh sáng chiếu qua một lăng kính. Thì các tia sáng bị bẻ cong. Còn gọi là hiện tượng khúc xạ để tạo ra một dải màu sắc gọi là quang phổ. Các tia sáng này bị bẻ cong từ ít đến nhiều theo các trình tự màu từ đỏ đến cuối cùng là tím.
Khi này các giọt nước trong không trung sẽ đóng vai trò như một lăng kính khổng lồ. Khi ánh sáng Mặt Trời chiếu qua lăng kính này thì sẽ bị bẻ cong và bị phản xạ lại và đi qua giọt nước một góc 42 độ. Từ đó tại sao chúng ta chỉ thấy cầu vồng khi quay lưng ngược lại với ánh sáng Mặt Trời và mình theo góc 42 độ.
Những hiện tượng thú vị về cầu vồng:
Cầu vồng không chỉ xuất hiện sau khi có mưa không mà chúng còn xuất hiện ở các điều kiện môi trường khác nhau nữa.
Cầu vồng đôi
Hiện tượng này chúng ta thấy cầu vồng xuất hiện vùng với một cầu vồng khác phía ngoài cầu vồng chính. Cầu vồng này có màu sắc bị đảo ngược từ trong ra ngoài so với cầu vồng phía trong. Và màu sắc mờ nhạt hơn so với cầu vồng chính.
Ở hiện tượng này rất ít xảy ra trong tự nhiên. Nhờ sự nhiễu xạ ánh sáng mà chúng ta đã thấy được các màu sắc ánh sáng ở góc 52 độ so với ánh Mặt Trời.
Khi ở góc 52 độ ta có thể thấy hiện tượng khúc xạ ánh sáng bên trong các giọt nước. Trước khi ánh sáng bị tán sắc đi ra bên ngoài. Chính vì vậy mà cầu vồng phụ này có màu sắc đảo ngược và mờ nhạt hơn so với cầu vồng chính.
Vì vậy mà khi hiện tượng vô cùng hiếm này xảy ra thì chúng ta có thể thấy được hai cầu vồng với góc 42 độ và 52 độ.
Cầu vồng xuất hiện ban đêm
Cầu vồng xuất hiện ban đêm hay còn gọi là cầu vồng mặt trăng [moonbow]. Hiện tượng này xuất hiện khi mặt trăng ở vị trí rất thấp [ ở góc chưa tới 42 độ] và mặt trăng lúc này tròn hoặc gần tròn. Ở cầu vồng này chỉ những ngày rằm mới xuất hiện bởi vì khi này ánh sáng mặt trăng mới đủ độ sáng. Khi chiếu lại từ mặt trời. Nhưng cầu vồng mặt trăng này khó quan sát hơn cầu vồng khi trời sáng. Vì điều kiện ánh sáng lúc này rất yếu.
Bằng mắt thường chúng ta chỉ thấy cầu vồng mặt trăng chỉ có màu trắng. Nhưng khi bạn sử dụng máy ảnh thì có thể thấy được đầy đủ các màu sắc mà cầu vồng này có.
Những nơi trên thế giới có thể thấy được hiện tượng hi hữu này là: Vườn quốc gia Yosemite ở California, các hòn đảo nhiệt đới ở vùng Caribbean…
Cầu vồng ở thác nước
Không cần phải đợi đến khi trời mưa hay rằm như các cầu vồng khác. Cầu vồng ở thác nước chỉ cần bạn đi đến những nơi có thác nước lớn trên thế giới đều có thể thấy chúng. Điều này xuất hiện khi các thác nước lớn đổ nước xuống với khối lượng nước cực lớn. Các tia hay hơi nước bắn lên từ thác nước gặp sự phản chiếu của ánh sáng Mặt Trời tạo nên cầu vồng. Khi này bạn có thể thấy được vẻ đẹp hút hồn của cầu vồng một cách cận cảnh.
Cầu vồng lửa
Khi nghe đến cái tên cầu vồng lửa thì ta sẽ cảm thấy nó rất lạ. Cầu vồng lửa [Circumhorizontal arc] là vầng hào quang có nhiều sắc màu xuất hiện ngang trên bầu trời. Chúng chỉ xuất hiện trong những đám mây ti và tại một số vĩ độ nhất định trên thế giới. Cầu vồng lửa chỉ được hình thành khi Mặt Trời đạt độ cao ít nhất 58 độ so với đường chân trời. Nhờ có những tinh thể băng li ti trên trời khi đi qua ánh sáng thì chúng bị tán sắc. Các đường tán sắc này song song với mặt đất. Các đám mây ti này có nhiều hình dạng nhưng khi chúng ở dạng mảnh thì giống như những ngọn lửa.
Lời kết
Với những thông tin về cầu vồng phía trên. Chắc bạn đã biết được tại sao có hiện tượng cầu vồng? Tại sao cầu vồng có 7 màu? Và những hiện tượng thú vị về cầu vồng. Cầu vồng là một trong những hiện tượng về thiên nhiên đẹp nhất mà bạn có thể quan sát ở bất cứ đâu mà bạn muốn. Để chúng mang lại cho bạn những cảm giác tuyệt vời về thị giác.
Những hiện tượng trên bầu trời như cầu vồng sau mưa, bầu trời mầu xanh hay ánh sáng đẹp khi bình minh…
+ Cầu vồng là gì?
+ Tại sao bầu trời lại có mầu xanh?
+ Tại sao nhìn thấy Mặt Trời mầu vàng?
+ Tại sao thấy bình minh và hoàng hôn có mầu đỏ?
- Ánh sáng trắng Mặt Trời bao gồm nhiều bước sóng khác nhau mà mắt người không nhận biết hết được. Khi được chiếu qua môi trường có khả năng phân tích [như một lăng kính thủy tinh] thì mỗi loại bước sóng sẽ khúc xạ khác nhau tạo thành một dải màu sắc liên tục gọi là quang phổ. Quang phổ của mặt trời qua lăng kính được phân tích thành các mầu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím tương ứng với bước sóng từ dài nhất đến ngắn nhất. Điều này đồng nghĩa với việc tần số và năng lượng của ánh sáng tím là cao nhất trong dải quang phổ khả kiến. Ngược lại, ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất, tần số thấp nhất và sẽ mang ít năng lượng nhất, ánh sáng có bước sóng càng ngắn thì càng bị tán xạ nhiều hơn và ngược lại.
+ Cầu vồng
- Khi mưa và các điều kiện phù hợp các hạt nước sẽ đóng vai trò như một lăng kính khổng lồ trên bầu trời. Ánh sáng mặt trời đi qua lăng kính này và bị tán sắc thành thành dải quang phổ mà ta nhìn thấy gọi là Cầu Vồng.
- Cầu vồng hay mống là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước mưa.
- Tùy vào số lần phản xạ mà ta có thể quan sát được số cầu vồng xuất hiện như cầu vồng bậc 1, bậc 2... Trong đó cầu vồng bậc 1 là rõ nhất [chỉ có 1 lần phản xạ nên năng lượng sáng mạnh nhất]. Thường cầu vồng nhìn thấy là cầu vồng bậc 1. Tuy nhiên đôi khi ta còn quan sát thêm được cầu vồng bậc 2 mà trật tự màu sắc lại ngược lại với cầu vồng bậc 1 và cường độ sáng yếu hơn. Giữa các cầu vồng tồn tại khoảng đai vòng tối gọi là dải Alexander.
+ Bầu trời mầu xanh - ánh sáng có bước sóng càng ngắn thì càng bị tán xạ nhiều hơn và ngược lại.
- Khi ánh sáng trắng đi vào khí quyển của Trái Đất, những ánh sáng có bước sóng dài [đỏ, cam, vàng] chịu ít ảnh hưởng của khí quyển nên tiếp tục đi xuyên qua. Nhưng một lượng lớn bước sóng ngắn [lục, lam, chàm tím] đã bị các phân tử khí hấp thụ và tán xạ ra ngoài theo rất nhiều hướng khác nhau trong bầu trời và mặt đất.
- Lúc này bầu trời là hỗn hợp của mầu xanh và tím nhưng do cấu tạo của mắt người [đồng phân dị vị] các tế bào nón trong mắt người sẽ phản ứng khi nhìn thấy hỗn hợp này thành hỗn hợp của màu xanh và trắng. Và cuối cùng, tín hiệu đưa về hệ thần kinh chỉ là màu xanh. Điều này tương tự như thủ thuật trộn màu đỏ và xanh lá để thành màu vàng vậy.
- Khi quan sát bầu trời ta thấy rằng mầu xanh đậm hơn trên đỉnh đầu và nhạt dần về phía chân trời. Hiện tượng này là do khoảng cách từ đường chân trời tới mắt quan sát xa hơn rất so với độ cao của bầu khí quyển nên ánh sáng xanh từ chân trời phải tán xạ nhiều lần làm giảm cường độ khi đến mắt nên sẽ thấy nhạt hơn.
+ Mặt trời mầu vàng:
Chùm ánh sáng trắng của Mặt Trời trên đường tới Trái Đất phải đi qua bầu khí quyển, một vài bước sóng ngắn [xanh dương hoặc tím] bị các phân tử khí hấp thụ và loại bỏ ra khỏi chùm ánh sáng trắng, phần ánh sáng còn lại tạo nên mầu vàng.
+ Bình minh và hoàng hôn mầu đỏ
Khi mặt trời bắt đầu mọc và lặn, ánh sáng cần phải đi một đoạn đường dài hơn qua không khí trước khi đến vị trí mà bạn nhìn thấy. Quãng đường này làm ánh sáng bị phản xạ và tán xạ nhiều hơn, có ít ánh sáng trực tiếp từ mặt trời tiếp cận tới vị trí của bạn, mặt trời sẽ ít phát sáng hơn. Lúc này màu sắc của mặt trời bắt đầu thay đổi từ màu vàng lúc ban ngày chuyển dần sang cam và sau đó đến đỏ.
Có hiện tượng trên bởi vì: Mặc dù lượng ánh sáng xanh vẫn bị tán xạ như lúc ban ngày nhưng bị tán xạ nhiều lần do phải xuyên qua quãng đường xa, lớp không khí dày gấp nhiều lần so với ban ngày mới tới được mắt người làm giảm cường độ. Bên cạnh đó, các bước sóng [cam, vàng] trong chùm sáng chiếu trực tiếp đến vị trí của bạn ngày một ít đi, ánh sáng đỏ ít bị tán xạ nhất được truyền thẳng đến mắt nhiều hơn. Vì vậy ta thấy bầu trời ngày càng đỏ dần lên. Sau khi Mặt Trời đã khuất sau đường chân trời, chúng ta không thấy trực tiếp ánh sáng của Mặt Trời; nhưng nếu có các đám mây trên cao, chúng sẽ phản xạ lại ánh sáng đỏ xuống mặt đất, tạo nên cảnh tượng tuyệt đẹp của hoàng hôn.