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☆わぴちゃんのブログです☆
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■虹【にじ】
別名 ---
英名 rainbow
※雨あがり、太陽と反対側の空にできる、七色のアーチ。
わぴちゃん流遭遇率・・・★★☆☆☆
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▲夏の夕方現れた虹（2004年7月30日・千葉県野田市）
虹（rainbow）は、その美しさから古代文化では「天国への架け橋」と言われています。
一般によく見られる1本のアーチ状の虹は
気象学的には主虹（primary rainbow）と呼ばれています。
また、その外側に外側が紫、内側が赤の虹が見えることがあり、
それを副虹（secondary rainbow）と言います。
▲明るい主虹の外側にもう1本。うすい副虹が出ています。
【上・写真／下・解析図】（2005年5月18日・千葉県野田市）
主虹と副虹は、色のスペクトルの向きが逆になります。
◆◆虹のできるメカニズム
虹の理論は17世紀にデカルトという人によって発表されました。
その、デカルトの虹の理論をちょっと見てみましょう。
太陽光が水滴にぶつかった場合、大抵は反射、屈折を繰り返して
さまざまな方向へ発散していきます。発散してしまうため何も見えません。
しかし、水滴の中心軸からの距離bによっては特定の角度で収束（光が集まる）のです。
ちょっとエクセルで数値実験をしてみます。
雨粒の半径Rを1ミリ。屈折率を仮にn=1.332とします。
その他、入射角を「i」、反射角を「r」とします。
まず、角θ1、角θ2は、スネルの法則より、
入射角i・反射角rとの間に
◆θ1 = 4r - 2i
◆θ2 = 180 - ( 6r - 2i )
の関係があります。
また、水滴の中心軸からの距離bと屈折率nと、入射角・反射角の関係を
スネルの法則から次のようになります。
◆sin( i ) = b/R 今、R=1なので、 sin( i ) = b
◆sin( r) =b/n
逆関数を取ると、
◆i = arcsin( b )
◆r = arcsin( b/n )
今、bとnの値は分かっているので、エクセルで次の関数を組めば
θ1とθ2が求まります。
◆θ1
=ROUND(4*DEGREES(ASIN(「bの数値セル」/1.332))
-2*DEGREES(ASIN(「bの数値セル」)),2)
◆θ2
=ROUND(180-(6*DEGREES(ASIN(「bの数値セル」/1.332))
-2*DEGREES(ASIN(「bの数値セル」)),2)
この数式を用いてエクセルで計算し、グラフを書くと次のようになります。
主虹にかかわるθ1は約42度付近、副虹にかかわるθ2は約51度付近で収束しています。
すなわち、
◆主虹は「2回の屈折と1回の反射」で光の集まる約42度付近で発生する。
◆副虹は「2回の屈折と2回の反射」光の集まる約51度付近で発生する。
ということになりますね。
◆◆虹の色のひみつ
虹の色は外側から「赤・オレンジ・黄色・緑・青・藍色・紫色」というのは有名ですね。
「七色の虹」とよく言われますが、教科書で虹が7色と書かれているのは日本だけで、
国によって虹の色はちがうようです。
例えば、アメリカ・イギリスでは6色、ドイツでは5色、アフリカにいたっては2〜3色と
言われており、だいぶちがうようです。
実際に虹を目にしても、7色全部見えたという方は少ないのではないでしょうか？
虹は太陽光の目に見える可視光線の部分が波長の長さ順に並んでいるだけなので、
ここから赤、ここからオレンジという不連続的な分かれ方はしておらず、
赤から紫に向かって連続的なグラディエーションを描いているのです。
だから、「虹の色は何色？」と聞かれたら、「無限大にあるよ！」と答えるのが
科学的には正しいのかもしれませんね。
◆◆いろいろな虹
夏の水田で、地面付近に小さな水滴が集まった場合、
地面すれすれに平行な虹を見ることができます。
これを水平虹といいます。
虹の足の部分しか見えず、短い縦の虹になることがあります。
これは株虹と呼ばれています。虹の上の部分は雲に隠れているという説もあります。
また、虹のまわりにたくさんの虹がごちゃごちゃくっついて見えることがあり、
それは過剰虹と呼ばれています。
▲通常の虹のスペクトルが何度も繰り返されている過剰虹（2005.5.18）
過剰虹の成因は「光の干渉」です。
CDの表面にたくさんの虹が見える・・・のとおんなじです。
月の光が水滴にぶつかり虹となることがあり、それを月光虹またはムーンボウと言います。
いずれも、結構珍しい現象でまだ写真を撮ることができていません（ノ_・。）
環天頂アークは逆さ虹と呼ばれていますが、
虹ではなくハロの仲間です
▲「逆さ虹」と呼ばれる環天頂アーク（2005年9月28日・千葉県野田市）
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