Prirodni fenomeni, kako im i sam naziv kaže mnoge zbunjuju, iako za gotovo svaki od njih nauka i te kako ima dobro objašnjenje.
Obično nakon iznenadnih letnjih kiša, kada dođe do razvedravanja i oblaci se polako počinju razmicati, sSnce se promalja i javlja se jedan od prirodnih fenomena koji mnogi sa nestrpljenjem iščekuju.
Specifičnog lučnog oblika, duga je prirodni fenomen, odnosno optička pojava koja svoj nastanak duguje nikome drugom do prirodi.
I ne samo da je u pitanju, u najmanju ruku čudesna pojava, nego i pojava koje je lepa za videti. Mnogi ljudi kada vide dugu na nebu to vide kao svojevrstan simbol nade, odnosno simbol nekih lepih događaja nakon nevremena.
Šta je duga?
Kao i za mnoge druge prirodne pojave, tako i za to kako nastaje duga i koja je to pojava nauka ima vrlo jasno objašnjenje.
Najjednostavnije bi bilo reći da do ove optičke pojave u prirodi dolazi usled lomljenja svetlosti, odnosno njenog odbijanja i raspršivanja kroz kapljice vode, koje postoje u vazduhu.
Duga na nebu najčešće se može videti nakon kiše, to jest nakon što u atmosferi postoje sitne kapljice vode, koje služe kao svojevrsne prirodne prizme kroz koje se svetlost lomi, a zatim i odbija i naravno raspršuje, stvarajući ovu fascinantnu prirodnu pojavu.
Treba imati na umu to da iako sunčeva svetlost ima širok spektar, ona izgleda kao bela. Onog trenutka kada sunčeva svetlost prodre u kapljicu vode, dolazi do njenog lomljenja. Međutim, tu se proces ne završava, već se nakon lomljenja javlja razdvajanje na sve te boje koje sadrži spektar, a što su crvena, žuta, plava, narandžasta, zelena, indigo plava i još ljubičasta boja. Upravo te boje čine spektar duginih boja.
Interesantno je pomenuti da spektar duginih boja podrazumeva uvek isti redosled, prosto zato što su to prirodni zakoni. Ljudskom oku najvidljivija je crvena, dok je recimo ljubičasta boja ona koja se smatra najmanje uočljivom.
Naravno da intenzitet boja duge i širina traka mogu varirati, a u zavisnosti kako od veličine kapljica vode kroz koje se prelama, tako isto i od ugla pod kojim dolazi do prelamanja svetlosti.
U velikoj meri visina na kojoj se pojavljuje duga na nebu zavisi od mnogo faktora, a primarno od toga koji položaj zauzima sunce. U tom smislu ako je sunce na nižoj poziciji, duga će biti na višoj. Takođe je dobro znati i to da se duga uvek javlja nasuprot suncu. Sve to dalje znači da ako je na primer sunce ispred vas, teško da ćete videti dugu, dok ako je sunce iza vaših leđa, onda će i duga biti vidljivija.
Kako nastaje duga?
Izvor svetlosti i kapljice koje će biti zaslužne za lomljenje svetlosti moraju postojati da bi se javila duga na nebu.
Dakle, do formiranja duge dolazi kako usled sunčeve svetlosti, tako isto i usled njenog prelamanja kroz kapljice kiše, odnosno vode, koje tada imaju ulogu prizme. Kroz te prizme dolazi do razdvajanja i lomljenja svetlosnih zraka, te posredno i do formiranja duginog luka.
Najpre jedan svetlosni zrak prodire u kapljicu vode, zatim se lomi i odbija se i to isključivo od zadnje strane te kapljice. Još jednom se svetlo slomi i to prilikom izlaska, kada i dolazi do razlaganja sunčeve svetlosti na spektar duginih boja. Tako u ostalom i duga na nebu postaje vidljiva.
Još je interesantnije pomenuti i to da zbog pozicije sa koje se posmatra duga, dve osobe mogu da je vide potpuno različito. Zapravo do toga dolazi zbog različitih uglova posmatranja.
Šta kaže fizika, kako nastaje duga na nebu?
Da bi se razumelo kako nastaje duga, fizika nudi objašnjenje sa aspekta zakona optike. Jednostavnije govoreći, nakon što jedan svetlosni zrak prodre u kapljicu vode, dolazi do promene pravca. Razlog za tu promenu vezan je za različite indekse prelamanja između vode i vazduha. Reč je o procesu koji fizika prepoznaje kao refrakciju, posle čega dolazi do procesa refleksije i to u unutrašnjosti jedne kapljice, nakon čega se javlja još jedno lomljenje svetlosti i to kada izlazi iz kapljice vode.
Potrebno je razumeti i kako funkcioniše prelamanje svetlosti različite talasne dužine da bi se razumelo da do tog procesa uopšte ne dolazi slučajno. Primera radi, ljubičasta boja koja ima kraće talasne dužine se vrlo često više lomi, dok crvena boja, koja je prepoznata kao boja sa najdužom talasnom dužinom, podrazumeva i najmanje lomljenje, pa je zato i najviše vidljiva. Inače, u fizici je taj proces poznat kao disperzija svetlosti.
Iako je mnogima duga na nebu magična, sasvim je jasno da fizika i te kako ima dobro objašnjenje za tu prirodnu pojavu.
Kako nastaje dvostruka duga?
Mada ne tako često, može se desiti da vidimo dve duge. Takozvana dvostruka duga podrazumeva jedan luk koji je jasniji i svetliji i drugi, koji je bleđi. Ono što je specifično kada je u pitanju dvostruka duga jeste da taj drugi luk podrazumeva i redosled boja koji je potpuno obrnut od prve, a on se formira iznad prvog luka.
Do pojave dvostruke duge dolazi zbog dodatnog odbijanja svetlosti u jednoj kapljici vode, što dovodi do pojave dodatnog spektra duginih boja.
Konkretno, kod prve duge, koja se smatra glavnom, svetlost se samo jednom odbija u unutrašnjosti kapljice pre nego što izađe na površinu. Međutim, da bi bila formirana dvostruka duga, ona druga podrazumeva da se svetlost odbija dva puta. Zahvaljujući tom dodatnom odbijanju svetlosti, dolazi do promene ugla pod kojim svetlost izlazi van kapljice, što dovodi do pojave obrnutog redosleda boja u odnosu na prvu.