Arc-en-
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Rainbows sont optique et météorologique phénomènes qui provoquent une spectre de la lumière apparaisse dans le ciel lorsque le soleil brille sur des gouttelettes d'humidité dans l' atmosphère de la Terre . Elles prennent la forme d'un multicolore arc, avec rouge sur la partie extérieure de la arc et violettes sur la partie intérieure de la voûte. Plus rarement, un arc secondaire est considérée, ce qui est un second arc plus faible, à l'extérieur de l'arc primaire, et avec les couleurs dans l'ordre inverse, ce est-violet à l'extérieur et rouge à l'intérieur.
Un arc se étend sur un spectre continu de couleurs. Traditionnellement, cependant, la séquence est quantifié. La séquence la plus fréquemment citée et retenu, en anglais, est de Newton le septuple rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violette. " Roy G. Biv "et" Richard de York livra bataille In Vain "sont populaires mnémoniques.
Rainbows peuvent être causés par d'autres formes de l'eau que la pluie, y compris la brume, brouillard, rosée, brouillard, et la glace. En outre, arcs en ciel peuvent avoir des formes autres que l'arc (arc), y compris les rayures, cercles, ou même des flammes. (Voir arc circumhorizontal).
Visibilité
Rainbows peuvent être observés à chaque eau gouttes dans l'air et la lumière du soleil qui brille derrière une personne à faible altitude angle (sur le terrain). L'arc en ciel les plus spectaculaires se produisent affiche lorsque la moitié du ciel est encore noir avec vidange nuages et l'observateur est à un endroit avec ciel clair en direction du Soleil Le résultat est un arc en ciel lumineux qui contraste avec l'arrière-plan sombre.
L'effet arc en ciel est aussi communément vu près cascades ou fontaines. franges de l'arc sont parfois visibles sur les bords de nuages en contre-jour et en tant que bandes verticales lointain pluie ou virga. L'effet peut également être créé artificiellement par dispersion de gouttelettes d'eau dans l'air au cours d'une journée ensoleillée. Rarement, un moonbow, arc en ciel lunaire ou la nuit -temps arc en ciel, peut être vu sur les nuits de pleine lune fortement. Comme humaine la perception visuelle des couleurs est trop faible en basse lumière, moonbows sont souvent perçus comme étant blanc.
Il est difficile de photographier l'arc complet d'un arc en ciel, comme cela nécessiterait un angle de vue de 84 °. Pour un 35 mm de caméra, une lentille avec une longueur focale de 19 mm ou moins objectif grand-angle seraient nécessaires. Du avion, on a l'occasion de voir tout le cercle de l'arc en ciel, avec l'ombre de l'avion dans le centre. Ce phénomène peut être confondu avec le gloire, mais une gloire est généralement beaucoup plus petits, ne couvrant que 5 ° -20 °.
L'explication scientifique
L'apparence de l'arc en ciel est causée par dispersion de la lumière du soleil car il passe par des gouttes de pluie. La lumière est le premier réfracté lorsqu'il pénètre dans la surface de la goutte de pluie, réfléchie par l'arrière de la goutte, et à nouveau réfractée lorsqu'elle quitte la goutte. L'effet global est que la lumière incidente est réfléchie sur une large gamme de angles , avec de la lumière la plus intense à un angle de 40 ° -42 °. L'angle est indépendante de la taille de la goutte, mais ne dépend de sa indice de réfraction. L'eau de mer a un indice de réfraction plus élevé que l'eau de pluie, de sorte que le rayon d'un «arc-en-embruns est inférieure à un véritable arc en ciel. Ceci est visible à l'œil nu par un défaut d'alignement de ces arcs.
Le montant par lequel la lumière est réfractée dépend de sa longueur d'onde, et donc de sa couleur. La lumière bleue (longueur d'onde plus courte) est réfracté à un plus grand angle que la lumière rouge, mais parce que la zone de l'arrière de la gouttelette a un point focal à l'intérieur de la goutte, le spectre lui-même traverse, et donc la lumière rouge apparaît haut dans le ciel, et forme la couleur extérieure de l'arc en ciel. Contrairement à la croyance populaire, la lumière à l'arrière de la goutte d'eau ne subit pas réflexion interne totale et un peu de lumière ne émergent de l'arrière. Cependant, la lumière venant par l'arrière de la goutte de pluie ne crée pas un arc entre l'observateur et le soleil parce spectres émis à l'arrière de la goutte de pluie ne ont pas de maximum d'intensité, que les autres arcs en ciel visibles font, et donc le mélange des couleurs ensemble plutôt que de former un arc en ciel.
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Un arc en ciel ne existe pas réellement à un endroit particulier dans le ciel. C'est un illusion d'optique dont la position apparente dépend de l'emplacement de l'observateur et la position du soleil. Toutes les gouttes de pluie réfractent et reflètent la lumière du soleil de la même manière, mais seulement la lumière de quelques gouttes de pluie atteint l'œil de l'observateur. Cette lumière est ce qui constitue l'arc en ciel pour cet observateur. La position d'un arc-en-ciel est toujours dans le sens opposé du Soleil par rapport à l'observateur, et l'intérieur est toujours légèrement plus lumineux que l'extérieur. L'arc est centré sur l'ombre de la tête de l'observateur, ou plus exactement à la point antisolaire (qui est en dessous de la horizon pendant la journée), apparaissant à un angle de 40 ° -42 ° à la ligne entre la tête de l'observateur et son ombre. En conséquence, si le soleil est supérieure à 42 °, puis l'arc en ciel est sous l'horizon et ne peut être considéré comme il ne sont généralement pas des gouttes de pluie suffisantes entre l'horizon (ce est: la hauteur des yeux) et le sol, de contribuer. Exceptions se produisent lorsque l'observateur est élevé au-dessus du sol, par exemple dans un avion (voir ci-dessus), au sommet d'une montagne, ou au-dessus d'une cascade.
Variations
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Parfois, une seconde, gradateur, et plus épais arc secondaire est perçue hors de l'arc primaire. Rainbows secondaires sont causés par une double réflexion de la lumière solaire à l'intérieur des gouttes de pluie, et apparaissent à un angle de 50 ° -53 °. À la suite de la seconde réflexion, les couleurs d'un arc secondaire sont inversées par rapport à l'arc primaire, avec du bleu à l'extérieur et rouge à l'intérieur. La zone sombre de ciel éteint située entre les arcs primaires et secondaires est appelé La bande de Alexander, après Alexandre d'Aphrodise, qui a décrit le premier.
Un troisième, ou tertiaire, arc en ciel peut être vu en de rares occasions, et quelques observateurs ont rapporté avoir vu rainbows quadruples dans lequel un arc extérieure faible avaient un aspect ondulant et palpitante. Ces arcs semblent sur le même côté du ciel que le Soleil, ce qui les rend difficiles à repérer. Un type de rainbow tertiaire porte avec elle l'apparition d'un arc-en-secondaire immédiatement à l'extérieur de l'arc primaire. L'arc externe rapprochées a été observé pour former dynamiquement en même temps que le plus à l'extérieur (tertiaire) arc disparaît. Au cours de ce changement, les deux arcs restants ont été observés à se fondre dans une bande de lumière blanche avec une bande intérieure et extérieure rouge bleu. Cette forme particulière de rainbow doublé ne est pas comme la double arc classique due à la fois à l'espacement des deux arcs et que les deux arcs part positionnement de couleur normale identiques avant de fusionner. Avec les deux arcs, la couleur intérieure est bleu et la couleur extérieure est rouge.
Ordre supérieur arcs en ciel ont été décrits par Felix Billet (1808-1882) qui a représenté positions angulaires jusqu'à 19 ème -Commander arc en ciel. Un motif qu'il a appelé "rose" . En laboratoire, il est possible d'observer d'ordre supérieur arcs en ciel en utilisant très lumineux et bien lumière collimatée produite par des lasers . Un arc-en-sixième ordre a été observé par K. Sassan en 1979 en utilisant un HeNe faisceau laser et une goutte d'eau de suspension. Jusqu'à 200 e -order arc a été rapporté par Ng et al. en 1998 en utilisant un procédé similaire, mais un faisceau laser à ions argon.
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Rainbows surnuméraires
Un arc-en surnuméraire est un phénomène rare, composé de plusieurs arcs en ciel faibles sur le côté intérieur de l'arc primaire, et très rarement aussi en dehors de l'arc en ciel secondaire. Rainbows surnuméraires sont légèrement détaché et avoir des bandes de couleurs pastel qui ne correspondent pas au modèle habituel.
Il ne est pas possible d'expliquer leur existence en utilisant géométriques classiques optique . Les arcs en ciel alternant faibles sont causées par interférence entre les rayons de lumière suivants chemins légèrement différents avec des longueurs variant légèrement dans les gouttes de pluie. Certains rayons sont en phase se renforcent mutuellement par le biais interférence constructive, la création d'une bande brillante; d'autres sont en opposition de phase par jusqu'à une demi-longueur d'onde, se annuler mutuellement par interférence destructive, et la création d'un vide. Étant donné les différents angles de réfraction pour les rayons de différentes couleurs, les motifs d'interférence sont légèrement différentes pour les rayons de couleurs différentes, de sorte que chaque bande brillante se différencie de couleur, la création d'un arc-en-miniature. Rainbows surnuméraires sont le plus clair quand les gouttes de pluie sont de petite taille et de taille similaire. L'existence même d'arcs surnuméraires était historiquement une première indication de la vague nature de la lumière, et la première explication n'a été fournie par Thomas Young en 1804 .
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D'autres variantes de l'arc sont produites lorsque la lumière du soleil se reflète sur un plan d'eau. Où le soleil se reflète sur l'eau avant d'atteindre les gouttes de pluie, il produit un arc en ciel de réflexion. Un tel arc part les mêmes extrémités que un arc en ciel normale mais englobe beaucoup plus arc quand tout cela est visible. Les deux arcs en ciel de réflexion primaires et secondaires peuvent être observés.
Un arc en ciel réfléchie est produite lorsque la lumière qui a d'abord été réfléchie par un corps plus grand de l'eau reflète alors gouttes de pluie à l'intérieur avant d'atteindre l'observateur. [Voir http://www.eo.ucar.edu/rainbows/rnbw8.gif]
Une autre variante arc-like est produit lorsque la lumière du soleil est réfléchie par les nuages. L'arc en ciel de feu ou arc circumhorizontal peut parfois être vu dans les nuages cirrus avec cristaux de glace (normalement au moins 6 km au dessus du niveau de la mer) et avec le soleil au moins 58 ° au-dessus de l'horizon.
Histoire scientifique
Dans la Chine Dynastie des Song (960-1279), une polymathic Fonctionnaire érudit nommé Shen Kuo (1031-1095) a émis l'hypothèse, comme un certain Sun Sikong (1015-1076) avait fait avant lui qui ont été formés par des arcs en ciel un phénomène de la lumière du soleil rencontrer gouttelettes de pluie dans l'air. Paul Dong écrit cette explication Shen de l'arc comme un phénomène de réfraction atmosphérique "est fondamentalement en accord avec des principes scientifiques modernes."
Le Persan astronome, Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311) a donné une explication assez précise du phénomène arc en ciel. Cela a été élaboré par son élève, Kamal al-Din al-Farisi (1260-1320), qui a donné une explication plus mathématiquement satisfaisante de l'arc en ciel.
Dans l'Europe , le travail de Robert Grosseteste sur la lumière a été poursuivi par Roger Bacon, qui a écrit dans son Opus Majus de 1268 sur les expériences avec la lumière brille à travers des cristaux et des gouttelettes d'eau montrant les couleurs de l'arc en ciel. Théodoric de Freiberg est également connu pour avoir donné une explication théorique précise de deux arcs en ciel primaires et secondaires en 1307. Il a expliqué l'arc primaire, notant que "lorsque le soleil tombe sur gouttes individuelles de l'humidité, les rayons subissent deux réfractions (sur l'entrée et la sortie) et une réflexion (à l'arrière de la goutte) avant la transmission dans l'oeil de l'observateur ». Il a expliqué l'arc en ciel secondaire à travers une analyse similaire impliquant deux réfractions et deux réflexions.
Descartes 1637 traité, Discours de la méthode, en outre avancé cette explication. Sachant que la taille des gouttes de pluie ne semble pas affecter l'arc en ciel observée, il expérimente avec des rayons de lumière passant à travers une grande sphère de verre rempli d'eau. En mesurant les angles que les rayons ont émergé, il a conclu que l'arc primaire a été causée par une réflexion interne à l'intérieur de la goutte d'eau unique et que un arc secondaire pourrait être causée par deux réflexions internes. Il a appuyé cette conclusion avec une dérivation de la loi du réfraction (la suite, mais indépendamment de, Snell) et calculés correctement les angles pour les deux arcs. Son explication des couleurs, cependant, a été basée sur une version mécanique de la théorie traditionnelle que les couleurs ont été produites par une modification de la lumière blanche.
Isaac Newton a été le premier à démontrer que la lumière blanche est composée de la lumière de toutes les couleurs de l'arc en ciel, qui un verre prisme pourrait séparer dans le spectre complet de couleurs, en rejetant la théorie que les couleurs ont été produites par une modification de la lumière blanche. Il a également montré que la lumière rouge se réfracte moins de lumière bleue, qui a conduit à la première explication scientifique des principales caractéristiques de l'arc en ciel. Théorie corpusculaire de Newton de lumière était incapable d'expliquer arcs surnuméraires, et une explication satisfaisante n'a pas été trouvé jusqu'à ce Thomas Young réalisé que la lumière se comporte comme une onde sous certaines conditions, et peut interférer avec elle-même.
Des travaux de Young a été affiné dans les années 1820 par Biddell George Airy, qui explique la dépendance de l'intensité des couleurs de l'arc sur la taille des gouttelettes d'eau. Descriptions physiques modernes de l'arc en ciel sont basés sur Diffusion de Mie, ouvrage publié par Gustav Mie en 1908. Les progrès dans les méthodes de calcul et de la théorie optique de continuer à conduire à une meilleure compréhension des arcs en ciel. Par exemple, Nussenzveig fournit un aperçu moderne.
Culture
Religion et mythologie
L'arc en ciel a une place dans la légende grâce à sa beauté et la difficulté historique pour expliquer le phénomène.
Dans la mythologie grecque , l'arc en ciel a été considéré comme un chemin fait par un messager ( Iris) entre la Terre et le Ciel. En La mythologie chinoise, l'arc en ciel était une fente dans le ciel scellé par Déesse Nüwa utilisant des pierres de cinq couleurs différentes. Dans la mythologie hindoue , l'arc en ciel est appelé Indradhanush, signifiant la proue Indra, le Dieu de la foudre et tonnerre. Dans la mythologie nordique , un arc en ciel appelé le Bifröst pont relie les domaines de Asgard et Midgard, maisons des dieux et des hommes, respectivement. Les Irlandais cachette secrète de lutin pour son pot de l'or est généralement dit être à la fin de l'arc en ciel. Cet endroit est impossible à atteindre, parce que le ciel est un effet d'optique qui dépend de l'emplacement du spectateur. Lors de la marche vers la fin d'un arc en ciel, elle se déplacera plus loin.
Après Déluge de Noé, la Bible rapporte que l'arc en ciel a gagné signification que le signe de la promesse de Dieu que la vie terrestre ne serait plus jamais détruite par les inondations (Genèse 9,13 à 15):
Je ai mis mon arc dans les nuages, et il sera un signe d'alliance entre moi et la terre. Lorsque je fais venir des nuages sur la terre et l'arc est vu dans les nuages, je me souviendrai de mon alliance qui est entre moi et vous et tout être vivant de toute chair; et les eaux ne deviendront plus un déluge pour détruire toute chair.
Une autre ancienne représentation de l'arc en ciel est donnée dans le Épopée de Gilgamesh : l'arc en ciel est le «collier de pierres précieuses de la Grande Mère Ishtar "qu'elle soulève dans le ciel comme une promesse qu'elle" ne oubliera jamais ces jours de la grande inondation "qui a détruit ses enfants. ( L'épopée de Gilgamesh , Tablet Eleven)
Puis est arrivé Ishtar. Elle souleva le collier de grands joyaux que son père, Anu, avait créé pour lui plaire et lui dit: "dieux célestes, aussi sûrement que ce collier de pierreries pend sur mon cou, je ne oublierai jamais ces jours de la grande inondation. Que tous des dieux sauf Enlil viennent à l'offre. Enlil ne peut pas venir, car sans raison, il fit sortir le déluge qui a détruit mon peuple ".
Art
L'arc en ciel se produit souvent dans les peintures. Foire ceux-ci ont une signification symbolique ou programmatique (par exemple, Albrecht Dürer Melancholia I). En particulier, l'arc en ciel apparaît régulièrement dans l'art religieux (par exemple, Noé de Joseph Anton Koch Thanksoffering). Paysagistes romantiques tels que Turner et Constable étaient plus préoccupés par l'enregistrement des effets fugaces de lumière (par exemple, l'agent de La cathédrale de Salisbury depuis les jardins). Autres exemples notables apparaissent dans le travail de Hans Memling, Caspar David Friedrich, et Peter Paul Rubens .
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Littérature
L'arc en ciel inspire métaphore et comparaison. Virginia Woolf dans To the Lighthouse souligne le caractère éphémère de la vie et la mortalité de l'homme à travers la pensée de Mme Ramsey,
- "Il était tout aussi éphémère que un arc en ciel"
De Wordsworth 1802 poème " Mon cœur bondit quand je vois The Rainbow "commence:
- Mon cœur bondit quand je vois
- Un arc en ciel dans le ciel:
- Ainsi était-il lorsque ma vie a commencé;
- Ainsi est-il maintenant, je suis un homme;
- Ainsi soit-il quand je vais vieillir,
- Ou laissez-moi mourir! ...
Le newtonienne déconstruction de l'arc en ciel est dit avoir provoqué John Keats se lamenter dans son 1820 poème " Lamia ":
- Ne pas tous les charmes volent
- Au simple toucher de la philosophie froid?
- Il y avait un arc en ciel dans le ciel une fois terrible:
- Nous savons sa trame, sa texture; elle est donnée
- Dans le catalogue sourd des choses communes.
- Philosophie va couper les ailes d'un ange,
- Conquérir tous les mystères par la règle et la ligne,
- Vider l'air hanté, et le mien gnomed -
- Unweave un arc en ciel
Contrairement à cela est Richard Dawkins; parler de son livre Unweaving the Rainbow:
- "Mon titre est de Keats, qui croyait que Newton avait détruit toute la poésie de l'arc-en le réduisant aux couleurs du prisme. Keats aurait difficilement pu être plus faux, et mon but est de guider tous ceux qui sont tentés par une vue similaire, à la conclusion opposée. La science est, ou devrait être, l'inspiration pour une grande poésie. "
Drapeaux
Historiquement, un drapeau arc-en-a été utilisé dans l'allemand Guerre des Paysans au 16ème siècle comme un signe d'une nouvelle ère, d'espoir et de changement social. Drapeaux arc ont également été utilisés comme un symbole de la Coopérative mouvement; comme un symbole de paix, en particulier dans l'Italie ; pour représenter la Tawantin Suyu ou Inca territoire, le Pérou et l'Équateur ; pqr Communautés druzes dans le Moyen-Orient ; et par le Oblast autonome juif. L'arc en ciel apparaît sur le Drapeau de fierté gaie, conçu par Gilbert Baker pour la célébration et aujourd'hui Gay Freedom 1978 San Francisco, il est souvent utilisé pour représenter les entreprises ou les districts LGBT-friendly.
Le lieu de l'indigo
Tous les Roy G. Biv mnémoniques suivent la tradition d'inclure la couleur indigo entre bleu et violette. Newton à l'origine (1672) nommé seulement cinq couleurs primaires: rouge, jaune, vert, bleu et violette. Seulement plus tard, at-il introduire orange et indigo, donnant sept couleurs par analogie avec le nombre de notes dans une échelle musicale. Certaines sources omettent maintenant l'indigo, car ce est une couleur tertiaire et en partie en raison de la faible capacité des êtres humains à distinguer les couleurs dans la partie bleue du spectre visuel.
Il ya aussi des preuves que l'utilisation de Newton sur la carte bleu et l'indigo termes aux teintes modernes cyan et bleu respectivement.
Depuis arcs sont composés d'un spectre presque continu, différentes personnes, notamment à travers différentes cultures, d'identifier les différents nombres de couleurs arc en ciel.
