رنگینکمان اگرچه بسیار جذاب است و افسانههای زیادی درباره آن شنیده‌ایم، در واقع وجود خارجی ندارد. بنابراین، دنبال انتهای آن و گنجی که وعده داده شده است، نگردید.
رنگینکمان و سایر پدیده‌های مشابه در چشم یا شاید بتوان گفت در ذهن بیننده هستند. دیدن رنگینکمان نتیجه تعامل کیهانی بین تابش خورشیدی، فیزیک نور، میلیاردها قطره آب و توانایی مغز انسان در جداسازی نور سفید به طیف مرئی است.
در گذشته، رنگینکمان به‌عنوان جسمی ملموس شناخته می‌شد ولی حالا می‌دانیم که این پدیده چشم‌اندازی ناشی از طبیعت و فیزیک است.
ناامیدکننده است، نه؟ با ما همراه باشید تا این پدیده نوری زیبا را بشناسید و دفعه بعد طور دیگری از تماشای آن لذت ببرید.
صدها سال طول کشید تا دانشمندان متوجه شدند که نور خورشید چگونه با جو تعامل می‌کند تا رنگینکمان ظاهر شود.
دانشمند بزرگ عرب، «ابن هیثم» در اواخر قرن دهم و آغاز قرن یازدهم میلادی کارهای پیشگامانه‌ای در زمینه فیزیک نور انجام داد. او آزمایش‌هایی روی پراکندگی نور انجام و پیشنهاد کرد که رنگینکمان زمانی تشکیل می‌شود که نور خورشید به سطوح مقعر ابرها برخورد می‌کند.
تقریبا در همان زمان، ریاضیدان ایرانی، «ابن سهل»، قوانین انکسار را تعریف می‌کرد.
در اوایل قرن چهاردهم، فیزیکدان آلمانی «تئودوریک فرایبرگ»، با تکیه بر آثار ابن هیثم شروع به آزمایش با فلاسک‌های آب برای شبیه‌سازی رفتار قطره‌ها کرد. او متوجه شد که نور در قطرههای آب خم می‌شود (شکست)، سپس منعکس شده و دوباره خم می‌شود.
«کمال‌الدین فارسی»، ریاضیدان برجسته ایرانی، اولین کسی بود که تشخیص داد رنگ‌های رنگینکمان از نور سفید میآید.
در سال ۱۶۲۱، «ویلبرورد اسنل»، ستاره‌شناس و ریاضیدان هلندی، قانون انکسار ابن سهل را که اکنون به‌عنوان قانون اسنل شناخته می‌شود، دوباره کشف کرد. «رنه دکارت» که هم‌دوره اسنل بود ولی مستقل از او کار می‌کرد نیز انکسار را در آب مطالعه کرد و توضیح ریاضی دقیقی برای رنگینکمان ارائه داد.
در سال ۱۶۶۶، وقتی دانشگاه کمبریج به‌دلیل شیوع طاعون تعطیل شده بود، «آیزاک نیوتن» وقت اضافی کافی داشت تا یکی از معروف‌ترین آزمایش‌های فیزیک را در خانه انجام دهد.
نیوتن در اتاقی تاریک نور خورشید را از منشوری عبور داد تا آنچه را که بعدها "طیف" نامید مطالعه کند. نیوتن نشان داد که نور سفید از همان رنگ‌های رنگینکمان تشکیل شده است که از قرمز تا بنفش تجزیه شده‌اند. کشف او نقطه اوج کار کسانی بود که قبل از او این پدیده را بررسی کرده بودند.
چهار شرط برای دیدن رنگینکمان لازم است: خورشید باید فقط تا ارتفاع معینی بالاتر از افق باشد، باید از میان ابرها بدرخشد، قطرههای باران باید در جو وجود داشته باشند و باید مستقیما جهت مخالف خورشید را نگاه کنید. اگر همه این شرطها رعایت شود، یکی از زیباترین مناظر طبیعت را خواهید دید.
وقتی خورشید ارتفاع زیادی در آسمان دارد، رنگینکمان هیچ وقت دیده نمی‌شود. این به‌دلیل زوایایی است که نور هنگام ورود به قطره باران می‌شکند، از سطح داخلی آن منعکس می‌شود و هنگام خروج از آن دوباره می‌شکند.
| برای اطلاع از مقاله ایستگاه فضایی بین‌المللی روی لینک کلیک کنید. |
نتیجه نهایی این است که نور خارج شده از قطره باید در حدود زاویه بیشینه 42 درجه متمرکز شود، رنگ‌های آن کمی پاشیده می‌شوند تا رنگینکمان اولیه را شکل دهند. این رنگینکمان انگار نقطه ضدخورشید (نقطه مقابل خورشید) را با زاویه ۴۲ درجه احاطه کرده است.
بر این اساس، خورشید باید ۴۲ درجه یا کمتر بالای افق باشد تا رنگینکمان دیده شود. اگر خورشید بالاتر باشد، شما هم باید بالاتر باشید (مثلا روی کوه یا در هواپیما) تا نور را در زاویه‌ای که از قطرههای باران بیرون میآید ببینید.
رنگینکمان معمولا به‌صورت کمانی منفرد با رنگ‌های متفاوت از قرمز در مرز بیرونی تا بنفش در داخل دیده می‌شود. رنگ قرمز را در بالای رنگینکمان می‌بینیم زیرا با کم‌ترین زاویه می‌شکند. آبی و بنفش بیشتر می‌شکنند و در پایین کمان ظاهر می‌شوند.
رنگینکمان اولیه معمولا به‌عنوان هفت رنگ توصیف می شود که با نام اختصاری ROYGBIV نشان داده می‌شود: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی، بنفش. بسته به شدت ظاهر شدن رنگینکمان، ممکن است درجه‌بندی‌های بیشتری بین هر رنگ قابل‌مشاهده باشد.
گاهی رنگین‌کمانی ثانویه بالای رنگینکمان اولیه دیده می‌شود. رنگینکمان ثانویه در اثر انعکاس اضافی در قطرههای باران ایجاد می‌شود، بنابراین تنها یک دهم رنگینکمان اولیه روشن است. همچنین، به‌دلیل تعداد بازتاب‌ها، رنگ‌ها در کمان ثانویه معکوس می‌شوند.
آسمان بین دو کمان به‌طور محسوسی تیره‌تر از آسمان بالای کمان ثانویه و زیر کمان اولیه است. این پدیده به نوار تاریک اسکندر معروف است که به نام «اسکندر افرودیسی» که آن را در قرن سوم توصیف کرد، نامگذاری شده است.
اگر شرایط درست باشد، رنگینکمان سوم نیز ممکن است بالای رنگینکمان ثانویه دیده شود که کم‌نورتر از ثانویه و بسیار نادر است. «کامیل نیکولاس فلاماریون»، اخترشناس فرانسوی، چند نوع بسیار غیرعادی دیگر را توصیف کرده است.
او در کتاب خود از مشاهده «ادموند هالی» صحبت می‌کند. هالی سه کمان را دید که یکی از آن‌ها روی رودخانه منعکس شده بود. این کمان ابتدا کمان بیرونی را قطع کرد تا آن را به سه قسمت مساوی تقسیم کند. وقتی خورشید به‌سمت افق پایین رفت، نقاط تلاقی به هم نزدیک شدند. خیلی زود فقط یک کمی دیده می‌شد و از آن‌جایی که ترتیب رنگ‌ها معکوس بود، سفید خالص از برهم‌نهی دو مجموعه تشکیل شد.
وقتی رنگینکمان را می‌بینید، چشمان شما در راس مخروطی قرار دارند که توسط پرتوهای نوری ایجاد شده است که توسط قطرههای باران از نقطه مقابل خورشید با زاویه ۴۲ درجه (از دید شما) منعکس می‌شوند.
این مخروط توسط افق بریده می‌شود، به این معنی که ناظر معمولی فقط نیمی از دایره کامل رنگینکمان را می‌بیند. دایره کامل گاهی زمانی که افق بسیار پایین‌تر است از هواپیما قابل‌مشاهده است.
اگر در حال رانندگی رنگینکمان را ببینید، به‌نظر می‌رسد که شما را دنبال می‌کند. دلیل این است که مخروط دید شما حرکت می‌کند. اگر با دوستتان هستید، هر کدام رنگینکمان شخصی خودتان را می‌بینید. مسلما، هر دو آن را به یک شکل توصیف خواهید کرد ولی مخروط دید فردی به این معنی است که تجربه شخصی خواهید داشت. این می‌تواند یک استعاره شگفت‌انگیز از فردیت باشد.
افرادی که کوررنگی شدید دارند این پدیده جوی را چطور می‌بینند؟ در شدیدترین موارد کوررنگی، فرد ممکن است فقط ۱درصد از طیف رنگ‌هایی را که برای دیگران قابل‌مشاهده است، ببیند.
برای بیشتر افرادی که کوررنگی دارند، رنگینکمان رنگ‌های کمتری دارد یا خنثی‌تر به‌نظر می‌رسد: قرمز ممکن است قهوه‌ای‌تر به‌نظر برسد و سبز ممکن است زیتونی باشد.
اگر رنگینکمان در اثر تعامل نور خورشید و قطرههای باران ایجاد می‌شود، چگونه گزارش‌های ارسطو، «آمریگو وسپوچی»، «بنجامین فرانکلین» و دیگران را درباره رنگین‌کمان‌های شبانه را توضیح دهیم؟
این افراد دچار توهم نبودند. رنگینکمان قمری یا ماه‌کمان توسط نور خورشید منعکس‌شده از ماه ایجاد می‌شود. ماه‌کمان‌ها بسیار نادر هستند زیرا ظاهر شدن آن‌ها شروط بیشتری دارد.
رنگینکمان قمری را فقط زمانی می‌توان دید که ماه کامل یا خیلی نزدیک به کامل باشد که ۱۲ یا ۱۳ بار در سال اتفاق می‌افتد. ماه کامل حدود ۴۰۰ هزار بار کم‌نورتر از خورشید است، بنابراین اگر در منطقه‌ای با آلودگی نوری هستید، شانس‌تان برای دیدن ماه‌کمان تقریبا صفر است.
درست مثل رنگینکمان در روز، ماه کامل نباید بیش از ۴۲ درجه بالاتر از افق باشد. این یعنی باید اندکی پس از طلوع ماه کامل یا مدت کوتاهی قبل از غروب آن دنبال کمان بگردید. همچنین، قطرههای آب باید در جو وجود داشته باشد. اگر همه این شرایط وجود داشته باشد، ممکن است یک کمان غول‌پیکر ضعیف در مقابل ماه کامل ببینید.
درک رنگی ما در کم، کاهش می‌یابد. مخروط‌های گیرنده رنگ در چشمان ما برای متمایز کردن رنگ‌ها به شدت نور کافی نیاز دارند. اگرچه تمام رنگ‌های رنگینکمان در ماه‌کمان وجود دارد، معمولا با چشم غیرمسلح سفید کم‌رنگ به‌نظر می‌رسد. با‌این‌حال، رنگ‌های آن در عکس پدیدار می‌شوند.
دقت کنید هاله ماه را با ماه‌کمان اشتباه نگیرید. هاله ماه دایره‌ای دور ماه است که توسط نور شکسته‌شده توسط کریستال‌های یخ تشکیل می‌شود. ماه‌کمان همیشه در سمت مقابل ماه کامل قرار دارد.
رنگینکمان از دیرباز موضوع اسطوره‌ها و داستان‌ها، هنر و موسیقی بوده است. در حال حاضر، با وجودی که ماهیت علمی آن‌ها شناخته شده است، باز هم بخشی از فرهنگ و افسانههای عامیانه باقی مانده‌اند.
حتی اگر رنگینکمان فقط در ذهن ما باشد، به‌اندازه نور خورشید و آب روی زمین واقعی است و یک ارتباط کیهانی شگفت‌انگیز را برای ما فراهم می‌کند.
