Веселка — мабуть, найдобріше й найулюбленіше явище погоди. Вона з'являється після дощу, коли крізь хмари пробивається сонце, і небо перекреслює величезна семикольорова дуга. За цією красою стоїть елегантна фізика світла, і, зрозумівши її, починаєш дивитися на веселку ще з більшим захопленням — адже кожна така дуга насправді призначена особисто вам.

Секрет веселки — у сонячному світлі та краплях води. Біле світло Сонця лише здається безбарвним, а насправді складається з усіх кольорів спектра, змішаних докупи. Щоб побачити веселку, потрібні дві умови одночасно: у повітрі мають висіти краплі води — після дощу, у бризках водоспаду чи фонтана, — і водночас має світити сонце. Саме тому веселка так часто спалахує наприкінці літньої зливи, коли дощ ще не вщух, а хмари вже розходяться. Дізнатися, чи проясниться небо після опадів, зазвичай допомагає актуальний прогноз погоди на найближчі години.

Що відбувається в краплі

Коли промінь сонячного світла потрапляє в краплю дощу, з ним стається одразу кілька речей. На вході в краплю світло заломлюється — тобто змінює напрямок, переходячи з повітря у воду. Усередині краплі воно відбивається від задньої стінки, наче від дзеркала, і повертається назад. На виході з краплі світло заломлюється вдруге. І ось під час цих заломлень і відбувається головне диво.

Різні кольори світла заломлюються під трохи різними кутами: фіолетовий сильніше, червоний слабше. Тому біле світло, пройшовши крізь краплю, розкладається на складові кольори, немов у призмі. Кожна крапелька працює як крихітний розкладач світла, і мільярди таких крапель разом малюють у небі широку кольорову смугу. Червоний завжди опиняється зовні дуги, фіолетовий — усередині, а між ними — звичний послідовний перехід через помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний і синій.

Чому дуга і чому вона «ваша»

Веселка завжди має форму дуги, і це не випадковість. Світло виходить із крапель під певним фіксованим кутом — приблизно 42 градуси відносно лінії, що з'єднує сонце, вашу голову й краплю. Усі краплі, що посилають вам кольорове світло під цим кутом, утворюють у небі коло навколо точки, протилежної Сонцю. Зазвичай ми бачимо лише верхню частину цього кола — дугу, бо нижню відрізає лінія горизонту. А от з літака чи високої гори іноді можна побачити веселку повним колом.

Із цього випливає дивовижний факт: кожна людина бачить свою власну веселку. Оскільки дуга залежить від положення ваших очей, ваш сусід ловить світло вже від інших крапель і бачить трохи іншу веселку. Тому й «дійти до кінця веселки» неможливо: щойно ви рухаєтесь, дуга зміщується разом з вами, залишаючись на тій самій кутовій відстані.

Подвійні веселки та інші дива

Уважний спостерігач іноді помічає над яскравою основною веселкою другу, слабшу дугу. Це вторинна веселка, і в ній світло відбивається всередині крапель не один, а два рази. Через додаткове відбиття порядок кольорів у неї обернений: червоний опиняється всередині, фіолетовий — зовні. Ділянка неба між двома веселками помітно темніша за решту — її називають смугою Александра, і вона теж має чисто оптичне пояснення.

Веселки бувають різними залежно від умов. Великі краплі дають яскраву, насичену дугу з чіткими кольорами, дрібні — бліду й розмиту. Існує навіть біла, «туманна» веселка, що виникає на найдрібніших краплях туману, у якому кольори майже зливаються. А ще бувають місячні веселки — рідкісні бліді дуги, породжені яскравим світлом повного місяця замість сонячного.

Родичі веселки на небі

Веселка — не єдиний спосіб, у який вода й лід у повітрі грають зі світлом. Узимку чи високо в небі, де плавають найдрібніші крижані кристали перистих хмар, з'являється гало — світле кільце навколо сонця чи місяця. Його механізм схожий на веселчин, але світло тут заломлюється не в краплях, а в шестигранних крижинках, тому й кут інший — близько 22 градусів. Гало навколо місяця в народі здавна вважали ознакою наближення негоди, і в цьому є раціональне зерно: перисті хмари часто передують теплому фронту.

До цієї ж родини належать сонячні стовпи, паргелії — яскраві «хибні сонця» обабіч справжнього, а також вінці — кольорові кільця навколо світила крізь тонку хмарну поволоку. Усі ці явища об'єднує одне: гра сонячного чи місячного світла на воді й льоду в атмосфері. Помічати їх — приємна звичка, яка перетворює звичайний погляд у небо на маленьке відкриття й водночас допомагає краще відчувати наближення змін погоди.

Наостанок — маленька практична підказка. Оскільки веселка завжди виникає навпроти сонця, за нею можна орієнтуватися. Вранці сонце на сході, тож веселка з'явиться на заході; надвечір — навпаки. А сама її поява після дощу нерідко означає, що негода відступає й попереду прояснення. А сама її поява після дощу нерідко означає, що негода відступає й попереду прояснення. Тож наступного разу, побачивши в небі кольорову дугу, ви знатимете: це не просто гра барв, а точний оптичний механізм, який працює особисто для вас.

Веселку можна створити й самому, не чекаючи дощу. Досить у сонячний день стати спиною до сонця й розпилити воду зі шланга дрібним віялом — у бризках одразу заграє маленька домашня веселка. Той самий ефект дарують водоспади, фонтани й навіть бризки хвиль біля моря. Ці рукотворні дуги підкоряються тим самим законам, що й велика небесна веселка, і чудово показують дітям, що за красою природи майже завжди стоїть зрозуміла й елегантна фізика.