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4つの虹が同時に見える時とその条件

虹って1つ、多くても2つかしか見えないものだと思っていたのですが、3つ、多い時は4つも同時に見えることがあるそうです。知ってましたか?シングル、ダブル、トリプルでもない、クアドラプル・レインボーです。4つ葉のクローバーを見つけた者には幸運が訪れるという伝説がありますが、4つ虹のほうがなんだか御利益がありそうじゃないですか?

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虹について調べてみると、一番くっきりと目立つ虹が主虹で、それと平行に見えるのが副虹と呼ばれる2次の虹だそう。更にその2つの虹とは同心円状ではなく、少し異なる方向に飛び出しているのが反射虹の主虹反射虹の副虹です。

太陽光線などが水滴内部を通る時、光が内部で屈折して出てくる時に水滴がプリズムの役割を果たすことで見える分光スペクトルによるアーチや円の総称。大きくは以下の3つの条件によって見られる。

  • 太陽光などの光源が観測者の背後にある時
  • 雨粒、雨滴、滝、波の水飛沫など、細かな水滴が大量に空中にある時
  • (主虹の場合、)太陽光水滴観測者の3点を結ぶ角度が40度から42度になった時
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youtube.com 虹が見える条件
スペクトル

白色光の色分解で見られる色のグラデーションのこと。光は波長によって屈折、反射する角度がそれぞれ微妙に異なるため、水滴やプリズムなどを通過する際に色の分解が行われる。透明なプラスチック製品やガラス製品などを光が通過した時に見られる虹色もこれにあたる。

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wikipedia プリズムによる光線の波長分割
主虹

太陽光線などが水滴内部を通る時、光が内部で一回反射して、屈折して出てくる時に水滴がプリズムの役割を果たすことで見える光のスペクトルによるアーチや円のこと。多くの場合、一般的に単一で見える虹と言えばこの主虹のこと。複数の虹が見える場合に最も目立っている虹がこれにあたる。読み方はしゅこう、或いはしゅにじ

太陽光水滴観測者の3点を結ぶ角度が40度から42度の時に見られ、虹のアーチの色は上から順に赤橙黄緑青藍紫(せきとうおうりょくせんらんし)と、赤色が一番上に見える。

副虹

太陽光線などが水滴内部を通る時、光が内部で二回反射して、屈折して出てくる時に水滴がプリズムの役割を果たすことで見える光のスペクトルによるアーチや円のこと。読み方はふくこう、或いはふくにじ

太陽光水滴観測者の3点を結ぶ角度が51度から53度の時に見られ、色の配列は主虹とは正反対で、上から順に紫藍青緑黄橙赤(しらんせいりょくおうとうせき)となり、主虹の外側に平行に現れる

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youtube.com 副虹が見える原理
反射虹の主虹

海面、湖面などの水面に反射した光が水滴内部で反射することで見える虹。観測者の位置関係上、一般的には普通の主虹や副虹とは同心円状ではなく、少し上側(上空)に現れる。

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youtube.com 反射虹が見える仕組み
反射虹の副虹

反射虹の主虹と同じ原理で見られ、反射虹の主虹よりも更に外側に現れる。反射虹の副虹は4つの虹の中で最も弱く薄く見える虹。なぜなら、太陽光のうち、水面を反射する光はごく一部で、更に水滴内部で2回反射する必要があり、光が水滴から出てくる時には光が分散して弱まっているため

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youtube.com 主虹、副虹、反射虹(主虹)、反射虹(副虹)の4つの虹が同時見える時のイメージ


宇宙で見られる星虹

ちょっと余談ですが、虹について調べていて星虹starbow, せいこう)の存在を知りました。
星虹

光の速さ(c=299792.458 km/s)に近い速度で飛行する宇宙船から外の宇宙空間の景色を見たとき、ドップラー効果と特殊相対性理論の効果によって星の色が変化して虹色に見え、そのアーチが進行方向を中心とした同心円状に現れるという仮説。また、星は進行方向に対して前方へ移動しているように見える。

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