Mokslo ir technologijų pasaulis

Fotografui iš Vokietijos pavyko pirmą kartą nuotraukoje įamžinti gamtoje stebėtą keturgubą vaivorykštę, praneša LiveScience.com.

Nuotraukoje matyti tik dviguba vaivorykštė, nes joje užfiksuota tik trečiaeilė (kairėje) ir ketvirtaeilė vaivorykštė (dešinėje). Jos susidarė toje dangaus pusėje, kur yra saulė, maždaug už 40 ir 45 laipsnių nuo jos. 

Trečios ir ketvirtos pakopos vaivorykštės gali susiformuoti tik toje pačioje dangaus pusėje, kur yra ir saulė. Pirminės ir antrinės vaivorykštės susiformuoja kitoje dangaus pusėje, taigi naujojoje nuotraukoje jų nematyti.

Keletas žmonių tvirtina vienu metu danguje matę tris vaivorykštes. Moksliniai pranešimai apie šį reiškinį, vadinamą trijų pakopų vaivorykštėmis, yra labai reti (per pastaruosius 250 metų užfiksuoti vos 5 atvejai), jog iki šiol dauguma mokslininkų manė, kad jos tokios pat tikros, kaip ir vaivorykštės gale laukiantis aukso puodas. 

Šias legendines optines retenybes, kurias sukelia lietaus laše tris kartus atsispindintis šviesos spindulys, galiausiai patvirtinti padėjo fotografų atkaklumas ir naujas meteorologinis modelis, pateikiantis mokslinį pagrindą joms surasti. Šis darbas aprašomas specialiame leidinio „Applied Optics“ numeryje. 

Prieš metus JAV karinio jūrų laivyno akademijos meteorologijos profesorius Raymondas Lee numatė, kada keturgubos vaivorykštės galėtų susidaryti, ir paskatino entuziastus jų vaikytis. Nors susidarančios stulbinančiai retai, trijų ir keturių pakopų vaivorykštės yra natūralus lūžimo, dispersijos ir atsispindėjimo lietaus laše produktas. Tie patys procesai sukuria visas vaivorykštes. Spindulio lūžimas įvyksta tuomet, kai pereina iš oro į vandenį arba atvirkščiai. Skirtingo bangos ilgio dedamosios laužiamos kiek kitu kampu ir taip vizualiai išsiskaido skirtingos spalvos ir susidaro vaivorykštė - toks reiškinys vadinamas dispersija.

Dauguma skirtingų bangos ilgių (kitaip tariant, skirtingų spalvų) šviesos dedamosios praeina pro kitą lietaus lašelio pusę, tačiau dalis yra atspindima. Lietaus lašo rutulio pavidalo išlinkimai sukoncentruoja šiuos atspindžius ties 138 laipsniais nuo saulės. Ši sukoncentruota šviesa yra pakankamai ryški, kad sukurtų matomą pirminę vaivorykštę. 

Dviguba vaivorykštė susidaro todėl, kad nuo antro lietaus lašo atsispindėjusios ir pirmąją vaivorykštę sukūrusios šviesos dalis dar kartą atsispindi, tad visas procesas kartojasi. Nors šviesa blankesnė, kartais ji pakankamai ryški, kad susidarytų antroji vaivorykštė, esanti visai greta pirmos.

Trečia atspindžių serija sukuria trečios pakopos vaivorykštę. Ji dar blankesnė nei antroji. Bet to, ją daug sunkiau surasti, nes ji susiformuoja aplink saulę. Tad norint ją pamatyti, reikia žiūrėti į spindinčią saulę.

Galbūt dėl to per pastaruosius 250 metų apie mokslą nusimanantys stebėtojai aprašė vos penkis trijų pakopų vaivorykščių atvejus. Susidomėjęs tokių vaivorykščių susidarymo galimybe R. Lee jų neatmetė kaip išsigalvojimų, o kruopščiai be išankstinio nusistatymo peržiūrėjo visus aprašytus atvejus ir jų aplinkybes. Jis eliminavo vieną abejotiną atvejį, o visuose likusiuose aptiko bendrų detalių. Visuose juose apibūdinamos trijų pakopų vaivorykštės, kelioms sekundėms pasirodžiusios tamsių debesų fone, už maždaug 40 laipsnių nuo ryškiai šviečiančios saulės. 

Kartu su kolega Philipu Lavenu, R. Lee pasitelkė matematinį modelį, norėdamas prognozuoti, kokioms sąlygoms esant galėtų susidaryti matoma triguba vaivorykštė. Pirmiausiai, reikėjo tamsių audros debesų ir smarkios liūties arba liūties su audra, kai susiformuoja beveik vienodo dydžio lašai. Esant šioms sąlygoms ir pro debesis švystelėjus saulei, netoliese esančių tamsių debesų fone galėtų susiformuoti triguba vaivorykštė. Kontrastuojančios spalvos leistų blankią trečios pakopos vaivorykštę pamatyti.

Kai R. Lee savo tyrimo rezultatus pernai pristatė Tarptautinėje atmosferinės optikos konferencijoje, jie įžiebė karštas diskusijas. Kai kurie mokslininkai tvirtino, kad ankstesni trijų vaivorykščių apibūdinimai buvo klaidinti ir kad trečiaeilės vaivorykštės yra per blankios, kad jas būtų galima pamatyti saulės spindesyje. Kaip dažniausiai būna, netradicinė idėja buvo sutikta skeptiškai ir su nepasitikėjimu.

Vienam konferencijos dalyviui, Vokietijos SRH Taikomųjų mokslų universiteto Heidelberge astronomui Elmarui Schmidtui neigiama auditorijos reakcija ir  pateikti liudijimai tapo iššūkiu. Apie tai jis pranešė bendraminčiams mėgėjams. Nuo to laiko Michaelis Grossmanas ir Michaelis Theusneris padarė kelias trigubų vaivorykščių nuotraukas, o vienoje užfiksavo net ir keturgubą vaivorykštę. Abi nuotraukos, kurios programine įranga apdorotos tik minimaliai, norint padidinti kontrastą, taip pat skelbiamos leidinyje „Applied Optics“.

Tą dieną, kai M. Grossmanas nufotografavo keturgubą vaivorykštę, jis prisimena pirmiausiai pamatęs dvigubą. Kai lietus sustiprėjo, jis žinojo turintis atsisukti į saulę. „Perdėčiau sakydamas, kad ją pamačiau, tačiau atrodė, kad ten kažkas yra“, – pasakojo jis.

Komentuodamas atradimą R. Lee teigė: „Tai taip pat jaudinama, kaip ir rasti naują gyvūnų ar augalų rūšį.“