رنگین‌کمان سرسو
رنگین‌کمان سَرسو، که رنگین‌کمان وارونه یا کمان دور سرسو ( به انگلیسی: Circumzenithal arc) نیز نامیده می‌شود. یک پدیده نوری است که از لحاظ ظاهری شبیه رنگین‌کمان است، اما متعلق به خانواده هاله‌های ناشی از شکست نور خورشید از طریق بلورهای یخ به جای قطرات باران، در ابرهای پرسا یا پرساپوشنی است. قوس در فاصله قابل توجهی (تقریباً ۴۶ درجه) بالاتر از خورشید مشاهده شده قرار دارد و حداکثر یک چهارم دایره‌ای است که مرکز آن سرسو است. به آن «لبخند در آسمان» نیز گفته می‌شود، اولین برداشت از آن یک رنگین‌کمان وارونه است. رنگین‌کمان سرسو (CZA) یکی از درخشان‌ترین و خوشرنگ‌ترین اعضای خانواده هاله است. رنگ‌های آن، از بنفش در بالا گرفته تا قرمز در پایین، از رنگین‌کمان خالص‌تر هستند زیرا همپوشانی بسیار کمتری در شکل‌گیری آنها وجود دارد.
توزیع شدت در امتداد رنگین‌کمان سرسو، نیاز به در نظر گرفتن چندین اثر دارد: دامنه‌های بازتاب و انتقال فرنل، تضعیف جو، پراکندگی رنگی (یعنی عرض کمان)، پراکندگی زاویه‌ای سمت (دسته‌بندی اشعه) و محدودیت‌های هندسی. در نتیجه، رنگین‌کمان سرسو وقتی در حدود ۲۰ درجه خورشید مشاهده می‌شود، درخشان‌ترین حالت را دارد.
برخلاف آگاهی عمومی، رنگین‌کمان سرسو پدیده‌ای نادر نیست، اما از آنجا که بالای سر آنها اتفاق می‌افتد، از آن ناآگاه هستند. وقتی خورشید کاذب قابل مشاهده است ارزش دارد به دنبال این پدیده هم باشیم، زیرا همان نوع بلورهای یخی که باعث آنها می‌شود (منشورهای شش‌ضلعی صفحه‌ای شکل در جهت افقی) مسئول رنگین‌کمان سرسو هم هستند.
شکل‌گیری
نوری که رنگین‌کمان وارونه را تشکیل می‌دهد از طریق سطح صاف و بالای آن وارد یک بلور یخ می‌شود و از طریق یک سطح کناری منشور خارج می‌شود. شکست نور خورشید که تقریباً موازی است از طریق یک منشور ۹۰ درجه، جدایی گسترده رنگ و خلوص رنگ را به وجود می‌آورد. این پدیده تنها زمانی تشکیل می‌شود که خورشید در ارتفاع کمتر از ۳۲٫۲ درجه باشد. رنگین‌کمان وارونه زمانی درخشان‌تر است که خورشید در ۲۲ درجه بالاتر از افق قرار دارد، که باعث می‌شود نور خورشید در حداقل زاویه انحراف وارد بلورها شود و از آنها خارج شود. پس از آن نیز شعاع حدود ۲۲ درجه، پهنای ۳ درجه است. شعاع رنگین‌کمان وارونه بسته به ارتفاع خورشید بین ۳۲٫۲ درجه و ۰ درجه متغیر است. به سمت هر دو حالت افراطی ناپدید می‌شود. وقتی خورشید بالاتر از ۳۲٫۲ درجه مشاهده می‌شود، نور از قسمت سطح پایین بلورها خارج می‌شود و دایره پارهلیک تقریباً بی‌رنگ را ایجاد می‌کند. از آنجا که این پدیده همچنین مستلزم آن است که بلورهای یخ دارای جهت‌گیری مشترکی باشند، تنها در صورت عدم تلاطم و بالا یا پایین شدن جریانات هوا قابل دیدن است.
رنگین‌کمان سَرسوی ماهتاب
مانند همه هاله‌ها، رنگین‌کمان سَرسو می‌تواند توسط نور ماه و بهتر از آن خورشید ایجاد شود، اولی به عنوان رنگین‌کمان سَرسوی ماهتاب شناخته می‌شود. وقوع آن نادرتر از نوع خورشیدی است، زیرا به روشنایی کافی ماه نیاز دارد، که فقط در مورد ماه کامل اتفاق می‌افتد.
رنگین‌کمان سَرسوی ساختگی
یک آزمایش با شیشه آب (حداقل از سال ۱۹۲۰، یا حتی طولانی‌تر شناخته می‌شود، تصویر سمت چپ) برای ایجاد یک رنگین‌کمان سَرسوی ساختگی استفاده می‌شود.
با روشن کردن سطح بالای مرز آب و هوا در یک زاویه کم، در یک لیوان استوانه‌ای کاملاً پر از آب، نور در آب می‌شکند. لیوان باید در لبه میز قرار گیرد. انکسار دوم در سطح کناری لیوان، یک پرتوی اریب از شکست نور ایجاد می‌کند. هنگامی که میانگین چرخشی در نظر گرفته می‌شود، شکست نور کلی معادل شکست از طریق یک بلور صفحه‌ای شش‌ضلعی ایستاده‌است.
سپس یک رنگین‌کمان سرسوی ساختگی بر روی زمین نمایان می‌شود. هاله‌های ساختگی دیگری را می‌توان با روش‌های مشابه ایجاد کرد.
جستارهای وابسته
- هاله
- خورشید کاذب
- ابرهای رنگین‌تاب
- رنگین‌کمان افق
- ابر استراتوسفری قطبی
- هاله محیطی
- هاله ۲۲ درجه‌ای
منابع
- ↑ "Mémoire sur les halos et les phénomènes optiques qui les accompagnent", J. de l' École Royale Polytechnique 31(18), 1-270, A. Bravais, 1847
- ↑ "Frequency analysis of the circumzenithal arc: Evidence for the oscillation of ice-crystal plates in the upper atmosphere," J. Opt. Soc. Am. 69(8), 1119–1122 (1979)
- ↑ "Artificial circumzenithal and circumhorizontal arcs", M. Selmke and S. Selmke, American Journal of Physics (Am. J. Phys.) Vol. 85(8), p.575-581 link
- ↑ "Circumzenithal Arc". www.atoptics.co.uk.
- ↑ "CZA - Effect of solar altitude". www.atoptics.co.uk.
- ↑ Stokel-Walker, Chris (18 January 2016). "Who, What, Why: How common are upside-down rainbows?". BBC News Online. Retrieved 18 January 2016.
- ↑ "OPOD - Lunar Circumzenithal Arc". www.atoptics.co.uk.
- ↑ Gilbert light experiments for boys - (1920), p. 98, Experiment No. 94 link
- ↑ Practical Education Vol. 1, Maria Edgeworth and Richard Lovell Edgeworth 1798, London, p.55-56 link, (misidentified as a rainbow): "S-, a little boy of nine years old, was standing without any book in his hand, and freely idle; he was amusing himself with looking at what he called a rainbow upon the floor: [...] The sun shone bright through the window; [...] At last he found, that when he moved the tumbler of water out of the place where it stood, his rainbow vanished. [...] immediately observed, that it was the water and the glas together that made the rainbow. [...]"
- ↑ Leonardo Da Vinci, Anatomical drawings at Windsor, folio 118r, ca 1508 link