Regnbåge

En regnbåge uppstår när solljuset bryts och reflekteras i vattendroppar. Solen måste alltså belysa vattendroppar för att det skall kunna bildas en regnbåge. Dropparna kan exempelvis vara regndroppar eller droppar från en vattenspridare eller ett vattenfall.

När solljuset passerar in i en vattendroppe bryts det och delas samtidigt upp i regnbågens färger. En del av det ljus som kommit i droppen reflekteras, det vill säga speglas, i droppens bortre yta, och lämnar sedan droppen samtidigt som ljusstrålen bryts ytterligare en gång. Detta är den primära regnbågen.

Strålarna träffar droppens klotformiga yta olika snett, och det kan kanske tyckas att det borde betyda att det också skulle lämna droppen åt olika håll. Emellertid sker en ansamling av ljus i en riktning. Därför har ljuset som kommer ut ur droppen större intensitet i en bestämd riktning och samtidigt är det svagare i andra riktningar.

Det är därför det bildas en regnbåge och bågens centrum ligger mitt emot solen. Om man befinner sig vid marken befinner sig regnbågens mittpunkt under horisonten. Regnbågen bildar en cirkel som ligger 42° från solens motpunkt.

Regnbågen syns inte mitt på dagen under sommaren

Ju lägre solen står på himlen ju högre blir regnbågen och vice versa.  Om solen står högre än 42° på himlen, vilket den gör mitt på dagen under sommaren, så hamnar hela regnbågen under horisonten.

Sekundär regnbåge och Alexanders band

Ljusstrålen kan även speglas två gånger inuti droppen och då uppstår ytterligare en regnbåge utanför den första. Den kallas för den sekundära regnbågen. Den sekundära regnbågen är svagare eftersom en del ljus går förlorat vid varje reflektion. Färgerna i den sekundära regnbågen ligger dessutom i omvänd ordning jämfört med den primära regnbågen.

Det solljus som reflekteras en gång i regndropparna avlänkas nedåt från den primära regnbågen. Det solljus som reflekteras dubbelt avlänkas uppåt från den sekundära regnbågen. Därför finns ett mörkare område mellan de två regnbågarna där få strålar hamnar. Detta kallas Alexanders band eller Alexanders mörka band.

Reflekterad regnbåge

En mycket säregen regnbåge kan ibland synas. Det är den reflekterade regnbågen. Solljuset som bildar den reflekterade regnbågen har då speglats i en lugn sjöyta, som inte behöver vara inom synhåll för den som ser fenomenet.

Regnbågens alla färger

Att färgerna hamnar bredvid varandra beror på att vitt solljus är en blandning av regnbågens alla färger och att de olika färgerna bryts olika mycket när ljuset passerar gränsytan mellan luft och vatten.

Ordningen mellan färgerna är alltid den samma i regnbågen. Utifrån räknat i den primära regnbågen är färgerna röd, orange, gul, grön, blå, indigo och violett. I den svagare sekundära bågen, som ligger utanför huvudbågen är ordningen den omvända.

Att färgerna kommer i den här ordningen beror på att ljus av olika våglängder bryts olika mycket av vattendropparna. Vitt solljus består av de uppräknade färgerna och rött har den längsta våglängden och violett har den kortaste.

Regnbågar i skymningen och natten

I solnedgången eller soluppgången händer det att man får syn på en röd eller rosa regnbåge. Orsaken till detta är att solen i skymningen eller gryningen kan bli väldigt röd för att andra färger då nästan helt spridits bort.

Orsaken till detta är att luftens partiklar - inte minst luftmolekylerna själva - sprider kortvågigt ljus kraftigt så att främst det långvågiga röda ljuset blir kvar. Det är för övrigt detta förhållande som gör att en klar himmel är blå. Det blå ljuset är kortvågigt och sprids därför effektivt ut över hela himlen.

I sällsynta fall kan även svaga regnbågar synas nattetid, och då är det inte solen utan månens ljus som skapar dem. Månregnbågen kan ses regniga nätter med starkt månsken och mörk natthimmel.

Månen måste vara full eller nästan full och dessutom stå relativt lågt på himlen, med regnet mittemot. Månregnbågen är oftast färglös eftersom ljuset ifråga inte är tillräckligt starkt för att aktivera färgreceptorer i våra ögon.

Tertiär regnbåge?

I den sekundära regnbågen har ljusets speglats två gånger i regndroppen. Om ljuset skulle speglas tre gånger så borde det uppstå en tertiär regnbåge.

Denna mytomspunna tertiära regnbåge skulle då vara mycket svag och befinna sig på samma sida som solen. Dessa förhållanden gör det mycket svårt eller omöjligt att med blotta ögat iaktta denna tertiära regnbåge, även om sådana uppgifter förekommer.

På senare år har man dock genom avancerad fototeknik kunnat dokumentera inte bara den tertiära regnbågen utan även en fyrdubbel och femdubbel regnbåge.