วิทยาศาสตร์เบื้องหลังสายรุ้ง

สายรุ้งเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นเมื่อแสงแดดตกกระทบละอองน้ำในอากาศ เกิดเป็นแถบสีโค้งงอที่น่าตื่นตา แต่อันที่จริงแล้ว สายรุ้งเป็นผลลัพธ์ของกฎฟิสิกส์พื้นฐานอย่างการหักเห การสะท้อน และการกระเจิงของแสงที่เรามองไม่เห็นด้วยตาเปล่าทั้งหมด

การหักเหและการสะท้อนของแสง

เมื่อแสงแดดส่องผ่านละอองน้ำในบรรยากาศ แสงจะเปลี่ยนทิศทางหรือ "หักเห" ขณะเข้าสู่หยดน้ำ จากนั้นแสงจะสะท้อนภายในหยดน้ำนั้น และหักเหอีกครั้งเมื่อออกจากหยดน้ำ กระบวนการนี้จะทำให้แสงสีขาวจากดวงอาทิตย์แยกออกเป็น 7 สีตามความยาวคลื่น ได้แก่ แดง ส้ม เหลือง เขียว ฟ้า น้ำเงิน และม่วง

มุมของสายรุ้ง

สายรุ้งจะปรากฏในมุมประมาณ 42 องศาจากแนวตรงข้ามดวงอาทิตย์ หากดวงอาทิตย์อยู่สูงเกินไปในฟ้า สายรุ้งจะไม่สามารถปรากฏให้เห็นได้ จึงมักพบสายรุ้งในช่วงเช้าหรือเย็นหลังฝนตกใหม่ ๆ ซึ่งเป็นช่วงที่แสงมีมุมตกกระทบพอดี

• แสงต้องส่องจากด้านหลังผู้สังเกตไปยังละอองน้ำ
• ละอองน้ำจะสะท้อนและหักเหแสงกลับสู่สายตา
• แต่ละสีของแสงจะโค้งออกในมุมต่างกันเล็กน้อย

สายรุ้งทุติยภูมิ

บางครั้งเราจะเห็นสายรุ้งซ้อนกันสองชั้น ชั้นที่สองเรียกว่าสายรุ้งทุติยภูมิ ซึ่งเกิดจากแสงสะท้อนภายในหยดน้ำสองครั้ง สีของสายรุ้งทุติยภูมิจะเรียงกลับด้านจากสายรุ้งหลัก และมีความสว่างน้อยกว่ามาก

สายรุ้งไม่ได้อยู่ที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งในท้องฟ้าเสมอไป แต่เกิดจากการมองเห็นแสงสะท้อนที่มุมเฉพาะระหว่างแหล่งกำเนิดแสง ละอองน้ำ และสายตาของผู้สังเกต

สายรุ้งจึงไม่ใช่สิ่งที่สามารถ "เข้าไปหา" หรือ "สัมผัสได้" เพราะมันคือภาพที่เกิดจากแสงสะท้อนกลับมายังดวงตาของเราโดยเฉพาะ และจะหายไปเมื่อเงื่อนไขของแสงและน้ำในอากาศไม่เหมาะสม วิทยาศาสตร์เบื้องหลังสายรุ้งช่วยให้เราเข้าใจว่าแม้สิ่งที่ดูมหัศจรรย์ จะมีพื้นฐานมาจากธรรมชาติและฟิสิกส์ที่สามารถอธิบายได้อย่างน่าอัศจรรย์เช่นกัน