รุ้ง

รุ้ง

รุ้ง คือ แสงที่ปรากฏบนท้องฟ้าเป็นแถบโค้งสีต่างๆ 7 สี คือ สีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง
หรือ คือ ส่วนโค้งของแสงสีที่ปรากฏบนท้องฟ้า เกิดจากการหักเหของแสงอาทิตย์ในละอองน้ำในอากาศ (หลังฝนตก)

Corona
the set of colored rings around the sun or moon created when it shines through a thin cloud
คือ วงแหวน (ชั้นเดียว หรือ หลายชั้น) รอบดวงอาทิตย์ หรือดวงจันทร์ เกิดขึ้นเมื่อแสงส่องผ่านเมฆบาง

Halo

เรียกชื่ออื่นว่า ออรา (aura)

a circular band of colored light, visible around the sun or moon, caused by reflection and refraction of light by ice crystals in the atmosphere

คือ วงกลมแสงสีที่เกิดรอบดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ เกิดจากการสะท้อนและหักเหของแสงภายในเกล็ดน้ำแข็งที่อยู่ในชั้นบรรยากาศ

วิธีดูกลด(ฮาโล)ให้ชัดเจน  ควรปิดกั้นดวงอาทิตย์ด้วยมือ หรือวัตถุที่หาได้ใกล้มือ เมื่อน้องๆ ยืดแขนออกจนสุดแล้วกางมือออก ใช้หัวแม่มือบังดวงอาทิตย์ นิ้วที่เหลือจะกางออกเป็นมุมประมาณ 20 ถึง 25 องศา วงของกลด(ฮาโล) จะทำมุมประมาณ 22 องศา จากจุดศูนย์กลาง

เราอาจกล่าวได้ว่า "รุ้งกินน้ำเป็นการแสดงแสงสีของธรรมชาติที่น่าตื่นตาตื่นใจยิ่ง" คำว่า "รุ้งกินน้ำ" ในภาษาอังกฤษ เรียกว่า "Rainbow" ซึ่งมาจากคำย่อย 2 คำ คือ Rain+bow ซึ่งสื่อถึง "โค้งที่เกิดขึ้นเมื่อมีฝน" อย่างไรก็ตาม เราต่างก็ทราบดีว่า เราจะสามารถเห็นรุ้งกินน้ำได้ ไม่ใช่เนื่องจากฝน (ละอองน้ำ) อย่างเดียว แต่ต้องมี แสงอาทิตย์ (จากดวงอาทิตย์) ด้วย


รุ้งกินน้ำเกิดได้ที่ไหน และเมื่อใด 

• หลังฝนตก และมีแดดออก

• ถ้าเกิดรุ้งกินน้ำบนท้องฟ้า รุ้งกินน้ำจะอยู่ด้านตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์ และอยู่ด้านเดียวกับละอองน้ำ (ละอองฝน) ดังนั้น เวลาจะมองหารุ้งกินน้ำ ให้หันหลังให้ดวงอาทิตย์เสมอ

กระบวนการเกิดรุ้งกินน้ำในธรรมชาติ

• แสงเดินทางมาถึงหยดน้ำ

• แสงเกิดการหักเห เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกัน (จากอากาศสู่น้ำ) โดยแสงสีน้ำเงินจะหักเหมากกว่าแสงสีแดง

• แสงเกิดการสะท้อนภายในหยดน้ำ เนื่องจากผิวภายในของหยดน้ำ มีความโค้งและผิวคล้ายกระจก

• แสงเกิดการหักเห จากภายในหยดน้ำผ่านสู่อากาศอีกครั้ง

เมื่อดูโดยรวม มุมสะท้อนของแสงสีแดง คือ 42 องศา ในขณะที่มุมสะท้อนของ แสงสีน้ำเงิน คือ 40 องศา

                     ภาพแสดงการเกิดรุ้ง จากการหักเห และการสะท้อนของลำแสง ในหยดน้ำ


รุ้งมี 7 สี : ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด(ส้ม) แดง 

รุ้งประกอบด้วยสีมากมาย ไล่เรียงตั้งแต่สีม่วงจนกระทั่งถึงสีแดง รุ้งเกิดจากแสงอาทิตย์ จึงมีสีครบเต็มสเปคตรัม  แต่ที่บอกว่ามีเพียง 7 สี เพราะเราพูดถึงเฉพาะสีหลักๆ เท่านั้น ให้ท่องง่ายจำง่าย

รุ้งกินน้ำมีแถบสีแค่ 7 แถบเท่านั้นหรือ

ถึงแม้ว่าโดยทั่วไปแล้ว รุ้งกินน้ำจะมี 7 แถบสี ตามที่ได้พูดไปแล้วก่อนหน้านี้ แต่ถ้าสภาวะแวดล้อมเอื้ออำนวย รุ้งกินน้ำอาจมีมากกว่า 7 แถบสีได้ เช่น รุ้งซ้อน (Supernumerary Rainbow) จะมีแถบสีเขียวและม่วง เพิ่มขึ้นมาอีกได้อีก 1 คู่ หรือหลายคู่

                 รุ้งกินน้ำตัวนี้ เกิดขึ้นเมื่อเย็นวันที่ 7 สิงหาคม 2553 บันทึกภาพได้จากโรงพยาบาลสวนดอก จังหวัดเชียงใหม่

ปลายด้านซ้ายของโค้งรุ้งที่เกิดสั้นๆ ตัวนี้ จะมีแถบสีเขียว และสีม่วงจางๆ เพิ่มขึ้นต่อจากแถบสีม่วงของรุ้งกินน้ำปกติ


รุ้งกินน้ำเกิดวงใหญ่หรือเล็กขึ้นกับสิ่งต่อไปนี้

โค้งรุ้งกินน้ำจะมีขนาดใหญ่ เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใกล้ขอบฟ้า เช่น ตอนเช้า และ ตอนเย็น และจะมีขนาดเล็กลง เมื่อดวงอาทิตย์อยู่สูงจากขอบฟ้า เช่น ตอนสาย และ ตอนบ่าย

เหตุที่รุ้งกินน้ำทำไมมีสีออกแดงเวลาเย็นคือ

ในตอนเช้าและเย็น แสงจากดวงอาทิตย์ต้องเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศเป็นระยะทางที่ยาวขึ้น แสงสีฟ้าและเขียวจะเกิดการกระเจิง (scattering) คงเหลือแต่แสงสีแดง และเหลือง เป็นส่วนมาก ทำให้รุ้งมีสีออกโทนแดง

รุ้งกินน้ำเกิดเต็มวงกลมได้หรือไม่ ?

โดยปกติ รุ้งกินน้ำไม่สามารถเกิดเต็มวงได้ เนื่องจากมีพื้นดินมาบังเอาไว้ อย่างไรก็ตาม หากพิจารณาจากข้อจำกัดในการเกิดรุ้งกินน้ำ เราอาจพูดได้ว่า เราสามารถเห็นรุ้งกินน้ำเต็มวงได้ หากอยู่บนเครื่องบิน ที่บินอยู่เหนือกลุ่มของละอองน้ำ หรือ ยืนอยู่บนยอดเขา มองลงไปในหุบเขาที่มีละอองน้ำ เป็นต้น



รุ้งกินน้ำเกิดจากหลักการต่อไปนี้

รุ้งกินน้ำเกิดจากการหักเหและการสะท้อนของแสง

รุ้งกินน้ำตัวที่ 1 หรือ รุ้งปฐมภูมิ เป็นรุ้งกินน้ำโค้งที่ชัดที่สุดที่เราเห็นกันเป็นประจำ โค้งสีแดงจะอยู่บนสุด และโค้งสีม่วงจะอยู่ล่างสุด รุ้งปฐมภูมิเกิดจากการที่แสงหักเห 2 ครั้ง และสะท้อน 1 ครั้ง (หักเห-สะท้อน-หักเห)

รุ้งกินน้ำตัวที่ 2 หรือ รุ้งทุติยภูมิ เป็นรุ้งกินน้ำที่ชัดน้อยกว่า และจะเกิดอยู่เหนือรุ้งกินน้ำตัวที่ 1 โดยที่ลำดับสีของสายรุ้งจะสลับกับลำดับสีของรุ้งปฐมภูมิ คือโค้งสีแดงจะอยู่ล่างสุด และโค้งสีม่วงจะอยู่บนสุด รุ้งทุติยภูมิเกิดจากการที่แสงหักเห 2 ครั้ง และสะท้อน 2 ครั้ง (หักเห-สะท้อน-สะท้อน-หักเห)

รุ้งกินน้ำไม่ได้เกิดขึ้นทุกครั้งหลังฝนตก (มีละอองฝน) และแดดออก (มีแสงอาทิตย์) ?

ในข้อนี้ อาจเป็นที่ถกเถียงกันได้ แต่ถ้าเราอาศัยความรู้เกี่ยวกับรุ้งกินน้ำที่เราทราบดีแล้ว เราน่าจะสามารถกล่าวได้ว่า

"รุ้งกินน้ำเกิดทุกครั้งที่มีสภาพเหมาะสม (มีละอองฝน + แสงแดดส่อง) แต่เราไม่เห็นรุ้งกินน้ำ เนื่องจากเราไม่ได้อยู่ในตำแหน่งที่จะเห็นมันได้ชัดเจน"

รุ้งกินน้ำดูชัดเท่ากันทั้งตัวหรือไม่

รุ้งกินน้ำที่อยู่ใกล้พื้นดิน จะดูชัดเจนกว่ารุ้งกินน้ำตัวเดียวกันที่อยู่สูงขึ้นไป เนื่องจากรูปร่างของหยดน้ำใกล้พื้นดินมีรูปทรงที่กลมกว่า ทำให้การหักเหและสะท้อน เกิดขึ้นดีกว่า

รุ้งกินน้ำมี 2 ตัว คือ รุ้งปฐมภูมิ กับ รุ้งทุติยภูมิ 

ในธรรมชาติ เราจะเห็นรุ้งกินน้ำได้อย่างมาก 2 ตัวเท่านั้น แต่ทางทฤษฎีแล้ว เนื่องจากแสงสามารถสะท้อนมากกว่า 2 ครั้ง ในหยดน้ำ จึงสามารถทำให้เกิดรุ้งตัวที่ 3...4...5... ไปได้เรื่อยๆ ทุกครั้งที่แสงจำนวนหนึ่งหักเหออกมาจากหยดน้ำ แล้วทำให้เกิดรุ้งกินน้ำ แสงที่เหลือจะสะท้อนต่อไป และหักเหออกมา ทำให้เกิดรุ้งกินน้ำตัวต่อไป ที่มีความเข้มของแสงน้อยลง (มองเห็นได้ยากขึ้น) รุ้งตัวอื่นๆ นี้ มีรายงานว่าสามารถสร้างขึ้นได้ในห้องทดลอง

ถ้าเราดูรุ้งกินน้ำ หรือใช้กล้องถ่ายภาพรุ้งกินน้ำผ่าน polarizing filter จะเห็นรุ้งกินน้ำชัดขึ้นหรือไม่ ?

คำตอบคือใช่ และ ไม่ใช่

สำหรับรุ้งกินน้ำตัวสั้นๆ การใช้ filter ดังกล่าว จะสามารถทำให้รุ้งกินน้ำดูชัดเจนขึ้นมาก

แต่ถ้าเป็นรุ้งกินน้ำตัวยาวๆ การใช้ filter ดังกล่าว จะทำให้บางส่วนของรุ้งกินน้ำดูชัดเจนขึ้น แต่บางส่วนจะเลือนหายไปเกือบหมด หรือหมดเลยทีเดียว ที่เป็นเช่นนี้ เพราะรุ้งกินน้ำแต่ละส่วน มีระนาบของการเป็น polarization ต่างกัน

แหล่งข้อมูล
www.sci4fun.com/skyobserve/rainbow.html