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2019年10月 8日 (火)

反射虹

↓朝日新聞の記事です。
https://www.asahi.com/articles/ASM9V5WV1M9VULBJ011.html
空を彩るV字模様、湖上に反射虹、副虹現れる(2019年10月3日13時04分)

★会員でなくても読めると思いますので、まず見に行ってください。すごい写真を見ることができます。
もしリンク切れになっていたら「反射虹」で検索すると、いろいろ見られます。
記事中に「以前、秋の夕方に撮影したものだ。」というところがあります。
夕方だと太陽高度が低い、そうすると虹は高く現れるのでした。
おかげできれいに立ち上がった虹が撮影できたのです。

★さてその「反射虹」ができる理由なのですが。直感的に行きましょう。
凪いだ海とはいえ、小さな波はありますが、無視、まっ平らな鏡面とします。
後ろが海で前が陸とか、そういう条件も無視。
観察者の身長も無視。鏡面上にのった「点」とします。
Hanshaniji01
鏡面を挟んで、上に太陽があり、その真下に太陽の鏡像があります。
これ以降、出来事は鏡面を挟んで対称になるということを銘記しておきましょう。
眼は後ろから太陽に照らされて、その延長上に「太陽の対日点」があります。
主虹はこの太陽-対日点を結ぶ直線から視点を頂点として42度でぐるっと描いた円錐の中に現れます
(図では面倒なので、45度で描いてありますが「笑って許して」下さい)
眼が振り返ると鏡面に映った太陽を見ることになります。
で、鏡面下にある太陽の鏡像から、下から照らされることになり、太陽の鏡像の対日点は鏡面より上になります。
この直線から視点を頂点として42度でぐるっと描いた円錐の中に、反射光による虹が現れます。
いずれも眼に入るのは鏡面より上の部分だけです。

★この状況を向きを変えて眼が虹を見ているというイメージとして描いてみました。
Hanshaniji02
色分けしてあります。どちらの虹も、鏡面より下は見えませんので、点線にしました。
鏡面で二つの虹が交わります。対称ですので。
朝日の記事のタイトルにある「空を彩るV字模様」というのは、この部分のことですね。

★これが今回の出来事のメイン部分です。
通常の虹は太陽光が水滴に「屈折しながら入射」「水滴内で反射」「屈折しながら射出」という過程でできます。
これが主虹。
ところが、入射角の関係で「水滴内で反射」が2回起こることがあるのですね。
それが副虹です。主虹では外側が赤なんですが、副虹では内側が赤になります。

虹には他にもいろいろな現象が付随しますが、ここでは立ち入りしません。

★「反射虹」という現象を、鏡面を挟んで重なった対称な出来事の上半分とみなす。この解釈がお分かりいただければ十分です。
↓虹のことを考える時の私のバイブル的な本。今回も、これを眺めながら、直感的な形にまとめてみました。
「太陽からの贈りもの」Robert Greenler 著、小口高・渡邉堯 共訳、丸善株式会社、平成4年7月31日 発行

↓参考。「徹底的な」サイトです。
http://butterflyandsky.fan.coocan.jp/sky2/sky.html
 空の輝き 空と太陽に関わる現象(気象光学現象)


↓参考。このページの最後のところに
http://www7b.biglobe.ne.jp/~math-tota/suA/niji.htm
虹のしくみ

実際に札幌市の大倉山ジャンプ競技場の上で虹の写真を撮ったとき、写真と地図で調べると、図11のように、虹の根元が三角山と円山球場にあり、その3点を結んだなす角を測ると約84°である。つまり、虹は約42°の円錐の底面の円状にできていた。虹ができたとき、実際に調べてみるとよい。

こうありました。こういう実測は珍しいと思います。

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