ปรากฏการณ์รุ้งกินน้ำ

รุ้งกินน้ำ เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นหลังจากฝนตก โดยเกิดขึ้นจากแสงแดดส่องผ่านละอองน้ำในอากาศ ทำให้แสงสีต่าง ๆ เกิดการหักเหขึ้น จึงเห็นเป็นแถบสีต่าง ๆ ปรากฏขึ้นบนท้องฟ้า รุ้งปฐมภูมิจะประกอบด้วยสีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด และแดงโดยมีสีม่วงอยู่ชั้นในสุดและสีแดงอยู่ชั้นนอกสุด ส่วนรุ้งทุติยภูมิจะมีสีเช่นเดียวกันแต่เรียงลำดับในทิศทางตรงกันข้าม

การมองเห็น

เราสามารถมองเห็นรุ้งกินน้ำได้เมื่อมีละอองน้ำในอากาศและมีแสงอาทิตย์ส่องมาจากด้านหลังของผู้สังเกตการณ์ในมุมที่สูงจากพื้นไม่มากนัก โดยส่วนใหญ่รุ้งกินน้ำจะปรากฏให้เห็นชัดเจนเมื่อท้องฟ้าส่วนมากค่อนข้างมืดครึ้มด้วยเมฆฝน ส่วนผู้สังเกตการณ์อยู่ในที่พื้นที่สว่างซึ่งมีแสงส่องจากดวงอาทิตย์ จะทำให้มองเห็นรุ้งกินน้ำพาดผ่านฉากหลังสีเข้ม
ปรากฏการณ์รุ้งกินน้ำยังอาจพบเห็นได้ในบริเวณใกล้กับน้ำตกและน้ำพุหรืออาจสร้างขึ้นเองได้โดยการพ่นละอองน้ำไปในอากาศกลางแสงแดด รุ้งกินน้ำยังอาจเกิดจากแสงอื่นนอกจากแสงอาทิตย์ ในคืนที่แสงจันทร์มีความสว่างมากๆ อาจทำให้เกิดรุ้งกินน้ำก็ได้ เรียกว่า moonbow แต่ภาพรุ้งที่เกิดขึ้นจะค่อนข้างจางมองเห็นได้ไม่ชัด และมักมองเห็นเป็นสีขาวมากกว่าจะเห็นเป็นเจ็ดสี
การถ่ายภาพวงโค้งสมบูรณ์ของรุ้งกินน้ำทำได้ยาก เพราะจำเป็นต้องกระทำในมุมมองประมาณ 84° ถ้าใช้กล้องถ่ายภาพแบบปกติ (35 mm) จะต้องใช้เลนส์ขนาดความยาว 19 mm หรือเลนส์ไวด์แองเกิลจึงจะใช้ได้ ถ้าผู้สังเกตการณ์อยู่บนเครื่องบิน อาจมีโอกาสมองเห็นรุ้งกินน้ำแบบเต็มวงได้ โดยมีเงาของเครื่องบินอยู่ที่ศูนย์กลางวง

รุ้งกินน้ำทำไมโค้ง

หลังฝนตกเราต่างรอคอยความงดงามของรุ้งกินน้ำ ชื่นชมกับสีสันทั้ง 7 อันประกอบด้วย สีม่วง สีคราม สีน้ำเงิน สีเขียว สีเหลือง สีแสด สีแดง ซึ่งแถบสีรุ้งจะปรากฏขึ้นบนท้องฟ้าในลักษณะโค้งเท่านั้น
ปรากฏการณ์เช่นนี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ได้อธิบายไว้ว่าเมื่อแสงตกกระทบกับหยดน้ำ จะทำให้เกิดการหักเหหรือโค้งงอ แสงที่ผ่านออกมาทางด้านหลังของหยดน้ำก็จะเกิดการหักเหมากกว่าเดิม ส่วนต่างมุมที่ตกกระทบและผ่านออกไปมีค่าเฉลี่ยประมาณ 42 องศา โดยที่แสงแต่ละสีมีการโค้งงอ หรือเบี่ยงเบนต่างกัน จึงเป็นเหตุให้สามารถเห็นแสงสีรุ้งได้
สำหรับรุ้งกินน้ำที่เห็นบนท้องฟ้านั้น เกิดจากแสงอาทิตย์ตกกระทบละอองน้ำฝนจำนวนมากนับล้านๆหยด และผ่านออกมาด้วยค่ามุมเฉลี่ย 42 องศา หากสองคนยืนอยู่ในตำแหน่งห่างกันประมาณ 2-3 ฟุต จะเห็นรุ้งกินน้ำขึ้นในตำแหน่งเดียวกัน แต่รุ้งกินน้ำที่ทั้งสองเห็นนั้นจะไม่ใช้รุ้งกินน้ำเส้นเดียวกัน เพราะรุ้งกินน้ำจะเกิดจากละอองน้ำฝนที่อยู่ต่างตำแหน่งกันนั่นเอง
ส่วนสาเหตุที่รุ้งกินน้ำโค้งหรือไม่เป็นเส้นตรงเหมือนรูปอื่นๆ นั้นก็เนื่องมาจากละอองน้ำฝนหลายๆละอองนั้น ทำให้แสงเปลี่ยนทิศทางต่างกันคือมีทั้งที่โค้งขึ้นเป็นมุม 42 องศา โค้งลงเป็นมุม 42 องศาและโค้งออกมาทางด้านข้างของละอองน้ำ แต่คนเราจะเห็นเพียงแสงสีรุ้งที่โค้งขึ้นมากกว่า 42 องศาเท่านั้น ซึ่งเป็นสาเหตุของการเห็นเส้นรุ้งเป็นรูปโค้ง

รุ้งกินน้ำเกิดขึ้นได้อย่างไร
รุ้งกินน้ำมีสีสันต่างๆ เกิดจากปรากฎการณ์ระหว่างแสงกับหยดน้ำที่ล่องลอยปะปนอยู่ในอากาศ เมื่อเรามองด้วยตาเปล่าแสงอาทิตย์จะเป็นสีขาว แต่ในความเป็นจริงนั้นแสงอาทิตย์ประกอบด้วยแสงสีต่างๆ 7 สีอันได้แก่ สีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสดและสีแดง เมื่อแสงอาทิตย์กระทบกับผิวของหยดน้ำฝนก็จะเกิดการหักเหของแสงแยกออกเป็นสีสันต่างๆ โดยที่แสงนี้เหล่านี้จะสะท้อนผิวด้านในของหยดน้ำหักเหอีกครั้งเมื่อสะท้อนออก ส่วนมากแสงจะสะท้อนเป็นรุ้งตัวเดียว แต่ในบางครั้งแสงจะสะท้อนถึง 2 ครั้งก็เท่ากับว่าจะทำให้เกิดรุ้งกินน้ำขึ้นถึง 2 ตัว
จากภาพด้านบนแสดงให้เห็นว่าในบรรยากาศภายในหยดน้ำ ทำหน้าที่เปรียบเหมือนปริซึม เมื่อแสงอาทิตย์ผ่านปริซึม แสงอาทิตย์จะแยกออกเป็นสีต่างๆ แสงแต่ละสีจะหักเหไปด้วยมุมต่างๆ กันขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นโดยที่แสงสีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุด แต่จะหักเหด้วยมุมน้อยที่สุด ขณะที่แสงสีม่วงมีความยาวคลื่นสั้นที่สุดจะหักเหมากที่สุด
รุ้งกินน้ำที่เกิดจากการสะท้อนของแสงแดดจากหยดน้ำในก้อนเมฆที่ลอยอยู่ในท้องฟ้า โดยที่แสงสีแดงจะอยู่บนสุด สีม่วงจะอยู่ล่างสุด ดังนั้นผู้สังเกตจะพบเห็นได้ไม่จำเป็นเสมอไปว่ารุ้งกินน้ำจะต้องเกิดขึ้นเฉพาะบริเวณฝนที่ตกเท่านั้น หากยังเกิดขึ้นได้ในบริเวณน้ำตก โดยที่น้ำตกนั้นมีละอองน้ำล่องลอยในอากาศและผู้สังเกตอยู่บริเวณด้านล่างจากละอองน้ำที่ล่องลอย และแสงแดงทะลุผ่านก็ทำให้เกิดเห็นรุ้งกินน้ำได้อีกเช่นกัน รุ้งกินน้ำที่เกิดขึ้นทำใมถึงมีลักษณะโค้งก็เนื่องมาจากหยดน้ำที่ทำให้เกิดรุ้งกินน้ำนั้นมีลักษณะกลม และผู้สังเกตจะพบว่า เวลาเรามองดูรุ้งกินน้ำขณะที่เราอยู่บนพื้นดิน เราจะเห็นเพียงครึ่งวงกลมเท่านั้น เนื่องจากรัศมีในการมองเห็นของแสงที่สะท้อน แต่ถ้าหากผู้สังเกตอยู่บนที่สูงเช่นยอดเขา หรือหากให้ดีบนเครื่องบินผู้สังเกตจะพบเห็นรุ้งกินน้ำเป็นวงกลมเลยทีเดียว