Między dwiema tęczami niebo może być wyraźnie ciemniejsze
Przy podwójnej tęczy obszar między łukiem głównym i wtórnym często wygląda jak ciemny pas. Nie jest to efekt chmury ani aparatu. Geometria wewnętrznych odbić w kroplach sprawia, że do tego zakresu kierunków dociera mniej światła pochodzącego z mechanizmów tworzących oba łuki.
Skąd bierze się jasność wewnątrz łuku głównego
Promienie po jednym wewnętrznym odbiciu wychodzą z kropel w całym zakresie kierunków po jednej stronie kąta maksymalnego odpowiadającego tęczy głównej. Oprócz intensywnego kolorowego brzegu daje to dodatkowe, mniej nasycone światło wewnątrz łuku.
Drugi łuk działa odwrotnie
Tęcza wtórna powstaje po dwóch wewnętrznych odbiciach. Jej geometria sprawia, że dodatkowe światło pojawia się głównie po zewnętrznej stronie łuku wtórnego. Między zewnętrzną granicą tęczy głównej i wewnętrzną granicą wtórnej brakuje porównywalnego wkładu. Powstaje pas Aleksandra, nazwany od Aleksandra z Afrodyzji, który opisywał ten efekt już w starożytności.
Co obserwować po deszczu
Gdy podwójna tęcza jest wyraźna, warto przestać patrzeć tylko na kolory i porównać jasność trzech obszarów: wnętrza głównego łuku, pasa pomiędzy łukami i nieba na zewnątrz drugiego. Różnica potrafi być zaskakująco duża. To przykład informacji ukrytej w dobrze znanym zjawisku, którą łatwo przeoczyć, dopóki nie wie się, czego szukać.
Kropla nie jest małym obrazkiem tęczy
Pojedyncza kropla oświetlona Słońcem wysyła różne barwy w wiele kierunków. Obserwator widzi konkretny kolor z tych kropel, dla których geometria drogi światła spełnia odpowiedni warunek kątowy. Łuk powstaje dopiero z ogromnej populacji kropel rozłożonych w przestrzeni. To dlatego rysunek jednej kropli wyjaśnia mechanizm załamania i odbicia, ale nie wystarcza do zrozumienia przestrzennego kształtu całej tęczy.
Słońce nie jest idealnym punktem
Tarcza słoneczna ma skończony rozmiar kątowy, a krople mają różne rozmiary i nie są idealnym, nieruchomym układem. Te czynniki rozmywają idealne przewidywania geometryczne. Dodatkowo fale świetlne mogą interferować i tworzyć tzw. tęcze nadliczbowe — delikatne dodatkowe pasma przy głównym łuku. Pełny obraz tęczy łączy więc optykę geometryczną z falową.
Dlaczego tęcza jest dobrym laboratorium
Do doświadczenia nie potrzeba specjalistycznej aparatury: Słońce jest źródłem, krople deszczu elementami optycznymi, a oko detektorem. Jednocześnie z obrazu można odczytać kąty, kolejność barw, liczbę wewnętrznych odbić i rozkład jasności. To rzadki przypadek, gdy zjawisko o skali kilometrów można wyjaśniać tymi samymi prawami, które testuje się na pojedynczej kropli w laboratorium.
Dlaczego zdjęcie nie jest dokładnie tym samym co widok oka
Aparat rejestruje określony zakres widma i ma własną charakterystykę barwną, ekspozycję oraz obróbkę obrazu. Tęcza na zdjęciu może więc mieć inne nasycenie niż obserwowana bezpośrednio. Filtr polaryzacyjny może dodatkowo zmienić kontrast łuku względem nieba, ponieważ światło tęczy jest częściowo spolaryzowane. Fotografia jest świetnym narzędziem dokumentacji, ale również kolejnym układem optycznym pomiędzy zjawiskiem i gotowym obrazem.
Co warto zapamiętać podczas następnej tęczy
Najbardziej pouczające jest potraktowanie tęczy nie jak kolorowego obiektu, lecz jak mapę kierunków. Zwróć uwagę na położenie Słońca za plecami, środek łuku po stronie przeciwnej, jasność nieba wewnątrz i na zewnątrz oraz ewentualny drugi łuk. Każdy z tych elementów ma konkretną przyczynę w drodze światła przez krople. Jedno spojrzenie może więc ujawnić kilka różnych przewidywań tego samego modelu optycznego.