Умножить на два: как выглядит радуга на Татуине, планете с двумя солнцами

Если радуга — это преломлённые лучи солнечного света в каплях воды, то как должна выглядеть радуга на планете с двумя светилами? Чтобы не ходить далеко за примером, поговорим о Татуине из вселенной «Звёздных войн».

TL: DR

Радуга на планете с двумя светилами будет всегда умножаться на два. Обычная одинарная радуга будет двойной, двойная — четырёхкратной и так далее. Чтобы понять, почему так, нужно сначала рассмотреть законы формирования радуги и преломления света.

Что такое радуга

С научной точки зрения за возникновение радуги ответственны три ключевых процесса: преломление, отражение и дисперсия света внутри капель воды. Солнечный луч, попадая в каплю, замедляется и отклоняется, разделяясь на спектр цветов — от красного до фиолетового. Часть этого света отражается от внутренней поверхности капли и выходит наружу, создавая яркую дугу. Угол, под которым мы видим радугу, строго определён: около 42 градусов.

Почему 42? К счастью, это не ответ на вопрос жизни, вселенной и всего такого, поэтому мы можем объяснить. Представьте себе идеально круглую каплю. Когда солнечный луч попадает на её поверхность, он не просто отражается, а проходит внутрь, преломляется (то есть отклоняется от прямого пути) и, достигнув противоположной стенки капли, отражается от неё, как от зеркала, чтобы затем выйти наружу, снова преломившись.

Большинство лучей, попадая в каплю, не могут выйти обратно к наблюдателю. Свет выходит из капли с максимальной интенсивностью и яркостью только под углом 42 градуса для красного света и около 40 градусов для фиолетового. Это и есть тот «волшебный» угол, под которым мы должны смотреть на каплю, чтобы увидеть радугу.

А теперь представьте себе миллиарды таких капель в небе после дождя. Солнце светит у вас за спиной. От каждой из этих капель во все стороны расходится свет. Но только те капли, которые расположены на небе под углом в 42 градуса от воображаемой линии, соединяющей вашу голову с Солнцем, отправят свой усиленный луч прямиком в ваш глаз.

Таким образом, все эти «правильно» расположенные капли образуют гигантский конус, вершина которого находится прямо у вашего глаза, а основание раскинулось по небу. Основание этого конуса — и есть та самая цветная дуга. И эта дуга обязательно появляется в противоположной от Солнца части неба.

Вы буквально видите не одну целую радугу, а множество капель, каждая из которых в данный момент работает как крошечный проектор, направленный именно на вас. Другой наблюдатель, стоящий рядом, увидит радугу, созданную уже другим набором капель. Поэтому можно сказать, что каждый человек видит свою собственную, уникальную радугу.

Множественные радуги

Радуга редко приходит одна. Часто можно наблюдать двойную радугу, где вторая дуга, более широкая и бледная, расположена над основной. Её цвета идут в обратном порядке — от фиолетового внутри к красному снаружи.

Объясняется это явление тем, что путь луча внутри капли второй радуги длиннее. Луч успевает отразиться не один, а два раза. Этот более длинный путь «переворачивает» геометрию, из-за чего угол, под которым мы видим вторую дугу, становится больше — около 50-53 градусов. Именно поэтому она всегда находится над основной, а порядок цветов в ней зеркально обратный.

Существуют и ещё более сложные варианты — тройные и даже четверные радуги, вызванные тремя или четырьмя отражениями. Однако такие явления крайне редки, так как с каждым отражением свет теряет интенсивность, и дуги становятся почти невидимыми для невооружённого глаза, хотя на самом деле они есть всегда.

Кроме классических радуг, природа создаёт и другие удивительные формы. Например, перевёрнутая радуга, или околозенитная дуга, появляется высоко в небе при прохождении света через ледяные кристаллы перистых облаков. Туманная радуга, или глория, возникает в тумане и выглядит как белесая дуга без ярких цветов. А лунная радуга, порождённая лунным светом, и вовсе кажется почти монохромной из-за особенностей ночного зрения.

Радуга на Татуине

Вернёмся к вопросу, поставленному в заголовке. Если бы гипотетическая планета, скажем Татуин, вращалась вокруг пары близко расположенных звёзд, какие радуги были бы в её небе? Прежде всего стоит определиться с расположением двойных светил. Есть два варианта: а) двойная звезда в центре системы, вокруг которого вращаются планеты и б) две звезды в разных концах звёздной системы, планеты вращается вокруг одной из них, пока вторая звезда вращается вокруг первой.

В первом случае её небо украшали бы двойные радуги. Каждое светило создавало бы свою собственную радугу, количество которых всегда было бы кратно двум. Иными словами, на небе такой планеты никогда не было бы всего лишь одной радуги, всегда две, четыре или больше. Если бы светила находились достаточно далеко друг от друга (84 градуса), радуги бы даже не касались друг друга, а если близко — радуги бы всегда пересекались, создавая сложные узоры. В местах пересечения цвета смешивались бы, образуя новые оттенки, а тёмные полосы в области между радугами становились бы ещё выразительнее. Более того, из-за разной интенсивности света от двух солнц одна радуга могла бы быть ярче другой, добавляя небу асимметричности.

Во втором случае небо имело бы очень разные оттенки в разных областях, из-за чего формирование радуги на такой планете сложно было бы предугадать. Одна звезда могла бы светить ярче, а другая быть не светлее луны, а из-за расположения звёзд в разных областях неба радуга могла бы формироваться по принципу земной. Потому что каждая звезда светила бы на разных сторонах света.

Не только Татуин

Внеземные радуги вполне реальны. Например, на Титане, спутнике Сатурна, идут дожди из жидкого метана, а его атмосфера насыщена углеводородной «влажностью». Здесь радуга выглядела бы иначе: из-за иного коэффициента преломления метана дуга была бы больше — почти 49 градусов в радиусе. Цвета такой радуги, хоть и соответствовали бы земному порядку, были бы приглушены из-за оранжевой дымки, окутывающей Титан. Кроме того, поскольку метан менее плотный и вязкий, чем вода, капли были бы крупнее, а радуга — более размытой. Интересно, что из-за особенностей атмосферы Титана видимые радуги могли бы быть редкими, но в инфракрасном спектре они появлялись бы чаще. Для их наблюдения будущим исследователям потребовались бы специальные приборы, способные уловить невидимые глазу волны.

Заключение

Радуга на планете с двумя солнцами была бы более сложной, чем на Земле. Радуги бы всегда были кратны двум и пересекались бы самым причудливым образом.