Yağmur sonrası umut mu, fizik mi? Gökkuşağının ardındaki gerçekler nelerdir?

Her gün gördüğümüz ışık, düşündüğünüzden çok daha fazlasını taşıyor. Gökkuşağını oluşturan kırılma, yansıma ve frekans farklarıyla dolu bu yolculuk; doğanın zarif matematiğini gözler önüne seriyor.

GÜNEŞ IŞIĞININ RENGÂRENK YOLCULUĞU

Güneş’ten gelen ışık, gökyüzünü aydınlatan tek bir renk değil; aslında gökkuşağını oluşturan tüm renklerin bir karışımıdır. Bu farklı dalga boyları, yani renkler, gözünüze aynı anda ulaştığında "beyaz ışık" olarak algılanır. Ancak gözümüz bu karışımı tek tek ayırabilirse her birini kendi rengiyle görür. Havanın içi sürekli bu görünmeyen dalgaların, yani elektromanyetik frekansların karmaşasıyla doludur. Dünya’yı gördüğümüz şekliyle algılamamız ise yalnızca bu geniş spektrumun çok dar bir aralığında yer alan görünür ışığa dayanır.

ATMOSFERİN SEÇİCİLİĞİ

Güneş’ten yayılan ışık, doğrudan yeryüzüne ulaşmaz. Atmosfer, yol üzerindeki uzun kızılötesi dalgaları ve yüksek frekanslı morötesi ışınların çoğunu süzer. Fakat görünür ışık bu süzgeçten etkilenmeden geçebilir. İlginçtir ki, insan gözü de tam olarak bu görünür aralıkta çalışacak şekilde evrimleşmiştir. Yani gördüğümüz renkler, hem atmosferin geçmesine izin verdiği hem de gözümüzün algılayabildiği dalga boylarıdır.

BASİT BİR IŞIK DENEYİ

Bu kırılma olayını basit bir deneyle gözlemleyebiliriz. Boş bir bardağın dibine bir madeni para koyun. Ardından öyle bir açıya geçin ki parayı göremeyin. Sonra bardağı hiç oynatmadan içine su doldurun.

Sürpriz: Aynı yerde olmasına rağmen artık parayı görebiliyorsunuz!

Çünkü paradan gelen ışınlar, sudan geçerken yön değiştirerek gözünüze ulaşabiliyor. Bu, ışığın suda yavaşladığını ve bu yüzden kırıldığını gösteren basit ama etkileyici bir örnektir.

IŞIK NEDEN KIRILIR?

Işık, ortam değiştirirken hızını değiştirir. Hız değişimiyle birlikte yönü de değişir. Tıpkı asfalt yoldan çimenliğe eğik bir açıyla itilen bir alışveriş arabasının, önce çimenle buluşan tekerleğinin yavaşlaması nedeniyle yön değiştirmesi gibi... Işık da suya ya da cama girdiğinde aynı şekilde kırılır. Farklı renklerdeki (farklı frekanslardaki) ışıklar, suyla farklı derecelerde etkileşime girer ve farklı açılarda kırılır. Bu da renklerin ayrılmasına, yani gökkuşağına yol açar.

GÖKKUŞAĞININ OLUŞUMU

Bir güneş ışını, gökyüzündeki küçük su damlacıklarına çarptığında, ışığın bir kısmı damlacığın dış yüzeyinden yansır; bir kısmı ise damlacığın içine girerek tekrar kırılır. İçerde bir kez daha yansır ve damlayı terk ederken yeniden kırılır. Bu süreçte ışık, ortam değişimi nedeniyle birçok kez yön değiştirir. Her bir kırılma, farklı renklerin farklı açılarda yayılmasına sebep olur ve ortaya o büyüleyici gökkuşağı çıkar.

ÇİFT GÖKKUŞAĞI NASIL OLUŞUR?

Nadiren de olsa, çift gökkuşağı görülebilir. Bu, ışığın su damlası içinde iki kez yansımasıyla oluşur. İkinci yansıma sonucunda oluşan ikincil gökkuşağı, birincil yaydan daha soluktur ve renkleri ters sırayla dizilmiştir. Bu olay, damlacıkların boyutunun tam da bu ikinci yansımayı oluşturacak kadar uygun olması sayesinde gerçekleşir.

GÖZLERİMİZ GÖKKUŞAĞINI NASIL ALGILAR?

Aslında gökkuşağı fiziksel bir nesne değil, optik bir illüzyondur. Gözümüze ulaşan ışık, belirli açılarda kırılmış ve yansımış görünür ışığın gözümüzde işlenmiş halidir. Renk bantlarını bir arada ve canlı bir şekilde görmemiz, ışığın gözümüzle buluştuğu noktadaki algılamayla ilgilidir.

IŞIĞIN DOĞASI

Işık, hem dalga hem parçacık (foton) özelliği gösterir. Bu fotonlar, farklı ortamlardan geçerken yön değiştirir, yani kırılır. Bu kırılma, ortamın yoğunluğuna ve ışığın frekansına bağlıdır. Örneğin, ışık suya girdiğinde yavaşlar, camdan geçerken farklı şekilde yön değiştirir.

İLGİNÇ BİR BİLGİ DAHA!

Gökkuşakları aslında tam bir çember şeklindedir. Ancak yeryüzünde duran bir gözlemci yalnızca bu çemberin üst kısmını, yani yayı görebilir. Yüksek bir dağın tepesinden ya da uçaktan bakanlar ise bazen gökkuşağının tam çemberini görebilirler. Bu da gökkuşağının ne kadar büyüleyici ve bilimsel olarak ilginç bir doğa olayı olduğunu bir kez daha kanıtlar.

Görsel Kaynak: istockphoto