Mikä sateenkaari on?
Sateenkaari on luonnon ihastuttavimpia ilmiöitä. Värikäs valoshow nähdään, kun seisoo selkä aurinkoon päin, aurinko on matalalla ja ilmassa on vesipisaroita.
Sateenkaaria on ihasteltu tuhansia vuosia, ja niillä on ollut oma osansa sekä tarustoissa että uskonnoissa.
Luonnonilmiönä sateenkaaren kuvasi ensimmäisenä tieteellisesti antiikin kreikkalainen filosofi Aristoteles (384 eaa.–322 eaa.).
Aristoteles piti sateenkaarta auringon peilikuvana pilven pinnan epätasaisessa kuvastimessa. Aristoteles esitti, että pilvi koostuu lukemattomista pisaroista, jotka heijastavat sateenkaaren taivaalle.
Sateenkaaren arvoitus onnistuttiin ratkaisemaan kuitenkin vasta 1300-luvulla.
Tapahtumapaikkana oli luostari, jossa dominikaanimunkki Dietrich Freibergilainen (1250–1310) teki kokeita pyöreillä vedellä täytetyillä pulloilla. Ne paljastivat, että sateenkaari syntyy, kun valonsäteet taittuvat ja heijastuvat vesipisaroissa.
Dietrichin selitys sateenkaarelle kuitenkin unohdettiin. Ranskalainen filosofi ja tutkija René Descartes (1596–1650) teki samanlaisia kokeita vuonna 1637 ja kirjoitti havaintonsa muistiin.
René Descartes tunnetaan muun muassa analyyttisen geometrian kehittäjänä. Siinä kuviot, esimerkiksi ympyrät, laitetaan koordinaatistoon, jotta ne voidaan muuttaa yhtälöiksi.
Kuinka sateenkaari syntyy?
René Descartes kuvasi, mikä saa aikaan sateenkaaren, vieläkin hyväksytyllä tavalla: sateenkaari syntyy, kun valo taittuu putoavien sadepisaroiden etupinnassa ilman ja veden rajalla.
Auringonvaloa nimitetään myös valkoiseksi valoksi, ja se on kaikkien niiden värien yhdistelmä, jotka ihmissilmä aistii. Kun valkoinen valo hajoaa, kaikki eri värit tulevat näkyviin.
Asian osoitti englantilainen fyysikko Isaac Newton (1643–1727) vuonna 1669, kun hänen prismaan suuntaamansa valo sai taittuessaan aikaan spektrin eli kirjon.
Näin sateenkaari syntyy
Sateenkaari syntyy, kun katsoja seisoo sadekuurossa selkä Aurinkoon. Kun sadepisarat taivuttavat valkoista valoa, se taittuu ja hajoaa väreiksi.
Sateenkaari ilmestyy taivaalle, kun aurinko paistaa matalalla katsojan selän takana vesipisaroiden pudotessa maahan yleensä sadekuuron aikana.
Pisarat toimivat prismoina, jotka taittavat niihin osuvaa valoa. Valon taittuessa syntyy värispektri, joka muodostaa sateenkaaren.
Valo taittuu 42 asteen kulmassa, samassa kulmassa, jonka sateenkaari muodostaa. Jokaisen pisaran takaosa toimii peilinä, joka heijastaa valoa takaisin silmiin.
Sadepisarat toimivat siis lasiprisman tavoin ja hajottavat niihin tulevaa auringonvaloa eri väreiksi.
Lisäksi jokaisen pisaran takaosa heijastaa valoa takaisin katsojan suuntaan kuin peili.
Valo on muutakin kuin silmin nähtävää säteilyä, sillä se kattaa koko sähkömagneettisen spektrin, joka ulottuu radioaalloista gammasäteilyyn. Ne valoaallot, jotka ihmissilmä erottaa, ovat pituudeltaan 380–760 nanometriä. Punaisen aallonpituus on pisin (700 nm) ja violetin lyhin (400 nm).
Mitä värejä sateenkaaressa on?
Sateenkaarissa kuvataan yleensä seitsemän väriä – punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen, indigo ja violetti. Värejä on oikeasti enemmän kuin seitsemän.
Ajatus sateenkaaren seitsemästä väristä on peräisin Isaac Newtonin havainnoista. Kun hän osoitti, että prisma, esimerkiksi sadepisara, jakaa Auringon valkoisen valon eri aallonpituuksiin ja siten väreihin, hän havaitsi myös värien esiintyvän yleensä tietyssä järjestyksessä: alinna punainen, sitten oranssi, vihreä, sininen, indigo ja lopuksi violetti.
Niin sanotussa sivusateenkaaressa valo on taittunut pisaroissa kahdesti, minkä vuoksi värien järjestys on käänteinen.
Isaac Newtonin havainnot saivat ihmiset ajattelemaan, että sateenkaaressa on seitsemän väriä, mikä ensi silmäyksellä näyttääkin pitävän paikkansa. Sateenkaari sisältää silti paljon enemmän värejä, mutta niitä on vaikea havaita paljain silmin.
Miksi sateenkaari kaareutuu?
Oikeastaan sateenkaari on ympyrä. Nimittäin kun sadepisara taittaa valoa, syntyy valokehä, jossa on kaikki spektrin värit.
Katsoja näkee kuitenkin kauniin optisen ilmiön kirjavana kaarena. Syynä on se, että vain se osa valosta erotetaan, joka heijastuu pisaroista noin 40 asteen kulmassa.
Toisin sanoen sateenkaari on ympyrän osa, joka näyttää kaarelta, koska suurin osa ympyrästä katoaa horisonttiin ja on siksi näkymättömissä.
Lentokoneesta tai vuorenhuipulta on mahdollista nähdä sateenkaari kokonaisena niin sanottuna sateenympyränä.
Sateenkaari on todellisuudessa ympyrä, mutta siitä näkyy horisontin takia yleensä alle puolet.
Mikä kulttuurinen ja uskonnollinen merkitys sateenkaarella on?
Sateenkaarta on käytetty uskonnollisena vertauskuvana tuhansia vuosia.
Ensimmäisen Mooseksen kirjan mukaan Jumala asetti sateenkaaren vedenpaisumuksen jälkeen merkiksi siitä, että Hän oli tehnyt liiton Nooan ja muiden ihmisten kanssa ja ettei maata enää tuhottaisi tulvalla.
Sateenkaari esiintyy myös Australian aboriginaalien tarustossa.
Taivaalla näkyvä sateenkaari on sateenkaarikäärme, joka on matkalla lammikosta toiseen. Se selittää, miksi osa lammikoista ei kuivu koskaan.
Skandinaavisen mytologian Bifrost on sateenkaarisilta, joka johtaa Midgårdista Asgårdiin ja jota Heimdall vartioi. Silta sortui ragnarökissä eli maailmanlopun taistelussa.
Skandinaavisen mytologian Heimdall asuu Himibjörgissä, joka sijaitsee Bifrost-sateenkaarisillan päässä.
Ehkä maailman tunnetuin sateenkaariuskomus on peräisin Irlannista. Sikäläisen kansanperinteen mukaan sateenkaaren päästä löytyy kultaa.
Kulttuurisena symbolina sateenkaari merkitsee muun muassa toivoa, muutosta, onnea ja moninaisuutta. Esimerkiksi 1500-luvulla Saksassa syttyneessä talonpoikaissodassa liehutettiin sateenkaarilippua tulevaisuudenuskon ja uuden ajan alkamisen merkkinä.
Vuonna 1978 taiteilija Gilbert Baker suunnitteli sateenkaarilipun seksuaali- ja sukupuolivähemmistöjen symboliksi.
Sateenkaarilippu on nykyään seksuaali- ja sukupuolivähemmistöjen vertauskuva.
Sateenkaarityypit
Sateenkaaria on hyvin monenlaisia, esimerkiksi
- Kuukaaria
- Sumukaaria
- Moninkertaisia sateenkaaria
- Sateenympyröitä
- Vesiputouksen sateenkaaria
Tutustu sateenkaariin alla olevasta galleriasta.
Pää- ja sivusateenkaari
Kun valonsäteet heijastuvat toisen kerran vesipisaroissa, ennen kuin ne saapuvat silmiin, nähdään pääsateenkaaren lisäksi sivusateenkaari.
Kuukaari
Kirkas kuunvalo voi saada aikaan sateenkaaren. Värit ovat kuitenkin valjummat tai niitä ei eroteta lainkaan, sillä ihmisen värinäkö toimii huonosti hämärässä. Kuukaari aistitaan yleensä vaaleaksi.
Sumukaari
Sumu koostuu niin pienistä vesipisaroista, ettei valo hajoa niissä kunnolla eri väreiksi. Siksi sumusateenkaari jää valkoiseksi.
Sateenympyrä
Kun katselupaikka sijaitsee riittävän korkealla, kuten vuorenhuipulla, on hyvät mahdollisuudet nähdä sateenkaari kokonaisena eli täytenä ympyränä.
Vesiputouksen sateenkaari
Vesiputous ja muu pärskyvä vesi tuottaa sateenkaaren tavalliseen tapaan pisaroilla, joita syntyy veden liikkuessa ilmassa.