Vikerkaar ja veetilgad

21. septembril sadas paljudes kohtades hoovihma ja rahet, mõnel pool oli äikest. Tartusse jõudsid sademed alles õhtul. Huvitav oli jälgida vihma langemist Anne kanali veepinnale ja selle tagajärjel tekkivat heli. Viimase kõrgus sõltus piiskade suurusest ja tihedusest. Pane tähele seda, kuid piisad hüppavad veepinnalt tagasi.

Ühe järjekordse hoovihma järel tuli päike välja ja tekkis brutaalselt ere vikerkaar, mida oli silmadega valus vaadata. Ka kaamera ei võtnud seda eredust välja, kuid mingi aimu peaks ometigi saama. Vikerkaar ulatus vaatlejani, sest olin päikesepaiste ajal vihmasaju sees.

Alumisel pildil on näha, et vikerkaar ulatub minuni.

Mis on vikerkaar? Optiline nähtus, mis tekib valguse vastastikmõjus veepiisakestega ja mis kujutab endast tavaliselt värvilist kaart või nende süsteemi.

Vikerkaar EI ole halo, mis tekib jääkristallidel.

Vikerkaar ON udukaar ja pilvekaar.

Miks vikerkaar on värviline? Valgus murdub tilka sisenedes ja väljudes, kusjuures iga lainepikkus veidi erinevalt (dispersioon) ja nii lahutuvad spektrivärvid.

Mitu värvi on vikerkaarel? Kui piisad on vähemalt mõne kümnendikmillimeetrise läbimõõduga (uduvihm), siis on see värviline, harilikult on esindatud kõik 7 spektrivärvi, kuid võib arvata, et olemas on ka UVc. Väga väikeste piiskade (udu) puhul saavutab difraktsioon nii suure ülekaalu, et näeme laia valget kaart. 

Mis kujuga on vikerkaar? Ring, kuid maapealne vaatleja näeb kaare või parimal juhul poolkaarena. Kui piisad ei ole sfäärilised, siis on vikerkaar ebasümmeetriline.

Miks vikerkaar on ümmargune? Kui valgus siseneb veetilka ja peegeldub, siis muudab see esialgset suunda umbes 138 kraadi võtta ehk peegeldumise sisenurk on umbes 42 kraadi, mistõttu vaatleja näeb peegeldunud valgust tulevat 42 kraadi kaugusel antisolaarsest punktist. Teise nurga alt tulev valgus läheb vaatlejast mööda ja ta ei näe seal värvusi ega kaart. Seetõttu peab vikerkaare nägemiseks olema päike madalamal, kui 42 kraadi kõrgusel horisondi kohal, kui just ei asu kuskil kõrgemal või ei hõlju õhus.

Millal võib vikerkaart näha? Alati, kui sajab vihma ja paistab päike samal ajal. Vikerkaarte nägemine pole piiratud üksnes päikesega, vaid ka täiskuuga võib neid näha. Vikerkaar saab tekkida ka kastesel rohul. Võimalusi on muidugi veel.

Kus võib vikerkaart näha? Kõikjal, kus hoovihmad ja päike on tavalised, eriti parasvöötme (Fääri saared) ja niiske troopika saartel (Hawaii). Kuuvikerkaared on sagedased troopikasaartel ja seal, kus koskede tõttu on õhus alati pihustunult vett. Uduvikerkaared on tavalised seal, kus tuleb ette sageli lahtise taevaga udu. Selline on tõenäolisemalt radiatsiooniudu, mis on iseloomulik maismaale ja sagedam rabade-soode kohal.

Vikerkaare kordsus on määratud veetilgas tekkivate sisepeegelduste arvuga. Iga järgnev vikerkaare järk (kordsus) alates esimesest on nõrgem, sest sisepeegeldus pole täielik ja osa valgusest pääseb tilgast iga korraga välja, nii et igaks järgnevaks kaareks jätkub üha vähem valgust. Tavalised on kahekordsed vikerkaared, kõrgemat järku on väga haruldased või õigem oleks ehk öelda, et need pole naljalt märgatavad. 

0. järku vikerkaar on samuti üsna ebatavaline, sest siis ei toimu sisepeegeldust, vaid valgus lihtsalt läbib piisad. Selle tulemusena on näha oranžikat sära või kuma päikese pool (olen näinud, vt fotot).

1. järku vikerkaar ehk peakaar on tavalisim. Sellega koos on tavaliselt näha ka 2. järku vikerkaar ehk kokku topeltkaar. 2. järku kaar on antisolaarsest punktist umbes 51 kraadi kaugusel ja selle värvijärjestus on peakaarest vastupidine.

3. järku vikerkaar on tavaliselt väga nõrk, sest paljukordse sisepeegeldumise tulemusena on valgus juba tilgast pääsenud enamjaolt välja ja kaare tekitamiseks ei jätku valgust. Seda järku kaar tekib päikesega samas suunas, olles päikese keskpunktist umbes 42,5 kraadi kaugusel, foto. 

4. järku vikerkaar moodustab 3. paari, olles selle lähedal, umbes nagu 1. ja 2. järku vikerkaared on paaris, samuti on värvijärjestus vastupidine. 

Vikerkaartest rohkem: http://www.ilm.ee/index.php?46056

0. järku vikerkaar, mis ilmnes oranži kumana. 

8.8.2010 hommikul Tallinnas.