Bloggang.com : Clear Ice : [สาระน่ารู้] Moonbow

[สาระน่ารู้] Moonbow – รุ้งแสงจันทร์

เป็นอีกบทความที่ไอซ์เขียนลงคอลัมน์ "สาระน่ารู้" ในเว็บไซต์ของกรมวิทยาศาสตร์บริการค่ะ เอามาแปะให้อ่านกันในนี้ด้วย ^^

..................

คำสำคัญ : moonbow, lunar rainbow

รุ้งคืออะไร

คงจะไม่มีใครไม่รู้จักรุ้ง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่งดงามที่สุดอย่างหนึ่ง ดั่งที่นักประพันธ์ โดนัล อะห์เรน (Donald Ahren) เขียนเอาไว้หนังสือ Meteorology Today (อุตุนิยมวิทยาวันนี้) ว่า เป็น “หนึ่งในการแสดงแสงสีที่น่าตื่นตะลึงที่สุดที่สามารถเห็นได้บนโลกใบนี้” ซึ่งตรงกับความจริงทีเดียว เพราะรุ้งที่เกิดตามธรรมชาตินั้นก็คือ แสงของดวงตะวันที่กระจายออกมาเป็นสเป็กทรั่ม (Spectrum) เมื่อกระทบกับหยดน้ำ และสะท้อนเข้าสู่สายตาของมนุษย์

โดยทั่วไปแล้ว รุ้งจะเกิดขึ้นในเวลากลางวันขณะที่ยังมีแสงอาทิตย์อยู่ แต่รู้หรือไม่ว่า รุ้งสามารถเกิดตอนกลางคืนเมื่อมีแสงจันทร์ได้ด้วย รุ้งที่ปรากฏตอนกลางคืนท่ามกลางแสงจันทร์นี้ถูกเรียกว่า Moonbow หรือ Lunar Rainbow - รุ้งแสงจันทร์ มันเป็นปรากฏการณ์ที่แสนพิเศษ เพราะนอกจากหาดูได้ไม่ง่ายแล้ว ยังบันทึกภาพได้ยากยิ่งด้วย ดังนั้นน้อยคนนักที่จะมีโอกาสได้เห็น

สีของรุ้งเกิดขึ้นได้อย่างไร

คนส่วนใหญ่อธิบายสีของรุ้งว่า ประกอบไปด้วยสีเจ็ดสี นั่นก็คือ แดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน ฟ้าคราม และสีม่วง แต่ที่จริงแล้วสีของรุ้งมีครบทุกเฉดสีตั้งแต่แดงจนถึงม่วง ไปจนถึงสีที่สายตาของมนุษย์เราไม่อาจมองเห็นได้

สีของรุ้งเกิดขึ้นจากความจริงพื้นฐานสองประการ

- แสงของดวงอาทิตย์มีสีทุกแถบสีที่สายตาของมนุษย์สามารถมองเห็นได้ เมื่อรวบรวมแสงอาทิตย์ทุกสีเข้าด้วยกัน ดวงตาของมนุษย์จะมองเห็นเป็นสีขาว คุณสมบัตินี้ของแสงอาทิตย์ได้รับการสาธิตโดย เซอร์ ไอแซค นิวตัน เมื่อปี ค.ศ. 1666

- สีที่แตกต่างกันจะหักเหในมุมที่แตกต่างกัน เมื่อเดินทางผ่านตัวกลางตัวหนึ่ง (ยกตัวอย่างเช่น อากาศ) ไปสู่อีกตัวกลางหนึ่ง (ยกตัวอย่างเช่น น้ำ หรือ แก้ว) เนื่องจากแต่ละสีมีความยาวคลื่นไม่เท่ากันกัน

เมื่อแสงอาทิตย์เดินทางจากอากาศซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่า ไปสู่น้ำซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่า แสงแต่ละสีจะหักเหด้วยมุมที่ต่างกัน ซึ่งแสงสีน้ำเงินนั้นจะหักเหด้วยมุมที่ใหญ่กว่าแสงสีแดง แล้วเดินทางต่อไปตกกระทบบนด้านหลังของหยดน้ำ

หากมุมที่ตกกระทบบนด้านหลังของหยดน้ำนั้นใหญ่กว่ามุมวิกฤต (critical angle) ซึ่งสำหรับน้ำนั้นคือ 48o แสงส่วนนั้นจะหักเหออกทางด้านหลังของหยดน้ำ

แต่ถ้าหากมุมที่แสงตกกระทบบนด้านหลังของหยดน้ำนั้นเล็กกว่ามุมวิกฤต แสงจะสะท้อนกลับและหักเหออกจากหยดน้ำ แสงสีขาวจากแสงอาทิตย์จะถูกกระจายออก แสงสีน้ำเงินจะเดินทางออกจากหยดน้ำทำมุม 40o กับแสงอาทิตย์ ในขณะที่แสงสีแดงจะเดินทางออกจากน้ำทำมุม 42o กับแสงอาทิตย์ ดังแสดงในภาพที่ 1

ภาพที่ 1 : ภาพแสดงการหักเหของแสงอาทิตย์เมื่อเดินทางผ่านหยดน้ำ

ขั้นตอนเหล่านี้ทำให้เกิดรุ้งปฐมภูมิ หยดน้ำแต่ละหยดทำให้เกิดแถบสีทุกสี แต่สายตาของคนเราจะไม่ได้เห็นทุกสีจากหยดน้ำเพียงหยดเดียว แต่จะเห็นสีใดสีหนึ่ง ขึ้นอยู่กับมุมที่ดวงตาเห็นหยดน้ำนั้นสัมพันธ์กับมุมที่แสงอาทิตย์ตกกระทบ รุ้งหนึ่งสายจึงเกิดจากการหักเหและสะท้อนของแสงอาทิตย์กับหยดน้ำมากมาย และแต่ละคนจะเห็นรุ้งที่แตกต่างกัน

ภาพที่ 2 : ภาพแสดงการเกิดรุ้งปฐมภูมิ

อะไรทำให้เกิดรุ้งพร้อมกันสองสาย

บางครั้งเราสามารถเห็นรุ้งพร้อมกันสองสาย ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นจากเมื่อแสงเดินทางเข้าสู่หยดน้ำและสะท้อนอยู่ข้างในหยดน้ำ พลังงานทั้งหมดไม่ได้ออกจากหยดน้ำนั้นหลังจากที่สะท้อนเพียงครั้งเดียว ส่วนหนึ่งของลำแสงนั้นสะท้อนอีกครั้ง และเดินทางอยู่ภายในหยดน้ำก่อนจะหักเหออกมาจากหยดน้ำ

รุ้งที่เราเห็นตามปกตินั้นเรียกว่ารุ้งปฐมภูมิ ซึ่งเกิดขึ้นจากการสะท้อนภายในหยดน้ำเพียงครั้งเดียว ส่วนรุ้งทุติยภูมินั้นเกิดจากการสะท้อนภายในหยดน้ำสองครั้ง และแสงสีแดงจะออกจากหยดน้ำทำมุม 50o กับแสงอาทิตย์ ไม่ใช่ 42o ส่วนแสงสีน้ำเงินจะออกจากหยดน้ำทำมุม 53o กับแสงอาทิตย์ ไม่ใช่ 40o ดังนั้นรุ้งทุติยภูมินั้นจึงมีแถบสีเรียงกันตรงข้ามกับรุ้งปฐมภูมิ

ภาพที่ 3 : ภาพแสดงการเกิดรุ้งทุติยภูมิ

รุ้งแสงจันทร์คืออะไร

Moonbow หรือ Lunar Rainbow – รุ้งแสงจันทร์ คือรุ้งที่เกิดจากแสงจันทร์แทนที่แสงอาทิตย์ด้วยคำอธิบายเดียวกัน แต่แน่นอนว่า แสงจันทร์นั้นอ่อนจางกว่าแสงอาทิตย์มาก ดังนั้นรุ้งแสงจันทร์จะไม่สว่างสดใสเท่ากับรุ้งที่เกิดจากแสงอาทิตย์

รุ้งแสงจันทร์เป็นปรากฏการณ์พิเศษที่หาดูได้ยาก เนื่องจากมีปัจจัยประกอบกันหลายอย่างคือ พระจันทร์จะต้องเป็นพระจันทร์เต็มดวงหรือเกือบเต็มดวงเท่านั้น จะต้องสว่างไสวเป็นพิเศษ นอกจากนั้นหยดน้ำจะต้องตกอยู่ทิศตรงกันข้ามกับพระจันทร์ ท้องฟ้าต้องมืดสนิท และพระจันทร์จะต้องอยู่สูงไม่เกิน 42o

มีเพียงสถานที่ไม่กี่แห่งในโลกเท่านั้น ที่สามารถมองเห็นรุ้งแสงจันทร์ได้ เช่น น้ำตกวิกตอเรีย ใน ซิมบับเวย์ ทวีปอัฟริกา น้ำตกโยสิมิติ ใน แคลิฟอร์เนีย และ น้ำตกคัมเบอร์แลนด์ ในเคนตั๊กกี้ ประเทศอเมริกา เป็นต้น

สำหรับในประเทศไทยนั้น ยังไม่มีรายงานการพบรุ้งแสงจันทร์เลย

ภาพที่ 4 : ภาพ Moonbow จากน้ำตกคัมเบอร์แลนด์ ในเคนตั๊กกี้ ประเทศอเมริกา (ภาพทั้งหมดได้มาจาก //www.2geton.net/martin/moonbow/page5.html )

เอกสารอ้างอิง

//my.unidata.ucar.edu/content/staff/blynds/rnbw.html
//apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter4/indrop.html
//hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/atmos/rbowpri.html
//www.pa.uky.edu/~sciworks/light/preview/rainbo.htm
//www.sundog.clara.co.uk/rainbows/moonbow.htm
//www.2geton.net/martin/moonbow/ky_moonbow.html

Create Date : 02 พฤศจิกายน 2548

Last Update : 2 พฤศจิกายน 2548 8:49:27 น.

12 comments

Counter : 6552 Pageviews.