Cầu vồng được hình thành như thế nào?

Hình dạng cầu của các giọt nước mưa đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra cầu vồng. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào một giọt nước, nó không đi thẳng mà bị khúc xạ, thay đổi hướng và tốc độ do sự chênh lệch mật độ giữa không khí và nước. Ánh sáng mặt trời, vốn là ánh sáng trắng, bao gồm nhiều bước sóng ánh sáng khác nhau, mỗi bước sóng tương ứng với một màu sắc. Quá trình khúc xạ này khiến ánh sáng trắng bị phân tách thành các màu sắc cấu thành, tạo nên dải màu rực rỡ của cầu vồng.

Cầu vồng được tạo nên từ sự tương tác tinh tế giữa ánh sáng mặt trời và những giọt nước mưa

Không chỉ khúc xạ, ánh sáng còn bị phản xạ bên trong giọt nước. Sau khi đi vào giọt nước, một phần ánh sáng sẽ phản xạ từ mặt trong của giọt nước và thoát ra ngoài, tiếp tục bị khúc xạ một lần nữa khi đi từ nước ra không khí. Chính sự kết hợp giữa khúc xạ và phản xạ này tạo nên hình ảnh cầu vồng mà chúng ta quan sát được.

Để có thể chiêm ngưỡng cầu vồng, cần phải có sự kết hợp hoàn hảo giữa vị trí của mặt trời, giọt nước và người quan sát. Mặt trời phải nằm phía sau người quan sát và ở vị trí thấp trên bầu trời, dưới góc 42 độ so với đường chân trời. Góc càng thấp, phần vòng cung cầu vồng mà người quan sát nhìn thấy càng lớn. Mưa, sương mù, hoặc bất kỳ nguồn giọt nước nào khác, phải nằm phía trước người quan sát.

Kích thước của giọt nước không ảnh hưởng đến hình dạng của cầu vồng, nhưng sương mù hoặc hơi nước có thể làm mờ hoặc phân tán hiệu ứng cầu vồng. Trên mặt đất bằng phẳng, cầu vồng chỉ xuất hiện hình bán nguyệt khi mặt trời mọc hoặc lặn, lúc mặt trời nằm chính xác trên đường chân trời. Thông thường, chúng ta chỉ nhìn thấy một phần nhỏ của vòng cung.

Màu sắc của cầu vồng được sắp xếp theo thứ tự từ đỏ đến tím, với ánh sáng đỏ bị khúc xạ ít nhất và ánh sáng tím bị khúc xạ nhiều nhất. Ánh sáng đỏ mà chúng ta nhìn thấy đến từ các giọt nước ở vị trí cao hơn trong khí quyển so với ánh sáng tím. Các màu sắc không hoàn toàn tách biệt mà có sự pha trộn và chuyển tiếp giữa chúng. Mặc dù mắt người có thể phân biệt được rất nhiều sắc thái, nhưng thông thường cầu vồng được miêu tả với bảy màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím.

Cầu vồng không phải là một vật thể hữu hình mà là một hiện tượng quang học. Vị trí của cầu vồng phụ thuộc vào vị trí của người quan sát, do đó, mỗi người sẽ nhìn thấy một cầu vồng hơi khác nhau. Sự kết hợp tinh tế giữa ánh sáng, nước và góc nhìn đã tạo nên vẻ đẹp kỳ diệu và đầy mê hoặc của cầu vồng, một hiện tượng thiên nhiên luôn khơi gợi trí tò mò và sự ngưỡng mộ của con người.