Исследовательский проект "От чего бывает радуга"

Исследовательская работа

«Отчего бывает радуга»

Выполнили: учащиеся 2 «В» класса

Проверил: учитель начальных классов

Хохлова Светлана Александровна

2010г

Цели исследования: выяснить причину появления  радуги, какова её история исследования, какие бывают в природе необычные радуги,  провести свои исследования, узнать как можно больше о радуге.                                                            

                                                                                                                          Смотри, как схожи

Душевный мир и радуги убранство.

Та радуга и жизнь – одно и то же!

И.Гёте

Введение

     Радуга — одно из самых красивых явлений природы, и люди уже давно задумывались над ее природой. Ещё Аристотель, древнегреческий философ, пытался объяснить причину радуги. Мы задались целью выяснить, отчего же бывает радуга, какова её история исследования, какие бывают необычные радуги,  провести свои исследования, узнать как можно больше о радуге.

Часть 1. Откуда берётся радуга?

    Ра́дуга — атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое обычно после дождя или (существенно реже) перед ним. Оно выглядит как разноцветная дуга или окружность, составленная из цветов спектра. Солнечный луч или обычный луч белого света в действительности является сочетанием всех цветов. Белый луч распадается на различные цвета. Мы видим красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый цвета. Этих цветов семь, и они расположены в строгой последовательности. Предмет, который может разложить луч света на его составляющие, называется "призмой". Образуемые цвета создают полоску из цветных сочетающихся линий, которая называется "спектр". Радуга и есть большой изогнутый спектр, или полоса цветных линий, образовавшихся в результате разложения луча света, проходящего через капельки дождя. В данном случае капли дождя выполняют роль призмы.

  Радуга появляется только во время ливня, когда идет дождь и одновременно светит солнце. Находиться необходимо строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождем. Солнце посылает лучи, которые, попадая на капельки дождя, создают спектр. Солнце, глаза и центр радуги должны находиться на одной линии.

    Если солнце высоко в небе, провести такую прямую линию невозможно. Вот почему радугу можно наблюдать только рано утром или ближе к вечеру. Утренняя радуга означает, что солнце находится на востоке, а дождь идет на западе. При послеобеденной радуге солнце расположено на западе, а дождь — на востоке.

       Однако есть такое редкое природное явление, как ночная радуга. Ее повезло увидеть жительнице Швеции Мариан Эриксон. Радуга протянулась по ночному небу и стояла при полной луне в течение минуты. Этот феномен не имеет специального названия, но описан в литературе. Радуга возникает в свете полной луны, когда идет дождь.

Физика радуги

Преломление света при его переходе в среду с иной оптической плотностью

   Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды дождя или тумана, парящих в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), в результате чего белый свет разлагается в спектр. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение (при этом источник яркого света всегда должен находиться за спиной наблюдателя).

                                           Схема образования радуги
1) сферическая капля, 2) внутреннее отражение, 3) первичная радуга, 4) преломление, 5) вторичная радуга, 6) входящий луч света, 7) ход лучей при формировании первичной радуги, 8) ход лучей при формировании вторичной радуги, 9) наблюдатель, 10) область формирования первичной радуги, 11) область формирования вторичной радуги, 12) облако капелек.

       Вторичная радуга                         Двойная радуга в ландшафте, картина Питера Рубенса

     Чаще всего наблюдается первичная радуга, при которой свет претерпевает одно внутреннее отражение. В первичной радуге красный цвет находится снаружи дуги. Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, в которой свет отражается в капле два раза. Во вторичной радуге «перевёрнутый» порядок цветов — снаружи находится фиолетовый, а внутри красный. Небо между двумя радугами обычно имеет заметно более тёмный оттенок. Также возможно наблюдение радуги и более высоких порядков, но уже, преимущественно, в лабораторных условиях.

     В яркую лунную ночь можно наблюдать и радугу от Луны. Поскольку человеческое зрение устроено так, что при слабом освещении наиболее чувствительные рецепторы глаза — «палочки» — не воспринимают цвета, лунная радуга выглядит белесой; чем ярче свет, тем «цветнее» радуга (в её восприятие включаются цветовые рецепторы — «колбочки»).

                                                        История исследования                                                                                     

    Персидский астроном en:Qutb al-Din al-Shirazi (1236—1311), а возможно, его ученик en:Kamal al-din al-Farisi (1260—1320), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена.

    Общая физическая картина радуги была описана в 1611 году Марком Антонием де Доминисом в книге «De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride». На основании опытных наблюдений он пришёл к заключению, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления — при входе в каплю и при выходе из неё.  Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1635 году в своём труде «Метеоры» в главе «О радуге».

    Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, во многих странах в нём выделяют 7 цветов (однако, например, в Японии — 6). Считают, что первым выбрал число 7 Исаак Ньютон, для которого число 7 имело специальное символическое значение (по пифагорейским, богословским или нумерологическим соображениям). Причём первоначально он различал только пять цветов — красный, жёлтый, зелёный, голубой и фиолетовый, о чём и написал в своей «Оптике». Но впоследствии, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти перечисленным цветам спектра ещё два.

                              Радуга повисла разноцветным коромыслом,
                             Опустив один конец в зелёный океан…
                                                                           - М.Рысаков

                                       Часть 2. Необычные радуги

Чаще всего наблюдается простая радуга-дуга, но известен широкий спектр различных оптических феноменов, связанных с возникновением радуги, например огненные радуги, возникающие на перистых облаках, или туманная радуга. При определённых обстоятельствах можно увидеть двойную радугу, с самолёта — перевёрнутую или даже кольцевую, а в определённых местностях (в основном в США) — лунную радугу.

                     «Нормальная» и отражённая радуги над озером, на закате

                                                   Радуга как символ

• Семицветная радуга изображена на флаге Еврейской автономной области.
• Корабли всемирной природоохранной организации «Гринпис» носят название «Rainbow Warrior» (англ. Воин Радуги).

Радуга и ассоциированные термины

• Ирис — цветок с богатой гаммой цветов;
• Иридий — металл, цвета соединений которого дают практически полную радугу;
• Радужная оболочка глаза по-латыни — ирис;
• Ирисовая диафрагма напоминает радужную оболочку глаза;

                                    Радуга в водяной пыли от водопада

Мнемонические фразы

   Цвета в радуге расположены в последовательности, соответствующей спектру видимого света. Существуют мнемонические фразы для запоминания этой последовательности:

• Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан.
•  Крот овце, жирафу, зайке голубые сшил фуфайки.
• Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь. (Высказывание, переведённое с английского языка.)
• Каждый оформитель желает знать, где скачать фотошоп. (На современный лад.)
• Кем ощущается жестокий звон гонга сопротивления фатальности? (Философский вариант.)

   В этих фразах начальная буква каждого слова соответствует начальной букве названия определённого цвета.

• Каждый — Красный
• Охотник — Оранжевый
• Желает — Жёлтый
• Знать — Зелёный
• Где — Голубой
• Сидит — Синий
• Фазан — Фиолетовый

Цвета во фразе перечисляются в соответствии с порядком цветов в радуге, от красного (видимый свет с наибольшей длиной волны) до фиолетового (видимый свет с наименьшей длиной волны).

                                            Часть 3.  Радуга в истории и мифологии

                                             Героический ландшафт с радугой (1805)

• В скандинавской мифологии радуга — это мост Биврёст, соединяющий Мидгард (мир людей) и Асгард (мир богов).
• В древнеиндийской мифологии — лук Индры, бога грома и молнии.
• В древнегреческой мифологии — дорога Ириды, посланницы между мирами богов и людей.
• По славянским поверьям, радуга, подобно змею, пьёт воду из озёр, рек и морей, которая потом проливается дождём.
• В мифологии австралийских аборигенов Радужный змей считается покровителем воды, дождя и шаманов.
• Ирландский лепрекон прячет горшок золота в месте, где радуга коснулась земли.
• По чувашским поверьям, если пройти сквозь радугу, то можно поменять пол.
• В Библии радуга появилась после всемирного потопа как символ прощения человечества, и является символом союза Бога и человечества (в лице Ноя) о том, что потопа никогда больше не будет (Быт.9:13-15).

Блестящая яркими, великолепными красками, радуга поражала поэтическую фантазию первобытных народов. Она то протягивается над землей, то сверкает в самом саде Ирии, где на ней отдыхают райские птицы и крылатые души.

За радугой был признан особый, божественный характер, как и за всеми светилами, поэтому как в природе радуга находится на грани между грозой и солнечным светом, так и в народных сказаниях она находится в связи с богом грома и молний Перуном и светлой богиней Ладой, одно из наименований которой, между прочим, Перуница-громовержца. В преданиях радуга сравнивается с самыми разнообразными предметами.

Славяне издревле верят, что радуга «пьет» воду из озер, рек и морей: подобно змею, опустив свое жало в воду, набирает в себя воду, а после выпускает, отчего и бывает дождь; на концах радуги повешено по котелку с древними золотыми монетами. Легенда рисует трех божеств, один из которых держит радугу и подымает ею воду из реки, другой творит из этой воды облака, а третий, разрывая их, вызывает дождь. Это как бы триединое воплощение Перуна.

У западных славян есть поверье, что ведьма может украсть радугу и спрятать ее, а значит, произвести на земле засуху.

Существуют и такие поверья: радуга – мост между небом и землей; или пояс богини Лады; или путь на тот свет, по ней души умерших приходят иногда на грешную землю. Это символ изобилия, и если радуга долго не появлялась, следует ждать голода, неурожая.

                                        Борис Ольшанский Русь Великая.

      В некоторых местах верили, что радуга – блестящее коромысло, с помощью которого Лада Перуница черпает из моря-океана воду, а потом орошает ею поля и нивы. Это чудное коромысло хранится на небе, а по ночам – в созвездии Большой Медведицы. Загадки про радугу тоже сохранили уподобление ее коромыслу и ведрам с водой: «Два моря на дуге висят», «Разноцветное коромысло над рекою повисло».  Свойство радуги может быть использовано для того, чтобы магически переменить пол будущего ребенка. «Если женщина, у которой рождались только девочки, пойдет напиться воды на том месте, где «пьет» радуга, то после этого у нее будут рождаться мальчики».

    В Болгарии известно также представление о том, что радуга — это «пояс Господа, который он полощет во время дождя или сушит после дождя». Вместе с тем радугу называют и «поясом самовил». У сербов и хорватов говорят, что Бог с помощью радуги показывает женщинам, как надо ткать и какие цвета употреблять.

В Древней Индии радуга – это лук Индры, бога-громовержца; кроме того, в индуизме и в буддизме «радужное тело» – это высшее йогическое состояние, достижимое в царстве сансары.

В исламе радуга состоит из четырех цветов – красного, желтого, зеленого и синего, соответствующих четырем стихиям.

В некоторых африканских мифах с радугой отождествляют небесную змею, которая служит стражем сокровищ или же охватывает кольцом Землю.

Американские индейцы отождествляют радугу с лестницей, по которой можно подняться в иной мир. У инков радуга связывалась со священным Солнцем, и правители инков носили ее изображение на своих гербах и эмблемах.

У индейцев чибча-муисков радуга считалась добрым божеством. В специфических горных условиях Кордильер наблюдается удивительное природное явление: на фоне туманной дымки иногда возникает радуга, как бы обрамляя многократно увеличенное отражение самого наблюдателя. Главное святилище, посвященное богине Радуги, чибча воздвигли рядом с горным водопадом Текендама, где ярчайшая дуга высвечивается всегда, как только на водные брызги попадают лучи солнца.

В скандинавской мифологии «Биврёст» («трясущаяся дорога», «дрожащий путь») – радуга-мост, соединяющая небо и землю. Его охраняет страж богов Хеймдалль. Перед концом мира и гибелью богов мост рушится.

В Древней Греции богиней радуги была Ирида, вестница богов, дочь Тавманта и океаниды Электры, сестра гарпий. Она изображалась с крыльями и кадуцеем. Ее одеяние составляют переливающиеся цветами радуги капли росы.

По представлениям древних, радуга соединяла небо и землю, поэтому с оформлением олимпийской мифологии Ирида считалась посредницей между богами и людьми. В отличие от Гермеса, Ирида выполняла приказания Зевса и Геры, не проявляя собственной инициативы. Каноническое изображение Ириды — крылатая дева (обычно рядом сидящая с Герой), держащая в руках сосуд с водой, которым она доставляла воду облакам.

Радуга в живописи

           Куинджи Радуга (1900-05), Государственный Русский музей, Санкт-Петербург 

      «Радуга» – один из шедевров «позднего» Куинджи. Композиционно и тематически она чем-то напоминает его работу «После дождя», созданную за четверть века до нее, в «передвижнический» период. Но настроение этой картины – совсем другое, и эта «содержательная» смена прекрасно иллюстрирует эволюцию художественного мира Куинджи. Вектор этой эволюции условно можно обозначить как: от социальной критики – к поиску нового идеала (в сущности, этот вектор описывает и развитие всей тогдашней русской живописи). Существенно изменились за это время и художественные приемы, которыми пользовался Куинджи, - в «Радуге» он предстает непревзойденным мастером создания цветовых и световых эффектов. В этом произведении встретились сразу несколько любимейших мотивов русского изобразительного искусства – мотив хлебного поля, общий для многих коллег-современников художника, мотив дороги (Левитан, Шишкин), мотив радуги (вспомним хотя бы саврасовские «радуги»). Картина Куинджи не теряется на этом представительном фоне, она поражает почти мистическим проникновением в тайную суть мира – как, впрочем, и многие другие полотна живописца, написанные в последние годы его жизни. А прорывами в запредельное тогда грезило все отечественное искусство, и в этом Куинджи, несмотря на свой возраст, оказался очень современным (и своевременным!) художником. В христианстве радуга символизировала прощение, пакт между Богом и человеком, знак того, что с этого момента больше не будет всемирного потопа. Всемирный судья в конце света часто изображается восседающим на радуге. В христианской символике Средневековья три главных цвета радуги толкуются как образы всемирного потопа (синий), мирового пожара (красный) и новой земли (зеленый), а семь цветов – как образы семи таинств и семи даров Святого Духа.

                                                                               Евгений Демаков Венецианский карнавал. Радуга. 2000г

                                                   Мариус ан Доккум Тандем

                                      Константин Сомов  Лето. Вечерние тени. 1900 г.

                                     Константин Сомов  Пейзаж с беседкой. 1897 г.

                                            Константин Сомов  Радуга. 1908 г.

Архип Иванович Куинджи  Радуга. 1885-95 г.г. Чувашский художественный музей

                                           Юрий Кугач  Дождь прошел

                             Карп Трофименко Над Большой дорогой. 1925 г.

Радуга в поэзии

Тамара Людная

Радуга.

Мчится в небе колесница
Под дождём и Солнцем,
Колесница в небе мчится
Весело и звонко.

Управляет колесницей
Радуга – кудесница,
Разноцветная Ирида –
Смелая наездница.

Семь послушных лошадей
Впряжены возницей,
Легкокрылых, удалых –
Семёрка быстро мчится.

Красный конь быстрее лани,
Грива вьётся на ветру,
А оранжевый с ним рядом
Лягнул тучу на скаку.

Жёлтый конь желтее Солнца,
Весь как золото блестит,
А зелёный – презелёный
Будто камень малахит.

Голубой – кусочек неба,
Вроде даже голубей.
Братец синий самый сильный,
Всех быстрее и смелей.

Фиолетовый – как лето –
Жаркий, лёгкий, озорной.
Мчатся лошади по небу –
Слышен топот удалой.

Напоить коней возница
Тормозит у речки,
Пьют лошадки – не напьются…
Дождик сумасшедший

Вдруг внезапно прекратился,
Так же, как начался.
Колесница дальше мчится –
Белый след остался.


                                                                                                               Анна Ткаченко

Радуга.

Дождь прошел и вдруг над домом
Встала радуга шатром,
Нимбом ярким и огромным
Озаряя все кругом!

Мы с шестого этажа
Загляделись, не дыша…

Все как будто на картине:
Мы с тобой посередине,
Сверху сумрак грозовой,
Снизу — город золотой!

Разноцветные ворота
Распахнул нам небосвод,
Словно ждет от нас чего-то,
Словно манит нас в полет…

И взлетели мы, смеясь,
Крепко за руки держась!

Ввысь уносит нас волнами
Ветра солнечный прибой
И Земля лежит под нами,
В дымке бело — голубой!

В вышине печали нет —
Счастье в людях, в мире — свет!

Гаснет радуга… Не жалко!
Ведь на долгих полчаса
Из окошка коммуналки
Мы летали в небеса!

Тает сполох разноцветный,
Только в сердце не погас
Тот волшебный мост заветный,
Что связал любовью нас —

Светом радуги чудесной,
Спектром ауры небесной!

Часть 4. Наши исследования и наблюдения

       Мы решили «устроить» радугу дома.

   Опыт 1.

    Вы, наверное, замечали, что происходит, когда луч света попадает на скошенный краешек зеркала или на поверхность мыльного пузыря. Мы положили зеркальце в неглубокую миску с водой. Расположили миску так, чтобы луч света – от фонарика или от солнца – отразился от зеркальца на лист белого картона. В воде свет преломился и разбился на цвета, на картоне отразилась маленькая радуга.

   Опыт 2.

   Мы решили полить растения в саду в яркий солнечный день. Мы стали спиной к солнцу. Каково было наше удивление, когда в брызгах воды мы тоже увидели радугу.

                                                    Заключение

     При работе над данной темой  мы поняли, что  радуга является одним из самых красивейших явлений природы. Мы узнали много нового о радуге: откуда берётся радуга, какова её история исследования, какие бывают необычные радуги, почерпнули научные сведения о физике радуги. Собирая материал, познакомились с радугой как символом, получили знания об ассоциированных терминах, мнемонических фразах, связанных с радугой. Очень познавательны для нас разделы радуга в истории и мифологии, в живописи и поэзии.  Мы провели свои исследования и практически подтвердили свои знания, о том, как появляется радуга.

Литература

1. Дитрих А.К., Юрмин Г.А., Кошурникова Р.В. Почемучка. – М.:Педагогика – Пресс, 1993.
2.  Интернет- ресурсы