ปรากฏการณ์ธรรมชาติของรุ้งกินน้ำในทางวิทยาศาสตร์
รุ้งกินน้ำเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่งดงามที่สุดในโลก มักปรากฏหลังฝนตกหรือขณะฝนโปรยโดยมีแสงแดดส่องอยู่ หลายคนคุ้นตากับรุ้งกินน้ำที่มี 7 สี ได้แก่ แดง ส้ม เหลือง เขียว ฟ้า คราม ม่วง แต่ทำไมรุ้งกินน้ำถึงมี “เจ็ดสี”
ปรากฏการณ์ธรรมชาติของรุ้งกินน้ำ ทำไมต้องเป็นสีเหล่านี้? คำตอบเกี่ยวข้องกับ คุณสมบัติของแสง และ การหักเหของแสงในหยดน้ำ ซึ่งเป็นหลักการทางฟิสิกส์ที่น่าทึ่ง
อันดับแรก ต้องเข้าใจว่า “แสงอาทิตย์” ที่เรามองเห็นเป็นสีขาวนั้น จริง ๆ แล้วประกอบด้วยแสงหลายสีรวมกัน แสงแต่ละสีมีความยาวคลื่นต่างกัน
เมื่อแสงผ่านสสารใส เช่น ปริซึมหรือหยดน้ำ จะเกิดการหักเหของแสงแตกออกเป็นสีต่าง ๆ กระบวนการนี้เรียกว่า **การกระจายแสง ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการเกิดรุ้งกินน้ำ
เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบหยดน้ำในอากาศ พื้นผิวของหยดน้ำทำหน้าที่เสมือน ปริซึมธรรมชาติ มีการหักเหของแสงเข้าหยดน้ำ
จากนั้นแสงสะท้อนภายในหยด และสุดท้ายหักเหออกมาอีกครั้ง การหักเหในแต่ละครั้งทำให้แสงแตกออกเป็นสีต่าง ๆ ตามความยาวคลื่น โดยเรียงลำดับตามมุมที่แสงสามารถออกมาสู่สายตาของผู้สังเกตได้
เหตุผลที่มี “7 สี”
จริง ๆ แล้วแสงถูกแยกออกเป็น “หลายสีมากกว่านั้น” อย่างต่อเนื่อง เป็น “สเปกตรัมสี” ที่ไล่จากสีแดงไปจนถึงสีม่วงแบบไม่ขาดช่วง แต่สาเหตุที่มนุษย์มองว่ารุ้งมี 7 สี
มาจากการที่มนุษย์สามารถแยกสีได้ชัดเจนประมาณ 6–7 สี และการแบ่งสี 7 สีนี้ถูกทำให้เป็นมาตรฐานโดย เซอร์ไอแซก นิวตัน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้ทดลองใช้ปริซึมแยกแสงในศตวรรษที่ 17 นิวตันเลือกแบ่งออกเป็น 7 สี
เพื่อเชื่อมโยงกับคติความเชื่อเรื่อง “เลขเจ็ด” ที่ถือเป็นเลขสมบูรณ์แบบในสมัยนั้น เช่น วันทั้งเจ็ด โน้ตดนตรีเจ็ดเสียง เป็นต้น ด้วยเหตุนี้ ระบบการเรียนรู้ทั่วโลก including ไทยจึงกำหนดให้รุ้งกินน้ำมี “7 สี” ตามแบบที่นิวตันกำหนด
ลักษณะของสีแต่ละช่วง
สีแดง มีความยาวคลื่นมากที่สุด จึงหักเหน้อยกว่าและอยู่ด้านนอกสุดของรุ้ง
สีม่วง มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด หักเหมากที่สุด อยู่ด้านในสุด
ส่วนสีอื่น ๆ เช่น ส้ม เหลือง เขียว ฟ้า คราม เป็นสีช่วงกลางที่เกิดจากการไล่ระดับของความยาวคลื่น
รุ้งกินน้ำปรากฏได้อย่างไร เพื่อให้เกิดรุ้งกินน้ำ ต้องมีเงื่อนไขดังนี้
- มีหยดน้ำลอยอยู่ในอากาศ เช่น ฝน หมอก หรือสเปรย์น้ำ
- มีแสงอาทิตย์อยู่ด้านหลังผู้สังเกต
- มุมระหว่างแสงอาทิตย์กับผู้สังเกตถึงหยดน้ำต้องเหมาะสม (ประมาณ 40–42 องศา)
ถ้าตรงเงื่อนไขเหล่านี้ เราจะเห็นรุ้งกินน้ำเป็นวงโค้ง หากมองจากที่สูง เช่น เครื่องบิน อาจเห็นเป็นวงกลมเต็มวง
รุ้งกินน้ำมี 7 สี เพราะแสงอาทิตย์แตกออกเป็นสเปกตรัมสีเมื่อผ่านหยดน้ำ และมนุษย์แบ่งสีตามการมองเห็นและความเชื่อที่นิวตันกำหนด จึงกลายเป็นมาตรฐานมาจนถึงปัจจุบัน นี่คือความงดงามของธรรมชาติที่ผสมผสานทั้งวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมเข้าด้วยกันอย่างลงตัว
สนับสนุนโดย เครื่องช่วยฟัง