Sateenkaarien tiedettä

Sateenkaari syntyy periaatteessa siten, että Auringosta tuleva valkoinen valo osuu sopivasti sateeseen ja valkoisen valon sisältämät eri valon aallonpituudet heijastuvat ja taipuvat pisaroiden sisällä hieman eri tavoin. Pisara on juuri sopivan muotoinen ja veden optinen tiheys on juuri oikea, jotta pisarat toimivat kuin valoa eri väreihin hajottavat prismat.

Jotta sateenkaaren voisi nähdä, tulee Auringon (tai muun valonlähteen) olla katsojan takana ja sateen edessä. Silloin kaari muodostuu siten, että sen keskipiste on juuri vastakkaisella puolella taivasta kuin Aurinko (tai muu valonlähde) ja kaaren säde on 42°.

Lisäksi, jos tilanne on oikein otollinen, saattaa näkyvissä olla sivusateenkaari pääsateenkaaren ulkopuolella. Sen säde on 51° ja se syntyy valon kaksinkertaisesta heijastumisesta pisaran sisällä.

Tosinaan sateenkaarissa näkyy myös selvästi ”ylimääräisiä” kaaria, niin sanottuja interferenssikaaria. Ne syntyvät pisarassa eri reittiä kulkeneiden, mutta samaan suuntaan poistuvien säteiden aallonhuippujen osuessa päällekkäin, jolloin valo vahvistuu, tai eri kohtiin, jolloin valo heikkenee.

Näitä näkyy myös Juhan kuvassa ja ne antavat osaltaan myös viitteistä siitä, että sadekuuro on ollut varsin voimakas ja Auringon valo on osunut siihen todella mainiosti. Interferenssikaaret ovat pääkaaren sisäpuolella, mutta sivusateenkaaressa ne ovat ulkopuolella – mutta kuvassa selvästi näkyvä kaarenpala ei ole sellainen.

Tyypillisin syy omituiseen, ylimääräiseen sateenkaareen on heijastus. Valo heijastuu esimerkiksi järven tai meren pinnasta, jolloin tämä heijastunut valo muodostaa toisen, samaan aikaan näkyvän sateenkaaren hieman eri kohtaan.

Juhan mukaan vesialueita ei ole kuitenkaan ihan kuvauspaikan lähellä: ”Isompi järvi sateenkaaren suunnalla on noin 10 km päässä. Pienempiä lampia voi jossakin olla, mutta ei ainakaan parin-kolmen kilometrin säteellä.”

Ja kuten Juha itsekin vastauksessaan totesi, ne ovat liian kaukana. Siksi todennäköisintä on se, että kyseessä on jokin harvinaisempi sateenkaari-ilmiö. Sellaisia ovat esimerkiksi sateenkaaren puolat, tumma vyöhyke, nollannen kertaluokan hehku, korkeamman kertaluokan sateenkaaret ja anomaalinen sateenkaari. Näistä löytyy tietoa mm. Ursan Ilmakehän optisten ilmiöiden oppaasta ja kuvia on myös Ursan Taivaanvahdissa.

Kuvassa onkin – juuri kuten Juha arveli – mitä todennäköisimmin vääristynyt, anomaalinen sateenkaari, joka on hyvin harvinainen. Sellaisia on kuitenkin havaittu juuri voimakkaissa sadekuuroissa, jolloin pisarat ovat litistyneitä ja mahdollisesti myös muuten epämuodostuneita. Usein ukkossateissa voimakkaat, paikalliset tuulet ja ilmavirtaukset piiskaavat myös pisaroita.

Näin kaaren säde muuttuu ja se voi jakautua kahdeksi, hieman toisistaan erillään olevaksi kaareksi yleensä juuri kaaren yläosassa.

Tällaisista on hyviä esimerkkejä ja simulaatioita (kuten oikealla) erinomaisella ilmakehäoptiikan sivulla Atmospheric Optics, ja koska kuvan ilmiö täsmää niihin, on aika todennäköistä, että kuvassa on juuri tällainen anomaalinen sateenkaari. Harvinainen, mutta ei tuntematon.

Mutta kuten Ursan opas tässä yhteydessä toteaa, on sateenkaaria ”havaittu ja tutkittu pitkään, mutta ei ole millään tavalla mahdotonta, etteikö vieläkin jotain uusia ja poikkeavia sateenkaari-ilmiöitä voitaisi löytää ja havaita!”