Mavrica je eden tistih prizorov, ki ustavi skoraj vsakogar. Pojavi se po dežju, na robu nevihte, ob pršenju vode ali nad slapom, ljudje pa v nekaj sekundah dvignejo pogled in telefon. Vidimo barve, lok in svetlobo, redkeje pa pomislimo, da gledamo zelo natančen fizikalni pojav. Mavrica ni naslikana na nebu in ne stoji nekje nad pokrajino. Nastane v kapljicah vode, v svetlobi in v našem položaju opazovalca.
Prav zato je nikoli ne moremo doseči. Lahko hodimo proti njej, se vozimo čez hrib, sledimo barvam čez polje, a mavrica se bo premikala z nami. Ni predmet v prostoru, temveč pogled iz točno določenega kota. To je tudi razlog, da dve osebi, ki stojita nekaj metrov narazen, v resnici ne gledata popolnoma iste mavrice. Vsaka vidi svojo, sestavljeno iz svetlobe, ki se odbije in lomi v drugih kapljicah.
Mavrica nastane, ko svetloba vstopi v kapljico vode
Bela sončna svetloba je sestavljena iz različnih barv. Teh barv običajno ne vidimo ločeno, ker skupaj tvorijo belo svetlobo. Kapljica vode pa deluje kot majhna optična prizma. Svetloba vanjo vstopi, se pri tem lomi, se v notranjosti kapljice odbije in ob izstopu znova lomi. Ker se posamezne barve lomijo pod nekoliko različnimi koti, se razporedijo v znani barvni pas.
Rdeča svetloba se odkloni drugače kot vijolična, zato v mavrici vidimo barvni red. Na zunanjem robu primarne mavrice je običajno rdeča, proti notranjosti pa sledijo oranžna, rumena, zelena, modra, indigo in vijolična. V resnici prehodi niso ostro ločeni. Spekter je zvezen, človek pa ga zaradi navade in kulture pogosto razdeli na sedem barv.
Sonce mora biti za nami
Mavrice ne vidimo, če gledamo proti soncu. Za klasično mavrico mora biti sonce za opazovalcem, dežne kaplje pa pred njim. Najlepše mavrice se zato pogosto pojavijo zjutraj ali pozno popoldne, ko je sonce nižje nad obzorjem. Če je sonce previsoko, se lok premakne nižje in ga s tal pogosto sploh ne vidimo.
To pojasni tudi, zakaj mavrica po poletni nevihti ni vedno vidna, čeprav so kaplje v zraku in sonce sije. Potreben je pravi položaj: sonce za hrbtom, kaplje pred očmi in dovolj temno ozadje, da barve izstopijo.
Mavrica je vedno povezana z antisolarno točko
Središče mavričnega kroga leži nasproti sonca. To točko imenujemo antisolarna točka. Opazovalec je v tej geometriji zelo pomemben. Če se premaknemo, se premakne tudi geometrija svetlobe, ki jo vidimo. Mavrica zato ni nekaj, kar bi lahko našli na koncu ceste. Vidimo jo iz svojega položaja, iz svoje linije med soncem, kapljicami in očmi.
Lok je ukrivljen, ker gledamo del kroga
Mavrica se nam zdi lok, vendar je v resnici del kroga. Svetloba iz kapljic pride do naših oči pod določenim kotom. Kapljice, ki svetlobo pošljejo do nas pod pravim kotom, ležijo na navideznem krogu okrog antisolarne točke. Ker tla zakrijejo spodnji del kroga, s tal običajno vidimo le lok.
Iz letala, z visoke gore ali pri pogledu na pršenje vode v posebnih razmerah lahko človek včasih vidi skoraj celoten mavrični krog. To je precej redkejši prizor, a lepo pokaže, da mavrica ni most čez nebo, temveč krožna geometrija svetlobe.
Višje kot stojimo, več kroga lahko vidimo
Na ravnini vidimo predvsem zgornji del mavrice. Na razgledni točki, nad dolino ali iz zraka se spodnji del lahko odpre. Zato so nekatere mavrice v gorah videti širše in bolj dramatične. Ne zato, ker bi bile fizikalno drugačne, temveč zato, ker imamo boljši pogled na prostor, kjer so kapljice.
Dvojna mavrica nastane po dodatnem odboju
Včasih se nad glavno mavrico pojavi še druga, šibkejša. To je dvojna mavrica. Nastane, ker se del svetlobe v kapljici odbije dvakrat, preden izstopi. Zaradi dodatnega odboja je sekundarna mavrica bolj bleda, širša in ima obrnjen vrstni red barv. Pri njej je rdeča na notranjem robu, vijolična pa bolj zunaj.
Med obema lokoma je pogosto videti temnejši pas. Ta pojav je znan kot Aleksandrov pas. Ni senca oblaka, temveč posledica tega, da iz določenega območja med primarno in sekundarno mavrico do opazovalca pride manj svetlobe.
Močna dvojna mavrica potrebuje dobre razmere
Dvojna mavrica je najlepša, kadar je v zraku veliko kapljic, za opazovalcem pa sije močno sonce. Temno ozadje nevihtnega oblaka barve še bolj poudari. Zato so fotografije dvojnih mavric pogosto najbolj dramatične prav ob koncu plohe, ko se nebo na eni strani že razjasni, na drugi pa ostane temno.
Zakaj je ena mavrica svetlejša od druge
Primarna mavrica je svetlejša, ker svetloba v kapljici doživi manj izgub. Pri sekundarni se zaradi dodatnega odboja del svetlobe izgubi, zato je lok šibkejši. Prav zato druge mavrice včasih skoraj ne opazimo, dokler ne pogledamo bolj pozorno.
Mavrice ne moremo doseči, ker ni na enem mestu
Zgodbe o loncu zlata na koncu mavrice so lepe, vendar fizika pravi drugače. Mavrica nima konca v prostoru. Njen položaj je odvisen od tega, kje stoji opazovalec. Če se premaknemo, se spremenijo tudi kapljice, iz katerih svetloba pride do naših oči. Konec mavrice se zato vedno umika.
To je eden najlepših paradoksov vsakdanjih pojavov. Mavrica je videti skoraj otipljiva, a je popolnoma odvisna od opazovanja. Ni predmet, temveč dogodek med soncem, vodo in očmi.
Vsak človek vidi nekoliko svojo mavrico
Če dve osebi stojita druga ob drugi, se njuna pogleda skozi kapljice razlikujeta. Razlika je majhna, zato se zdi, da gledata isto mavrico. A v fizikalnem smislu vsaka oseba vidi svetlobo iz nekoliko drugih kapljic. Mavrica je zato skupna izkušnja, sestavljena iz zasebnih pogledov.
Barve na nebu so tudi opomnik na vreme
Mavrica pogosto pove, da je v zraku še vedno vlaga, hkrati pa sonce že prebija oblake. Vidimo jo na prehodu med dežjem in jasnino. Zaradi tega jo povezujemo z olajšanjem, koncem plohe in lepšim vremenom. Ni pa zanesljiva vremenska napoved. Lahko se pojavi ob kratki plohi, pred novo nevihto ali ob pršenju vode, kjer vremena sploh ni treba spreminjati.
Podobni pojavi nastanejo tudi ob slapovih, fontanah, vrtnih pršilkah in morskem pršcu. Tam je mehanizem enak: svetloba, drobne kapljice in pravi kot opazovanja.
Najlepši prizor je tudi učna ura svetlobe
Mavrica je dokaz, da znanost ne zmanjša lepote narave. Nasprotno, razlaga jo naredi še bolj zanimivo. Ko naslednjič zagledamo barvni lok, ne gledamo samo barv po dežju. Gledamo sončno svetlobo, razstavljeno v kapljicah, geometrijo kroga, položaj opazovalca in igro odbojev, ki lahko ustvari celo drugi lok.
Mavrica je tako preprosta, da jo razume otrok, in dovolj zapletena, da očara fizika. Ne moremo je ujeti, ne moremo se sprehoditi do njenega konca in ne moremo je vzeti s seboj. Lahko jo samo vidimo v pravem trenutku. Morda je prav zato tako privlačna. Pojavi se nenadoma, razloži nekaj o svetlobi in izgine, še preden se je naveličamo.
