выражена приемлемо в терминах квантовой теории, но это здесь выходит за пределы моей области, и я рекомендую книгу Аткинса.
Спектр зависит от того, что свет различных цветов, замедляется в различной степени: коэффициент преломления данного вещества, скажем стекла или воды, больше для синего света, чем для красного. Вы можете представить себе синий свет, как более медленного пловца, чем красный, запутавшегося в дебрях атомов в стекле или воде из-за своей короткой длины волны. Свет всех цветов меньше запутывается среди более редких атомов воздуха, но синий все равно распространяется медленней, чем красный. В вакууме, где вообще нет никаких дебрей, свет всех цветов имеет одну и ту же скорость: великую, всеобщую максимальную c.
Капли дождя имеют более сложный эффект, чем призма Ньютона. Будучи примерно сферической, их задняя поверхность действует как вогнутое зеркало. Таким образом, они отражают солнечный свет после его преломления, что является причиной, почему мы видим радугу в области неба напротив солнца, а не тогда, когда смотрим в направлении солнца сквозь дождь. Представьте, что Вы стоите спиной к солнцу, глядя в направлении дождя, желательно на фоне свинцового неба. Мы не увидим радугу, если солнце в небе будет выше, чем 42 градуса над горизонтом. Чем ниже солнце, тем выше радуга. По мере того, как солнце встает утром, радуга, если она видна, садится. По мере того, как солнце садится вечером, радуга поднимается. Поэтому давайте предположим, что сейчас раннее утро или время перед закатом. Представьте отдельную каплю дождя в виде сферы. Солнце сзади и немного выше Вас, и свет от него попадает в каплю дождя. На границе воздуха с водой он преломляется, и различные длины волн, составляющие солнечный свет, изгибаются на различный угол, как в призме Ньютона. Развернутые цвета проходят через внутреннюю часть дождевой капли, пока не достигают ее вогнутой дальней стенки, где они отражаются назад и вниз. Они снова покидают каплю дождя, и некоторые из них заканчиваются в Вашем глазу. В то время как они проходят из воды обратно в воздух, они преломляются второй раз, различные цвета снова изгибаются на различный угол.
Так, полный спектр — красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый — покидает нашу одну каплю дождя, и подобный же спектр покидает другие дождевые капли рядом. Но лишь маленькая часть спектра от любой капли дождя попадает в Ваш глаз. Если Ваш глаз получает луч зеленого света от одной конкретной капли дождя, синий свет от этой же капли дождя идет выше вашего глаза, а красный свет от этой конкретной капли — ниже. Тогда почему Вы видите полную радугу? Потому что есть много различных капель дождя. Полоса из тысяч дождевых капель дает Вам зеленый свет (и одновременно дает синий свет любому, кто мог бы соответственно находиться выше Вас, и одновременно дает красный свет кому-то еще ниже Вас). Другая полоса из тысяч капель дождя дает Вам красный свет (и дает кому-то еще синий…), другая полоса из тысяч капель дает вам синий свет, и так далее. Дождевые капли, доставляющие вам красный свет, все находятся на фиксированном расстоянии от вас, что является причиной, почему красная полоса изогнута (вы — центр круга). Капли, предоставляющие Вам зеленый свет, также находятся на фиксированном расстоянии от вас, но на более коротком. Таким образом круг, на котором они расположены, имеет меньший радиус, и зеленая кривая находится внутри красной кривой. Затем в ней располагается синяя кривая, и вся радуга построена в виде ряда кругов с Вами в центре. Другие наблюдатели будут видеть иные радуги, центрированные на наблюдателе.
Итак, радуга отнюдь не берёт начало в особом «месте», где феи могли прятать горшочек с золотом. Радуг столько, сколько глаз смотрит на ливень. Различные наблюдатели, смотрящие на один и тот же дождь с разных позиций, обнаружат свои собственные радуги, использующие свет из различных множеств капель. Строго говоря, даже ваши оба глаза видят разные радуги. И когда мы едем вдоль дороги, глядя на «одну» радугу, на самом деле мы видим множество радуг, быстро сменяющих друг друга. Я думаю, если бы Уордсуорт осознавал всё это, он бы написал что-то превосходящее строки «Моё сердце выпрыгивает, когда я вижу радугу в небе» (хотя, я должен сказать, трудно превзойти последующие строки).
Следующее осложнение состоит в том, что капельки дождя сами по себе падают, или развеваются. Так что отдельная капля может пройти сквозь отрезок, на котором она посылает, скажем, красный свет к вам, а затем переместиться в жёлтую область. Но вы продолжаете видеть красный участок, если ничто не изменилось, потому что новые капли дождя занимают место прошлых. Ричард Уилан, в его любимой Книге Радуг (1997), которая является источником многих моих радужных цитат, цитировал Леонардо да Винчи:
Взгляни на лучи солнца в композиции радуги, на цвета порождённые падающим дождём, где каждая капля в своём падении принимает все цвета в радуге.
Иллюзия радуги сама по себе остаётся неподвижной, несмотря на то что капли, которые её создают, падают и разносятся ветром. Кольридж писал:
Неподвижная радуга в быстро движущемся, спешащем потоке-тумане.
Что за скопление образов и чувств, удивительное постоянство среди быстрой изменчивости бури — тишина, дочь шторма.
Его друг Уордсуорт также был очарован неподвижностью радуги перед лицом бушующего дождя:
Пока, не могу сказать по какой страной случайности, облака сочетаются с ветром, большая неискажённая радуга стоит неподвижно в небе.
Часть романтизма радуги исходит из иллюзии, что она всегда высоко расположена над горизонтом вдалеке, огромная дуга недостижимо отодвигается, когда мы приближаемся. Но «радуга в волне прибрежной» Китса была близко. И иногда вы можете видеть радугу, как завершённый круг, всего несколько футов в диаметре, двигающуюся вдоль ближайшей части изгороди, мимо которой вы проезжаете. (Радуга выглядит полукругом только потому, что горизонт мешает нижней части круга). Радуга кажется такой большой отчасти из-за иллюзии расстояния. Мозг проецирует изображение дальше на небо, увеличивая его. Вы можете добиться такого же эффекта, посмотрев на яркую лампу, чтобы «отпечатать» остаточное изображение на вашей сетчатке, а затем «проектировать» его на расстояние, глядя на небо. От этого оно кажется большим.
Есть и другие очаровательные сложности. Я сказал, что свет от солнца входит в каплю через верхнюю четверть поверхности, обращённой к солнцу, а покидает через нижнюю. Но, разумеется, ничто не мешает солнечному свету войти через нижнюю четверть. При должных условиях, он может дважды отразится внутри сферы, покинув нижюю часть капли, чтобы затем попасть в глаз наблюдателю, также преломляясь, чтобы образовать вторую радугу, на 8 градусов выше первой, с обращёнными цветами. Конечно же, для любых наблюдателей, обе радуги передаются разными совокупностями капель. Двойную радугу видят не часто, но Уордсуорту должно быть представился такой случай, и его сердце при этом, несомненно, подпрыгнуло ещё выше. Теоретически, могут быть другие, более тусклые радуги, расположенные концентрически, но они очень редко видны. Разве кто-то может всерьёз сказать, что стало хуже, от рассказа о том, что происходит внутри тысяч этих падающих, сверкающих, отражающих и преломляющих капель? Рёскин писал в «Современных художниках III» (1856):
Для большинства людей радость неведения предпочтительнее осведомлённости. Лучше постигать небо как синий купол, нежели чёрную бездну, а облака — как золотой трон, нежели влажный туман. Я часто спрашивал у кого-нибудь, кто знает оптику, насколько религиозным бы он не был, может ли он ощущать в равной степени удовольствие и благоговение, которые необразованный крестьянин может почувствовать, увидев радугу. Мы не можем постичь тайну отдельного цветка, и предназначен ли он чтоб мы могли; но это преследование науки должно быть навсегда остановлено любовью к красоте, и точность знаний — нежностью эмоций.
