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你要是小时候在农村野地里撒欢跑过,八成干过一件傻事:看见天边挂一道彩虹,撒丫子就追,心想跑到山那头就能摸到那七彩大拱门。
结果呢?跑得鞋都掉了,彩虹还是挂在那,不近不远,就跟逗你玩似的。这玩意儿咋这么难追?
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先跟你说个真实情况,彩虹其实压根儿就不是一个能让你走过去的东西。你在地面上看见的彩虹,看着像一座半圆形的大桥,一头插在山坡上,一头扎进河沟里。
可等你真跑到那个山坡上,彩虹那头早就挪到别处去了。你以为你在追彩虹,其实彩虹一直在躲你。这不是玄学,这是正儿八经的光学物理。
你睁眼看见彩虹的那一刻,它就已经注定跟你保持一个固定的角度,你往前一步,它就往后一步,比谈恋爱时的暧昧还难拿捏。
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那为啥会这样呢?咱得从彩虹到底怎么来的说起。天空中的彩虹,其实是太阳光钻进了空气中的小水滴,在里头拐了个弯,又跑出来的结果。
光线从空气进入水滴,会先折射一下,也就是拐个弯,然后撞到水滴的后壁,发生全反射,接着再从水滴的前面折射出来。这一进一出加一撞,就把白光拆成了七种颜色,红橙黄绿蓝靛紫,像排队似的依次排开。
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最关键的一点是每个颜色的光从水滴里出来的时候,跟太阳光原来的方向之间,会形成一个固定的角度。比如红色的光,这个角度大约是42度,紫色的光小一点,大约40度。
也就是说不管你站在哪儿,只要你的眼睛跟太阳光的方向之间,正好夹着这个42度的角,并且那个方向上正好有水滴,你就能看见红色。你换个位置,那个角还在,只不过水滴换了另一拨。
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这就好比你拿着手电筒照一个玻璃球,玻璃球反射的光,永远跟手电筒的光线成固定夹角。你挪动手电筒,反射光的方向也跟着变。彩虹也是这个理。太阳好比那个手电筒,你眼睛就是接收器,水滴就是无数个小玻璃球。
你看见彩虹的时候,其实你眼睛、太阳、彩虹上的每一个点,都形成了一条固定的几何关系。彩虹的圆心,永远在太阳的对面,而且是太阳、你的眼睛、彩虹圆心这三个点连成一条直线。
太阳在天上多高,彩虹的圆心就在地平线以下多深。太阳越往西沉,彩虹的拱就越高。如果太阳落山了,地平线以上就没有水滴能被照到,彩虹也就消失了。
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你往彩虹那边跑,你的位置变了,你与太阳的连线方向也在变,但彩虹那个42度的夹角却不变。
原本你看见的彩虹是那拨水滴反射的,你一动,那拨水滴反射的光就不对着你眼睛了,你眼睛会重新锁定另一拨水滴,正好处在新位置那个42度角上。
所以彩虹就像个影子一样,你走它也跟着走,永远跟你保持同一种几何关系。你别说跑到山脚下,你就是坐飞机往上飞,彩虹也会跟着你往上窜,因为它只存在于你眼睛和太阳之间那个特定的光学视窗里。
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有的人抬杠说,那我站山顶上,看山沟里的彩虹,不就近了吗?其实更远了。因为从你的眼睛到彩虹上的水滴,那是一个真实的光路距离。
你站在山顶,看山沟里的雨幕,水滴离你确实近了,但那个角还在,你看到的是水滴位置更低处的彩虹。等你下到山沟,水滴就在头顶,那个角依旧在,彩虹就跑到山脊那边去了。
不信你拿个三棱镜试试,你把它举在眼前,能看到彩色的光带,可你伸手去抓,那光带在镜片里头,你抓得着吗?彩虹就是大自然里的三棱镜表演,它没有实体,它只是光线在你眼睛里的投影。
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再往深了说,彩虹其实是个完整的圆。我们在地面上只能看到半圆,因为地平线挡住了另一半。你要是坐飞机飞到高空,足够高的时候,就能看到一个完整的七彩圆环,像一个大甜甜圈套在大地上。
但你依然走不到它下面,因为圆心永远在你和太阳连线上,你往东它往东,你往西它往西,就像一个看不见的陀螺,你是那个抽陀螺的人,但陀螺永远不落在你脚下。
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彩虹就像你小时候梦见的那张永远追不上的钞票,又像你对着镜子里的自己招手,瞧着近在眼前,其实隔着一层玻璃。而且彩虹还有个脾气,它只在下过雨的晴天出现,太阳正好在你背后,水滴在你面前,三者缺一不可。
你要是真走到彩虹底下,那就意味着太阳在你正前方,水滴在你脑后,你连彩虹的影子都看不见,因为你已经穿过了那个光学魔术的幕布,成了幕后的观众。
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