รุ้งกินน้ำหลากสีที่เรามักเห็นหลังฝนตก ใครได้มองเห็นก็จะตื่นเต้นทุกครั้ง การเกิดรุ้งกินน้ำเป็นความมหัศจรรย์ทางธรรมชาติที่งดงาม ในทางวิทยาศาสตร์ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้อย่างไร เรามาหาคำตอบของ “ปริศนาสายรุ้ง” ไปพร้อมกัน

🌈รุ้งกินน้ำเกิดจากอะไร?

ก่อนอื่นต้องเข้าใจหลักการของ “สเปกตรัมของแสง” เสียก่อน เมื่อเราฉายแสงให้ตกกระทบปริซึม จะเกิดการหักเหของแสงระหว่างอากาศกับปริซึม โดยแสงแต่ละสีจะเคลื่อนที่ในปริซึมด้วยความเร็วแตกต่างกัน จึงทำให้เรามองเห็นแสงบนฉากที่ตำแหน่งแตกต่างกัน

ดังนั้น การเกิดรุ้งก็เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจาก “การกระจายของแสง” เมื่อแสงแดดส่องผ่านอากาศและตกกระทบเข้าไปในละอองน้ำบนชั้นบรรยากาศ ลำแสงจากดวงอาทิตย์ที่ถูกหักเหจะสะท้อนเข้าสู่แนวสายตาเป็นมุม 40° - 42° ปรากฏเห็นเส้นโค้งสีต่าง ๆ 

🌈รุ้งกินน้ำมีกี่สี?

ปกติตาคนจะมองเห็นแสงอาทิตย์เป็นสีขาว (White light) แต่หลังจากเกิดการหักเหของแสงผ่านหยดน้ำที่เปรียบเสมือนปริซึม แยกเป็นสเปกตรัม 7 สี ได้แก่ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง รังสีที่ตามองเห็น (Visible light) มีความยาวคลื่น 400 - 800 นาโนเมตร ถ้าแสงอาทิตย์ทำมุมกับหยดน้ำแล้วหักเหเป็นมุม 40° เราจะมองเห็นเป็นแสงสีม่วง แต่ถ้าแสงหักเหเป็นมุม 42° เราจะมองเห็นเป็นแสงสีแดง

แสงสีม่วง มีความยาวคลื่นสั้นที่สุดคือ 400 นาโนเมตร แต่มุมเบี่ยงเบนมากที่สุด

แสงสีแดง มีความยาวคลื่นมากที่สุด มีการเบี่ยงเบนออกจากแนวเส้นเดิมน้อยที่สุด

🌈รุ้งมีกี่แบบ?

บางครั้งเราอาจเห็นรุ้งเกิดขึ้นสองตัวพร้อมกัน เรียกว่า “รุ้งคู่” (double rainbow) เมื่อแสงแดดตกกระทบผ่านละอองน้ำพัฒนาให้เกิดรุ้งกินน้ำตัวที่สอง โดยมีลำดับสีที่ตรงข้ามกันกับรุ้งกินน้ำตัวเดียว

รุ้งตัวล่างอยู่ด้านใน สีชัดกว่า สว่างกว่า เรียกว่า รุ้งปฐมภูมิ (primary rainbow)

รุ้งตัวบนอยู่ด้านนอก สีจางกว่า เรียกว่า รุ้งทุติยภูมิ (secondary rainbow) เกิดจากการหักเหแสงภายในหยดน้ำสองครั้ง

ความแตกต่างระหว่าง รุ้งปฐมภูมิและรุ้งทุติยภูมิ มีวิธีจำง่าย ๆ คือสีแดงจะหันเข้าหากัน โดยรุ้งตัวหลักสีแดงจะอยู่ขอบบน และสีแดงของรุ้งตัวรองจะอยู่ขอบล่าง

ส่วนปรากฏการณ์ “รุ้งแฝด” (twin rainbow) คือ รุ้งปฐมภูมิตัวล่าง แตกออกเป็น 2 สาย โดยที่ปลายแต่ละข้างบรรจบกัน ส่วนโค้งที่แยกออกจากกันจะอยู่ตรงกลางพอดี

🌈ทำไมรุ้งกินน้ำ โค้งเป็นครึ่งวงกลม?

หากยืนอยู่บนพื้นโลกคุณจะเห็นรุ้งกินน้ำเป็นเส้นโค้งสวยงาม ความจริงแล้วรุ้งมีลักษณะเป็น “วงกลม” แต่โดนพื้นโลกบังไว้ครึ่งหนึ่ง ตำแหน่งของ “จุดแอนตี้โซล่าร์” คือจุดตรงกลางบนท้องฟ้าหรือบนพื้นดิน ซึ่งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 180 องศาพอดี หากเรานั่งเครื่องบินแล้วมองลงมาจากที่สูง เราจะเห็นรุ้งเป็นวงกลมเต็มวงที่สมบูรณ์แบบซึ่งอยู่ตรงกลางจุดนี้

🌈รุ้งกินน้ำเกิดตอนไหน ทิศใด

ถ้าฝนตกตอนเที่ยงตรง ขณะที่ดวงอาทิตย์ยังอยู่ตรงศรีษะ เราจะมองไม่เห็นรุ้ง หลังฝนตกถ้าอยากเห็นรุ้ง ให้สังเกตแสงแดดที่ส่องจากด้านใดด้านหนึ่งของขอบฟ้า เมื่อเรายืนหันหลังให้ดวงอาทิตย์ แล้วมองท้องฟ้าที่มีละอองน้ำกระจายอยู่ เราก็จะเห็นรุ้งกินน้ำได้ ดังนั้น รุ้งกินน้ำจะเกิดขึ้นช่วงใดก็ได้ที่ไม่ใช่เที่ยงตรง หากเป็นหลังในตกช่วงเช้า เราจะเห็นรุ้งทางทิศตะวันตก และตอนบ่ายถึงเย็นจะเห็นรุ้งทางทิศตะวันออก

🌈ทำไมเห็นรุ้งกินน้ำแล้วห้ามชี้?

ตอนเด็กเรามักเคยได้ยินว่า “เวลาเจอรุ้งกินน้ำ ห้ามชี้! เดี๋ยวนิ้วกุด” และชี้นิ้วไหน กุดนิ้วนั้น ซึ่งเด็ก ๆ หลายคนก็กลัวและเชื่อฟัง แต่ความจริงแล้วเป็นกุศโลบายของคนสมัยก่อนที่ต้องการป้องกันอันตรายจากการที่เด็ก ๆ มักตื่นเต้นเวลาเห็นรุ้งกินน้ำ และชอบชี้นิ้วไป-มา เพราะกลัวว่าจิ้มตากันนั้นเอง

ขอบคุณแหล่งข้อมูล: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์,ชวนคิดกับนักวิทย์น้อย