Varavīksne ir krāsu loks debesīs, ko var redzēt, kad saule spīd caur krītošu lietu. Krāsu raksts sākas ar sarkanu krāsu ārpusē un mainās no oranžas, dzeltenas, zaļas, zilas, indigo līdz violetai iekšpusē. Dažkārt var redzēt otru, lielāku un blāvāku varavīksni.

Varavīksne rodas, kad balta gaisma, iekļūstot ūdens pilienā, tiek izliekta (refraktēta), sadalīta atsevišķās krāsās un atstarota atpakaļ. Varavīksne patiesībā ir apaļa kā aplis. Uz zemes apakšējā daļa ir apslēpta, bet debesīs, piemēram, no lidojošas lidmašīnas, to var redzēt kā apli ap punktu, kas atrodas pretī Saulei.

Kā tieši veidojas varavīksnes krāsas

Kad saules gaisma nonāk ūdens pilienā, katra krāsa (viļņa garums) tiek lauzta nedaudz citādi — šī parādība saucas dispersija. Pēc lauzšanās gaismas stari iekšpilienā atstarojas no iekšējās virsmas un iznākot atkal tiek lauzti. Šī kombinācija — refraction → internal reflection → refraction — rada koncentrētus stara leņķus, no kuriem novērotājam šķiet, ka gaisma nāk no loka. Primārās varavīksnes maksimums parasti novērojams aptuveni 42° leņķī pret līniju no novērotāja uz pretēju Sauli.

Primārā un sekundārā varavīksne

  • Primārā varavīksne ir skaidri krāsaina un veidojas pēc viena iekšējā atstarojuma pilienā. Krāsu secība: sarkana ārā, violeta iekšā.
  • Sekundārā varavīksne parādās reizēm virs primārās — tā rodas pēc divām iekšējām atstarošanām pilienā, ir platāka, blāvāka un tai ir apgriezta krāsu secība (sarkana iekšā, violeta ārā). Sekundārā loka maksimums ir apmēram 50–53° leņķī.

Papildparādības un to cēloņi

  • Supernumerārie (papildu) loki — blīvi, smalki, rojaini lentiņi zem primārā loka, kas rodas gaismas viļņu interferences dēļ, īpaši mazos un vienmērīgos pilienos.
  • Miglas loka (fogbow) — ļoti blāva, gandrīz balta loka, kas veidojas uz ļoti sīkiem miglas pilieniem; krāsas ir mazinātas vai gandrīz nesaredzamas.
  • Mēness varavīksne — var veidoties naktī, ja Mēness ir pietiekami spožs un lietus pilieni ir lieli; cilvēka acu jutīguma dēļ tā bieži izskatās gandrīz baltā krāsā.
  • Polarizācija — varavīksnei raksturīga daļēja gaismas polarizācija, ko var novērot ar polarizācijas filtru.

Novērošanas apstākļi un ģeometrija

  • Lai redzētu varavīksni, saules gaismai jābūt aiz novērotāja un lietum vai miglai priekšā. Saules augstumam virs horizonta jābūt pietiekami zemam (parasti zem 42°), lai varētu izveidoties pilns loka.
  • Varavīksne nav noteikta vietā debesīs — tās centrs vienmēr atrodas pie antisolar punkta (tieši pretēji Saulei), un loka pozīcija mainās kopā ar novērotāja kustību. Tāpēc divi cilvēki, kas stāv dažādās vietās, redzēs dažāda izmēra un novietojuma varavīksnes.
  • Krāsu intensitāte un loka skaidrība ir atkarīga no pilienu izmēra: lielāki pilieni rada spilgtākas, asākas krāsas; mazāki pilieni — blāvākas, plašākas joslas un biežāk miglas efektus.

Kultūra un simbolika

Varavīksne bieži parādās pēc vētras un daudzās kultūrās simbolizē cerību, miera vai tiltu starp pasaulēm. Tā ir arī dabas zinātnes paraugs, kas palīdz saprast gaismas īpašības — lauzumu, dispersiju un interferenci.

Varavīksne ir ne tikai skaists dabas fenomens, bet arī interesants fizikāls process ar noteiktu ģeometriju un optiskām likumsakarībām. Novērojot varavīksni, mēs redzam gan vienkāršu skaistumu, gan sarežģītu gaismas mijiedarbību ar ūdens pilieniem.