Gökkuşağı Nasıl Oluşur? Renklerin Sırası ve Çift Gökkuşağının Sırrı

Yağmur dinip güneş yeniden göründüğünde gökyüzünde beliren renkli yay, neredeyse herkesi durup bakmaya zorlar. Çocukken ucuna gidip hazine bulmayı hayal ettiğimiz gökkuşağının arkasında aslında oldukça zarif bir fizik yatar: güneş ışığı, milyonlarca küçük su damlasının içinden geçerken kırılır, yansır ve renklerine ayrılır. Bu yazıda gökkuşağının nasıl oluştuğunu, neden her zaman belli bir yönde göründüğünü ve bazen neden iki tane birden çıktığını anlatıyoruz.

Beyaz ışık aslında tek renk değildir

Güneşten gelen ışık bize beyaz görünür ama gerçekte görünür spektrumdaki bütün renklerin karışımıdır. Bunu ilk kez sistemli biçimde gösteren Isaac Newton olmuştur: Newton, 1660’lı yıllarda karanlık bir odaya aldığı ince bir güneş ışınını cam bir prizmadan geçirmiş ve duvarda kırmızıdan mora uzanan bir renk şeridi elde etmiştir. İkinci bir prizmayla bu renkleri yeniden birleştirip beyaz ışık elde edebildiğini de göstermiştir.

Prizmanın yaptığı şeyin adı dağılmadır (dispersiyon). Işık bir ortamdan başka bir ortama, örneğin havadan cama ya da suya geçerken yön değiştirir; buna kırılma denir. Kırılmanın miktarı ışığın rengine, yani dalga boyuna göre biraz farklıdır. Mor ve mavi ışık daha fazla, kırmızı ışık daha az kırılır. Bu küçük fark, beyaz ışığın bileşenlerine ayrılmasına yeter.

Gökyüzü Neden Mavidir? Rayleigh Saçılmasını Sade Bir Dille Anlatıyoruz

×

Bir yağmur damlasının içinde neler olur?

Gökkuşağında prizmanın görevini yağmur damlaları üstlenir. Neredeyse küre biçimindeki bir damlaya giren güneş ışınının yolculuğu üç adımda özetlenebilir:

1. Giriş: Işın damlanın yüzeyine çarpıp içeri girerken kırılır ve renkler birbirinden hafifçe ayrılmaya başlar.
2. Yansıma: Işık damlanın arka yüzeyine ulaşır ve bir kısmı iç yüzeyden geri yansır.
3. Çıkış: Geri dönen ışık damladan çıkarken bir kez daha kırılır ve renkler iyice birbirinden ayrılır.

Bu yolculuğun sonunda ışık, geldiği yöne göre yaklaşık 40 ile 42 derece arasında bir açıyla geri döner. Kırmızı ışık yaklaşık 42 derecede, mor ışık ise biraz daha dar bir açıyla çıkar. İşte gökkuşağının şeklini ve renk sırasını belirleyen şey bu açılardır.

Bu açıklamanın tarihi de ilginçtir. 14. yüzyılın başlarında birbirinden habersiz iki bilgin, İranlı Kemaleddin el-Farisi ile Alman Freibergli Theodoric, içi su dolu cam kürelerle deneyler yaparak ışığın damla içinde kırılıp yansıdığını göstermiştir. Gökkuşağının açısını geometrik olarak hesaplayan René Descartes, renklerin kaynağını açıklayan ise Newton olmuştur.

Gökkuşağı neden hep Güneş’in karşısında görünür?

Gökkuşağını görebilmek için Güneş’in arkanızda, yağmur damlalarının ise önünüzde olması gerekir. Bunun nedeni, ışığın damladan geldiği yöne doğru, yani geri dönmesidir.

Başınızın gölgesinin düştüğü noktayı düşünün. Bu noktaya “karşı güneş noktası” denir. Gökkuşağı, bu noktanın çevresinde yaklaşık 42 derecelik bir çember boyunca görünür. Yerden baktığımızda çemberin alt kısmı ufkun altında kaldığı için biz genellikle yalnızca bir yay görürüz. Uçaktan ya da yüksek bir dağın tepesinden bakıldığında ise gökkuşağının tam bir halka olarak görüldüğü olur.

Aynı geometri, gökkuşağının neden çoğunlukla sabah erken ya da öğleden sonra geç saatlerde görüldüğünü de açıklar. Güneş gökyüzünde yaklaşık 42 dereceden daha yüksekteyse karşı güneş noktası ufkun o kadar altına iner ki yerdeki bir gözlemci için yay tamamen ufkun altında kalır. Bu yüzden yaz aylarında öğle saatlerinde yağmur yağsa bile gökkuşağı görmek pek mümkün olmaz.

Renklerin sırası neden hep aynıdır?

Ana gökkuşağında kırmızı her zaman dışta, mor her zaman içtedir. Kırmızı ışık damladan daha geniş bir açıyla çıktığı için gözümüze gökyüzünde daha yüksekteki damlalardan ulaşır. Mor ışık ise daha dar bir açıyla çıktığından daha alçaktaki damlalardan gelir.

Bu arada önemli bir ayrıntı var: gördüğünüz her renk farklı damlalardan gelir. Yukarıdaki bir damladan gözünüze kırmızı ulaşırken aynı damlanın mavi ışığı başka bir yöne gider. Yani gökkuşağı, gökyüzünde asılı duran bir nesne değil, damlalar ile gözünüz arasındaki açıya bağlı bir görüntüdür.

Gökkuşağında gerçekten yedi renk mi vardır?

Aslında gökkuşağındaki renkler kesintisiz bir geçiş gösterir; kırmızıdan mora kadar sayısız ton vardır. “Yedi renk” fikri büyük ölçüde Newton’a dayanır. Newton, renkleri müzikteki yedi notaya benzetmek istediği için turuncu ve çivit mavisini de ayrı birer renk olarak saymıştır. Farklı kültürlerde gökkuşağının beş ya da altı renkli anlatıldığı da olur.

Çift gökkuşağı nasıl oluşur?

Bazen ana yayın dışında, daha soluk ikinci bir gökkuşağı görülür. Bu ikinci yay, ışığın damla içinde bir değil iki kez yansımasıyla oluşur. Her yansımada ışığın bir kısmı damladan kaçtığı için ikinci yay belirgin şekilde daha sönüktür. Yaklaşık 50-51 derecelik bir açıda, yani ana yayın dışında yer alır.

İkinci gökkuşağının en dikkat çekici özelliği renklerinin ters sırada olmasıdır: bu kez kırmızı içte, mor dışta kalır. Ek yansıma, ışığın izlediği yolu tersine çevirdiği için renklerin sırası da tersine döner.

Dikkatli bakarsanız iki yay arasındaki gökyüzünün, yayların içinde ve dışında kalan bölgelere göre daha karanlık olduğunu görürsünüz. Bu koyu şeride, onu ilk tarif eden antik çağ düşünürü Afrodisyaslı Aleksandros’a atfen “Aleksandros’un karanlık kuşağı” denir. Bu bölgedeki damlalardan gözümüze ne birinci ne de ikinci yansımanın ışığı ulaşır.

Az bilinen gökkuşağı türleri

Ay gökkuşağı

Dolunaya yakın gecelerde, Ay alçaktayken ve karşı tarafta yağmur ya da şelale sisi varsa ay ışığıyla da gökkuşağı oluşabilir. Ay ışığı zayıf olduğu için gözümüz renkleri pek ayırt edemez ve bu yay çoğunlukla beyazımsı görünür. Uzun pozlamalı fotoğraflarda ise renkler ortaya çıkar.

Sis yayı

Sis damlaları yağmur damlalarından çok daha küçüktür. Bu kadar küçük damlalarda renkler birbirine karışır ve ortaya neredeyse beyaz, geniş bir yay çıkar. Sisli bir sabah Güneş arkanızdayken bu “beyaz gökkuşağını” görmeniz mümkündür.

Fazladan yaylar

Bazen ana gökkuşağının iç kenarında, mor rengin hemen altında soluk pembe ve yeşil şeritler görülür. Bunlar, ışığın dalga özelliğinden kaynaklanan girişim olayıyla oluşur ve damlaların boyutları birbirine yakın olduğunda daha belirgin hale gelir.

Evde gökkuşağı yapmak

Güneşli bir günde bahçe hortumunun ağzını ince sis püskürtecek şekilde ayarlayın ve sırtınızı Güneş’e vererek suyu önünüze doğru püskürtün. Doğru açıyı bulduğunuzda küçük bir gökkuşağı belirecektir. İçi su dolu bir bardağı güneş gören bir pencerenin önüne koyup ışığın düştüğü yere beyaz bir kağıt tutarak da renklerin ayrıldığını görebilirsiniz.

Sık sorulan sorular

Gökkuşağının ucuna gitmek mümkün mü?

Hayır. Gökkuşağı belirli bir yerde duran bir cisim değil, damlalarla gözünüz arasındaki açıya bağlı bir görüntüdür. Siz ilerledikçe görüntüyü oluşturan damlalar da değişir ve yay sizinle birlikte hareket eder.

Yanımdaki kişi de aynı gökkuşağını mı görüyor?

Tam olarak değil. Her gözün karşı güneş noktası farklı olduğu için yan yana duran iki kişi, farklı damlalardan gelen ışıkla oluşan iki ayrı gökkuşağı görür. Fark çok küçük olduğu için ikisi de aynı yayı gördüğünü düşünür.

Gökkuşağı neden yağmurdan sonra çıkar?

Gökkuşağı için hem havada çok sayıda su damlasının bulunması hem de güneşin açık olması gerekir. Bu iki koşul en sık, yağmur bulutunun bir kısmının hâlâ yağış bıraktığı, diğer tarafta ise güneşin açtığı anlarda bir araya gelir.

İlgili yazılar

• Gökyüzü neden mavidir?
• Şimşek ile gök gürültüsü arasındaki fark