Salaperäinen sateenkaari

SATEENKAARI on kiehtonut ihmistä jo kauan, mutta hän on toistuvasti joutunut ymmälleen sen salaperäisyyden tähden.

Miksi sateenkaari ilmaantuu ainoastaan tietynlaisten sateitten jälkeen? Miksi toisissa sateenkaarissa on useampia värejä kuin toisissa? Miksi kaari näyttää liikkuvan poispäin katsojasta hänen kävellessään sitä kohti? Tiedätkö sinä?

Monet muinaiset kansat pelkäsivät sitä, mitä ne eivät voineet ymmärtää, ja ne pitivät kaunista sateenkaarta vihamielisenä voimana eli ”huonona onnena”. Joistakin se oli suuri käärme (tai muu eläin), joka nieli veden ja pidätti sateen. Nämä näkemykset ovat kuitenkin täysin erilaisia kuin ensimmäinen kirjallinen muistiinmerkintä sateenkaaresta.

Ensimmäinen sateenkaari

Maailman vanhin historiankirja Raamattu kiinnittää huomion ensimmäiseen sateenkaareen ja esittää syyn sen esiintymiseen siitä pitäen. Se kertoo, että Jumala teki liiton ja lupasi maailmanlaajuisessa tulvassa eloon jääneille, nimittäin Nooalle ja hänen perheelleen, että ”ei koskaan enää pidä kaikkea lihaa hukutettaman vedenpaisumuksella”. Tämän liiton merkiksi Jumala sanoi Nooalle: ”Minä panen kaareni pilviin, ja se on oleva liiton merkkinä minun ja maan välillä.” (1. Moos. 9:8–16) Miten loistava tapa muistuttaa ihmiskuntaa Jumalan lupauksesta!

Jotkut väittävät, että Raamattu ei tässä todellisuudessa kuvaile sateenkaaren ensimmäistä ilmaantumista, vaan että tuosta ajasta eteenpäin sen olemassaoloon liittyi uusi merkitys. Raamattu kuitenkin esittää, että se ilmaantui tuohon aikaan. Ilmeisesti ennen vedenpaisumusta vallinneet ilmasto-olot olivat sellaiset, ettei sateenkaarta voinut muodostua. Nykyäänkin sen ilmaantumisen edellytyksenä on erityiset ilmastolliset olosuhteet.

Vaikka Raamatun maininta on lyhyt, se esittää sateenkaaren ilmaantumisen syyn, ja tähän päivään asti ne, jotka uskovat, näkevät siinä vakuutuksen siitä, että Jumala yhä välittää ihmisestä.

Yrityksiä sen ymmärtämiseksi

Vasta kun ihminen alkoi pohtia sateenkaaren muodostumistapaa, hän kävi käsiksi salaisuuteen, joka oli tarjoava hänelle monia yllätyksiä. Tosiaan ne, jotka ovat halunneet ”saavuttaa sateenkaaren”, ovat usein saaneet kipeät jalat!

Eräs varhainen ”salapoliisi”, kreikkalainen filosofi Aristoteles, oli sitä mieltä, että sateenkaaren muodostivat säteet, jotka heijastuivat eli kimmahtivat pois pilvien pienten pisaroitten epätasaiselta pinnalta. Hän oli myös sitä mieltä, että sateenkaaressa on vain kolme väriä, ja tämä näkökanta vallitsi tieteellisissä piireissä vuosisatoja. Hänen selityksensä jätti kuitenkin monia kysymyksiä avoimiksi.

Kahden sateenkaaren eli ”kaksoissateenkaaren” esiintyminen oli yksi hämmentävä arvoitus. Jos sateenkaari oli pelkästään heijastuma, niin miksi ulomman kaaren värinauhat olivat täsmälleen vastakkaisessa järjestyksessä sisemmän kaaren väreihin verrattuna? Kun tätä ja muita piirteitä koskevia eri teorioita hylättiin, tiedemies Roger Bacon sanoi: ”On varmaa, että yksikään filosofeista ei ole kyennyt hankkimaan tietoa sateenkaaresta.”

Seitsemännentoista vuosisadan ranskalainen tiedemies Rene Descartes oli toista mieltä. Monimutkaisten matemaattisten laskelmien avulla hän laati taulukot, jotka osoittivat sateenkaaren ilmaantumiselle välttämättömät kulmien suuruudet. Hän kerskui, että ne, jotka ymmärsivät hänen teoriansa, ’ymmärtäisivät helposti’ sateenkaaren synnyn. Kuitenkin eräs Brooklynin yliopiston matematiikan professori sanoi, että ”hän ei ollut ratkaissut kaikkia sateenkaareen liittyviä ongelmia”. Hän ei esimerkiksi selittänyt oikein värien muodostumista ja useitten sateenkaarien ilmaantumista samanaikaisesti.

Sitten, 67 vuotta myöhemmin, Isaac Newton julkaisi teoksensa Opticks, joka aivan oikein osoitti, että auringonvalo voidaan jakaa useihin väreihin ja vesipisarat näin ollen vain aiheuttavat väreihin jakautumisen. Sen jälkeen otaksuttiin yleisesti, että ”viimeinen sana oli sanottu”. Mutta oliko sateenkaaren salaisuus todella ratkaistu? Monet ajattelivat niin. Toisinaan ilmaantui kuitenkin sateenkaaria, jotka kieltäytyivät noudattamasta ihmistekoisia sääntöjä.

Lopulta luonnontieteilijät alkoivat uskoa, että valo muodostui aalloista, jotka olivat toiminnaltaan ääniaaltojen kaltaisia. Tämänkaltainen selitys sai Encyclopædia Britannica -tietosanakirjan päättelemään vuoden 1858 painoksessaan: ”Lopultakin alamme uskoa, että ymmärrämme tämän asian [sateenkaaren muodostumisen] täysin.” Monet olivatkin niin luottavaisia, että silloisia valoa koskevia käsityksiä kutsuttiin yleisesti ”lopulliseksi teoriaksi”. Uudet kokeet antoivat viimein kuitenkin ”lopulliselle teorialle” uuden nimen: ”ensimmäinen likiarvo”!

Nykyinen käsitys

Tutkittuaan satoja vuosia ”johtolankoja” tiedemiehet ovat luonnollisesti tehneet joitakin hämmästyttäviä huomioita tuon salaperäisen kaaren muodostumisesta. Nykyinen käsitys on lyhyesti sanottuna se, että voit nähdä sateenkaaren, kun aurinko on takanasi ja edessäsi sataa vettä. Pidä mielessäsi, että auringonvalo sisältää todellisuudessa useita värejä, ja harkitse, mitä tapahtuu, kun auringonvalon säteet osuvat sadepisaroihin tietyissä kulmissa.

Kun säde osuu pyöreän vesipisaran ulkopintaan, se taittuu ja hajaantuu eri väreihin (valoaalon eri pituuksiin). Sitten nämä hajaantuneet valoaallot osuvat sadepisaran takareunaan ja heijastuvat takaisin. Poistuessaan sadepisarasta aallot tarttuvat jälleen.

Miten tämä aiheuttaa kaikki sateenkaaren värit? Nykyisen teorian mukaan kukin näkemäsi väri muodostuu säteistä, jotka osuvat silmääsi tietyssä kulmassa, ja kunkin värin tulokulma on aina sama. Esimerkiksi kaaren uloin nauha on punainen siksi, että sillä kohdalla olevat vesipisarat ovat noin 42 asteen kulmassa silmääsi nähden. Tuossa tulokulmassa silmäsi ottaa vastaan punaiset valoaallot. Punaisen alla olevien toisten kuuden värin juovat (oranssi, keltainen, vihreä, sininen, indigonsininen ja violetti) näkyvät hieman alle 42 asteen taitekulmissa.

Miksi sitten kahden sateenkaaren esiintyessä yhtä aikaa ylemmän värit ovat vastakkaisessa järjestyksessä, niin että punainen on sisimpänä ja violetti uloimpana? Selitys on se, että auringonsäteet, jotka kohtaavat pisaran silmiisi nähden 51 asteen kulmassa, osuvat vesipisaroihin niiden alaosassa ja heijastuvat niissä kaksi kertaa; toisin sanoen ne kimmahtavat sadepisaran sisällä kahdesti ennen tuloaan ulos siitä. Tämä toinen heijastuminen aiheuttaa sen, että ulomman kaaren värit ovat täsmälleen vastakkaisessa järjestyksessä sisemmän kaaren väreihin verrattuna.

Siitä, miksi voit toisinaan nähdä enemmän ja toisinaan vähemmän värejä, vuoden 1972 helmikuun Science Digest -lehti sanoo: ”Sateenkaaren värien määrä ja niiden suhteellinen leveys vaihtelee sadepisaroitten koon mukaan.” Mutta on vielä yksi tekijä – sinä. Koska sateenkaari näkyy ainoastaan silloin, kun olet tietyssä kulmassa sadepisaroihin nähden, sitä voitaisiin todellisuudessa kutsua sinun sateenkaareksesi, henkilökohtaiseksi ”näköelämykseksesi”. Niinpä sama sadepisara, joka heijastaa sinulle punaista valoa, saattaa toisessa taitekulmassa olevalle muutaman metrin päässä sinusta seisovalle ihmiselle heijastaa keltaista tai sinistä valoa.

Tämä merkitsee tietysti sitä, että kun liikut, myös sateenkaari ”liikkuu”. Niinpä jos kävelet kohti sateenkaarta, saatat kulkea sen kohdan ohi, jossa sadepisarat muodostivat ensimmäisen näkemäsi sateenkaaren, mutta et voi nähdä kaarta pääsi päällä, koska olet väärässä kulmassa. Saatat yhä nähdä sateenkaaren etäällä, mutta se on uusi kaari, joka muodostui sopivassa kulmassa uuteen asemaasi nähden. Miten täsmällinen onkaan vanha sanonta, jonka mukaan typerä uneksija ”tavoittelee sateenkaarta”!

Voimme näin ollen nähdä, että ihminen on vähitellen oppinut paljon tuosta suuresta valon muodostamasta kaaresta. Mutta merkitseekö tämä sitä, että tämän salaperäisen kertomuksen viimeiset luvut on kirjoitettu?

Salaisuus säilyy

”Satojen vuosien tutkimuksen jälkeen kaikkiin kysymyksiin on vastattu”, oli yleinen asenne vuosisatamme alussa. Monien mielestä ”valo-opin teoria näytti lopulliselta ja täydelliseltä”. Mutta ilmaantui yhä kysymyksiä, jotka tällä kertaa koskivat sateenkaaren perusedellytystä – valoa. Kokeet osoittivat valonsäteitten toimivan joskus hiukkasten (pienten aineosasten) eikä ”aaltojen” tavoin. Tämä järkytti ”aaltoteoriaa”, joka oli ilmeisen onnistuneesti selittänyt valon niin monia eri toimintoja.

Lisätutkimukset ovat johtaneet jälleen uuteen teoriaan, jossa valon ajatellaan nyt muodostuvan fotoneiksi kutsutuista hiukkasista ja toimivan kuitenkin ”samanaikaisesti aaltojen ja hiukkasten tavoin”. Loppujen lopuksi meidän täytyy nöyrästi myöntää, että ihminen ei voi vieläkään vastata täysin tyhjentävästi kysymykseen, jonka Jumala esitti Jobille yli 3000 vuotta sitten: ”Mitä tietä jakaantuu valo?” – Job 38:24.

Mutta itse valon luonne ei ole salaperäisen sateenkaaren ainoa jäljelle jäänyt pulma. ”Sen havaitsemisesta on opittu hyvin vähän”, sanoo kirja The Rainbow (Sateenkaari). On yhä paljon opittavaa myös ihmissilmästä ja erityisesti sen väriennäkökyvystä.

Sateenkaari asettaa yhä haasteen. Pidämmepä siis ’taivaankaarta’ rauhan merkkinä tai haluamme tutkia sen rakenteen salaisuutta, teemme hyvin osoittaessamme kunnioittavaa pelkoa sen Tekijää kohtaan. Miten monella tavalla onkaan totta, että kukaan ei ole kyennyt saavuttamaan välttelevää sateenkaarta!

[Kaavio s. 15]

(Ks. painettu julkaisu)

Auringonsäteet

Auringonsäteet

42°

Katsoja