Biała tęcza (tęcza we mgle) – dlaczego i jak powstaje biała tęcza?

Tęcza stała się już synonimem plejady wyrazistych barw tworzących jeden z najbardziej imponujących fenomenów meteorologicznych. Tym większą niespodzianką może być więc biała tęcza – zjawisko bardzo rzadkie, ale obserwowane również w Polsce. Gdzie i kiedy można je zobaczyć?

Biała tęcza jest łukiem widzianym na niebie, zarówno w ciągu dnia, jak i w nocy. W porównaniu z klasyczną tęczą jest szersza i ma nieco mniejszą średnicę. Choć wygląda na białą, jej zewnętrzna krawędź ma lekko żółtawy połysk, podczas gdy wewnętrzna jest subtelnie niebieskawa. Poniżej obserwuje się zwykle ciemniejszą strefę, a za nią jeszcze jeden lub dwa delikatne łuki. Całość nie jest co prawda tak spektakularna jak kolorowe pasy na niebie, ale naoczni świadkowie wspominają zwykle o magicznej, nadprzyrodzonej atmosferze.

Skąd się biorą tęcze – powtórka z teorii

Zanim zrozumiemy skąd się biorą enigmatyczne białe tęcze, zwane też mglistymi łukami, warto przypomnieć sobie istotę zjawiska, które niektóre starożytne kultury uważały za most między światem śmiertelników a królestwem bogów.

Klasyczna tęcza jest wynikiem unikalnych właściwości fal świetlnych, które sprawiają również, że Księżyc „świeci”, a człowiek widzi świat w kolorach. Światło słoneczne tak naprawdę złożone jest z szerokiego wachlarza promieniowania o różnej długości, nie tylko tego widocznego, ale również ultrafioletowego oraz podczerwonego. Na obserwowalne ludzkim okiem światło składają się fale o długości od 400 do 700 nanometrów – te najkrótsze są fioletowe, najdłuższe zaś czerwone.

Każde dziecko wie, że tęcza pojawia się po deszczu. W powietrzu zawieszone są wówczas jeszcze drobinki wody, które stają na drodze promieniom słonecznym. Światło ulega na nich częściowemu załamaniu i dyspersji, a dzięki wspomnianej wyżej gamie fal różnych długości, efektem tego zjawiska są pasy o różnych barwach.

Kształt łuku wynika z faktu, że cząsteczki wody są okrągłe. Uderzające w nie fale nie tylko się załamują, ale również odbijają (pod kątem ok. 42°) i to od każdej z osobna. Gdybyśmy wznieśli się nad ziemię, np. w samolocie, tęcza miałaby w rzeczywistości kształt koła, ale ponieważ obserwujący ją człowiek stoi zazwyczaj na powierzchni, widzi tylko część łuku.

Skąd w takim razie biorą się podwójne tęcze? Promienie światła przy sprzyjających warunkach mogą powtórnie odbić się od zawieszonych w powietrzu cząsteczek wody. Rezultatem tego kolejnego odbicia jest drugi, zewnętrzny łuk – wyraźnie słabszy i o odwróconej kolejności barw.

Jak powstaje biała tęcza?

Mechanizm powstawania klasycznej tęczy i białej tęczy sprowadza się do tego samego fenomenu – załamania i odbicia światła w cząsteczkach wody. Warunki muszą być jednak nieco inne. Po pierwsze, w atmosferze musi być obecna mgła, czyli widoczne gołym okiem zagęszczenie kropli wody lub kryształków lodu, tworzące coś na kształt chmury. Po drugie słońce musi być zlokalizowane pod odpowiednio niskim kątem w stosunku do mgły – ok. 30-40°.

Czemu jednak biała tęcza jest pozbawiona kolorów, skoro to samo światło odbija się od kropelek wody? Winna jest sama mgła, której cząsteczki są znacznie mniejsze (nawet 10 do 1000 razy!) i bardziej skondensowane niż pozostające w powietrzu krople deszczu. Promienie słońca uderzają w nie w taki sam sposób jak w przypadku klasycznej tęczy, ale ich niewielka powierzchnia uniemożliwia załamywanie światła pod różnymi kątami. Różnej długości fale nakładają się więc na siebie, dając w rezultacie kolor biały lub białawy.

W przypadku gdy mgła złożona jest z nieco większych kropli wody biała tęcza podbarwiona bywa lekko na czerwono i niebiesko. Zdarza się również, że mgielna tęcza ma dodatkowe niższe łuki, które są wyraźniej wybarwione.

Co ciekawe, w niektóre noce, gdy światło księżyca (będące de facto odbitym światłem słonecznym) jest odpowiednio silne, białą tęczę można dostrzec również po zmierzchu. Świetlisty łuk na ciemnym niebie prezentuje się szczególnie elektryzująco.

Gdzie i kiedy można zobaczyć białą tęczę?

Warunki potrzebne do powstania białej tęczy najczęściej pojawiają się rano lub wieczorem. Aby dostrzec zjawisko, człowiek powinien znajdować się ponad zalegającą mgłą, a więc na wzniesieniu, klifie czy choćby w samolocie.

Warto uświadomić sobie, że zarówno klasyczna, jak i biała tęcza nie są obiektywnym zjawiskiem, ale iluzją optyczną. Świetlny łuk nie jest też wbrew pozorom umieszczony w jakiejś konkretnej odległości od obserwatora. Jego widoczność wynika ze specyficznej lokalizacji i kąta obserwacji. Aby go znaleźć należy stanąć tyłem do słońca i spojrzeć na swój cień. Unosząc wzrok pionowo nad nim przy odrobinie szczęścia można dostrzec białą tęczę. Naturalnie, gdyby wznieść się całym ciałem w górę, zachowując ten sam kąt w stosunku do słońca, łuk przybrałby kształt okręgu. Podróżujący samolotem mogą zaobserwować to samo zjawisko na chmurach znajdujących się poniżej.

Największe szanse na dostrzeżenie białej tęczy masz w okresach, gdy mgła rzednieje, a słońce świeci jasno za Twoimi plecami. Oprócz obszarów górskich będą to również strefy nadbrzeżne chłodniejszego klimatu, gdzie mgły unoszą się nad powierzchnią morza czy oceanu.  W bardzo gęstej mgle zjawisko jest niemożliwe do zaobserwowania.

Widmo Brockenu

Kto ma wyjątkowe szczęście, może przebywając w górach dostrzec w towarzystwie białej tęczy również inne rzadkie zjawisko optyczne zwane widmem Brockenu lub mamidłem górskim. Tuż nad horyzontem można wówczas dostrzec swój własny cień rzucony na mgłę lub chmurę, który otoczony jest tęczową obwódką – kolorową lub właśnie białą. Fenomen jest tak niezwykły, że wśród zdobywców szczytów krąży już legenda, że kto zobaczy widmo Brockenu, ten umrze w górach.

Nazwa pochodzi od niemieckiej góry Brocken, na której w 1708 r. po raz pierwszy zaobserwowano dziwne zjawisko. Pikanterii całej historii dodaje fakt, że dawni Germanie wierzyli, że było to miejsce sabatów czarownic. W Polsce mamidło widziano już nieraz w Tatrach i Karkonoszach, na szczęście bez związku z ciemnymi mocami.

Ciekawostki na temat tęczy

Niestety, mimo całego rozwoju technologicznego, nie potrafimy jeszcze przepowiadać tęcz, ani tych barwnych, ani tym bardziej białych. Meteorolodzy potrafią jedynie określić, gdzie i kiedy można liczyć na sprzyjające warunki. Od człowieka tylko zależy, jeśli znajdzie się w odpowiednim czasie, w odpowiednim miejscu.

Jako ciekawostkę warto dodać, że choć na innych planetach naszego Układu Słonecznego nie zaobserwowano wody w stanie ciekłym ani jej cząsteczek w powietrzu, uważa się, że tęcze mogą teoretycznie być obserwowane na Tytanie, księżycu Saturna. Jego atmosfera jest bowiem szczególnie bogata w skroplony metan, który najprawdopodobniej formuje opady. I choć promieniowanie słoneczne jest tam bardzo rozproszone, istnieje teoretyczna szansa, że na niebie pojawiają się czasem charakterystyczne łuki. Jakiego koloru? Tego nie wiadomo.