Tuhle situaci jste určitě zažili mnohokrát: Bylo pozdní letní odpoledne, lepivé dusno a těžký vzduch se téměř krájel. Tráva připomínala troud a sucho praskalo ve švech. V tom se od západu přihnaly kovově šedivé mraky, které s sebou přinesly prudký déšť. Kapky zkropily popraskanou zem, napojily usychající květiny a vás zaplavil ten nádherný pocit chladivé svěžesti, kterou nezprostředkuje ani ta nejexkluzivnější žvýkačka.

Jak přeháňka přišla, tak i odešla. Samaritánské mraky pokračovaly ve své misionářské cestě dál na východ -- na západě skrz protrhané mraky vykouklo nádherně zlatavé Slunce a před zraky náhodných kolemjdoucích se přesně na opačné straně rozepnula křehká duha.

Krása vykreslená na nekonečných stuhách věčně se opakujících přeháněk nemá pro život na naší planetě žádný význam. Přesto nenechá většinu náhodných pozorovatelů v klidu. Její křehkost, rozmanitost, barevné podání, vůně i jiskra stojí za to krátké zastavení. A navíc, u jejího úpatí -- jak známo -- najdete báječný zlatý poklad.

Základy této přírodní okrasy ovšem nejsou vůbec jednoduché a uspokojivě byly vysvětleny teprve v polovině dvacátého století. Možná právě v tom je ona krása. Ostatně se podívejme na jednu obyčejnou kulovou vodní kapičku, řekněme o průměru jeden až dva milimetry, se kterou se setká náhodně prolétající sluneční paprsek. Na rozhraní vzduchu a vody se původně bílé světlo rozprskne podle vlnových délek: při přechodu do opticky hustšího prostředí (tedy vody) se podle patřičných zákonů lomu a odrazu nejvíc ke kolmici lomí paprsky z modré části spektra, nejméně pak z červeného konce.

Poté putují k "protější stěně" kapky, kde většina světla projde ven. Část se ale odrazí zpět a dorazí k "přední stěně", na rozhraní vody a vzduchu se opět lomí a jednou pro vždy opustí kapku. S původním slunečním paprskem přitom ten "modrý" svírá úhel asi 40 stupňů, zatímco "červený" 42 stupňů. Stejně se chovají všechny ostatní vodní kapky, které směřují z mateřského oblaku k netrpělivé zemi.

Tímto způsobem vzniká tzv. "primární duha". Je součástí ohromného mezikruží o poloměru 42 stupňů a tloušťce asi dva stupně, ze kterého vidíme jenom část, co je v daném momentu nad obzorem. Střed "duhové" kružnice totiž leží na spojnici Slunce-pozorovatel, ve směru tzv. antisolárního bodu, takže jeho úseč určuje aktuální výška Slunce. Čím je níž, tím je duha větší. Podobu nádherného půlkruhu získá jenom v době západu Slunce za obzor, kdy může -- pokud je hodně odmodralé, vykreslit vzácnou růžovou duhu. S kompletním duhovým kruhem se lze vzácně setkat pouze v letadle.

Pokud se Slunce nachází ve výšce větší než 42 stupňů, nemůžeme duhu spatřit -- promítá se pod obzor. Což je případ letního poledne třeba v České republice. V jiných zeměpisných šířkách je tomu ale samozřejmě jinak. Poněkud nesmyslné jsou však zkazky o sedmi barvách duhy. Podíváte-li se pozorně, zjistíte, že jednotlivé barvy mají zcela plynulé přechody, které pouze lidské oči seskupují do konkrétních skupin. Uvnitř, dole, je fialová, vně, tedy nahoře, červená.

Je-li ve vzduchu dostatečný počet vodních kapek a vám přejí světelné podmínky, objeví se nad zřetelnou "primární" duhou i méně výrazná sekundární. Má opačný sled barev -- červenou uvnitř, fialovou vně a vzniká prakticky stejně, jen u ní hraji roli dva odrazy na zadní stěně vodní kapky. S původním slunečním paprskem tak barevné spektrum svírá úhel 51 stupňů a stejný je i průměr duhového kruhu. (Konkrétně červené paprsky vycházejí pod úhlem 50 stupňů, fialové pod úhlem 53,5 stupně.)

To však nejsou všechny kličky a háčky, které nám může barevné představení ukázat. Na mlze může Slunce, Měsíc v úplňku ale též silný světelný zdroj vykreslit tzv. bílou duhu. Další zajímavou vlastností optického představení je uvnitř hlavní duhy nápadně světlejší obloha. Patrné je to i na přiloženém snímku. Svou roli zde opět hrají vodní kapky: geometrii průchodu slunečního paprsku totiž ovlivňuje jeho vzdálenost od osy kapky, která spojuje její střed se Sluncem. Většina vystupujících paprsků se koncentruje kolem úhlu 42 stupňů a zbytek odchází pod menším úhlem. Kapky tedy světlo posílají dovnitř duhového kruhu -- proto je zde obloha světlejší. U slabší sekundární duhy světlo naopak uniká pod uhly větší než 51 stupňů. Takže i nad ní je jas o něco větší, i když prakticky nepostřehnutelně.

Naopak mezi oběma pásy je nebe nápadně tmavší -- této oblasti se říká Alexandrův oblouk. To podle řeckého filozofa Alexandra z Afrodisiady, který ho kolem druhého století před naším letopočtem jako první popsal.

Jak prochází světlo vodní kapkou? Názornou ilustrací vám může být tato příloha...

Na vnitřní straně hlavní duhy lze kromě toho narazit na střídající se jasné a tmavé proužky, tzv. nadbytečné oblouky. Vysvětlují se interferencí světla a někdy mají růžový nebo zelený odstín. Velikost vodních kapek současně určuje i kvalitu celého jevu: největší kapky o průměru několika milimetrů vykreslují jasnou duhu s nápadnými barvami, zatímco ty výrazně menší, kolem setiny milimetru, odstíny ztrácí a dávají za vznik bílé duze. Snadno se také můžete přesvědčit, že je její světlo polarizované. Budete-li ji sledovat skrz fotografický polarizační filtr, při vhodném natočení zmizí některé části duhy.

A tak dále a tak dále... U barevného představení hraje roli celá řada dalších jevů. Existuje bezpočet duhových variací, z nichž mnohé jsou vzácnější než výhra ve Sportce. Tu a tam se na nebi objeví třeba terciální duha, kterou má na svědomí trojnásobný odraz ve vodních kapkách. Velmi zajímavý je i pohled na "vycházející duhu", kdy Slunce teprve začalo klesat pod výšku 42 stupňů nad obzorem, nebo též ranní duhu, která je vzhledem k meteorologickým podmínkám výrazně vzácnější než odpolední a večerní. Také bílá duha na mlze může mít svůj "sekundární" doplněk a dokonce i nadbytečné oblouky. U moře lze vzácně narazit i na tzv. odraženou duhu. Vzniká po odrazu slunečního světla od vodní hladiny a zcela symetricky se klene nad tou primární. Prostě variací je bezpočet, stačí se jenom dívat.