Vì sao có thể nhìn thấy tới 5 dải cầu vồng cùng lúc?

Nhìn thoáng qua, bức ảnh giống như một chiếc cầu vồng bị "nhân bản", với nhiều dải màu mảnh xếp sát nhau trên bầu trời. Đầu tháng 10-2026, NASA vừa chọn lại hình ảnh này làm "Ảnh thiên văn trong ngày", đưa hiện tượng cầu vồng phụ hiếm gặp này được quan tâm trở lại sau nhiều năm.

Ít nhất 5 dải cầu vồng xuất hiện trong cùng một khung hình

Bức ảnh do nhiếp ảnh gia John Entwistle chụp tại khu vực Jersey Shore, bang New Jersey (Mỹ) năm 2018, khi tàn dư bão Florence vừa đi qua.

Theo NASA, khi mây bắt đầu tách ra, Mặt trời ló lên ở một phía, còn phía đối diện xuất hiện một cảnh tượng mà Entwistle mô tả như "hành lang cầu vồng". Trong khoảng nửa giờ, những dải màu liên tục hiện rõ rồi mờ đi.

Ở một thời điểm thuận lợi, Entwistle ghi được ít nhất 5 dải cầu vồng phụ nằm sát phía trong cầu vồng chính.

Những dải này có tên khoa học là "supernumerary rainbows", thường được gọi là cầu vồng phụ hoặc các dải cầu vồng bậc phụ. Chúng khác với cầu vồng đôi mà nhiều người từng nhìn thấy sau mưa.

Với cầu vồng đôi, vòng cung thứ hai thường nằm phía ngoài cầu vồng chính, có màu nhạt hơn và thứ tự màu bị đảo ngược. Còn trong bức ảnh tại New Jersey, các dải phụ nhỏ hơn nhiều, nằm sát nhau ngay bên trong cầu vồng chính, tạo cảm giác như nhiều cầu vồng được xếp thành từng lớp.

Cầu vồng thông thường hình thành khi ánh sáng Mặt trời đi vào các giọt nước trong không khí, bị khúc xạ, phản xạ bên trong rồi khúc xạ thêm lần nữa khi đi ra ngoài. Trong quá trình đó, ánh sáng trắng bị tách thành các màu khác nhau.

Tuy nhiên, cơ chế tạo ra các dải cầu vồng phụ phức tạp hơn. Điều kiện quan trọng là các giọt nước phải tương đối nhỏ và có kích thước gần giống nhau.

NASA cho biết những giọt nước tạo ra hiện tượng này thường có đường kính nhỏ hơn khoảng 1mm. Khi kích thước các giọt đủ đồng đều, ánh sáng đi qua chúng có thể tạo ra các mẫu giao thoa rõ ràng.

Những gợn sóng ánh sáng tạo thêm các dải màu

Một trong những tính chất của ánh sáng là tính chất sóng. Có thể hình dung quá trình này giống như những gợn sóng trên mặt nước. Khi hai nhóm sóng gặp nhau, ở một số vị trí chúng cộng lại khiến dao động mạnh hơn, trong khi ở nơi khác chúng triệt tiêu nhau.

Điều tương tự xảy ra với ánh sáng đi ra từ các giọt mưa. Ở những góc nhất định, một số bước sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau, còn ở những góc khác chúng bị suy yếu. Mắt người vì thế nhìn thấy thêm những dải màu sáng tối xen kẽ nằm cạnh cầu vồng chính.

Nếu các giọt nước có kích thước quá khác nhau, mẫu giao thoa do mỗi giọt tạo ra cũng khác nhau. Khi hàng loạt mẫu này chồng lên nhau, các dải màu phụ bị nhòe và gần như biến mất.

Ngược lại, nếu một vùng mưa chứa rất nhiều giọt nước có kích thước gần bằng nhau, các mẫu giao thoa có thể trùng khớp đủ tốt để những dải màu hiện lên rõ ràng.

Đó là lý do hiện tượng này khó nhìn thấy hơn cầu vồng thông thường. Người quan sát cần cùng lúc có ánh sáng Mặt trời ở góc thích hợp, những giọt nước nhỏ có kích thước tương đối đồng đều và vị trí quan sát thuận lợi.

Các dải phụ cũng không phải lúc nào có đủ màu sắc rõ ràng như cầu vồng chính. Chúng thường xuất hiện dưới dạng những dải hồng, tím hoặc xanh lục nhạt nối tiếp nhau.

Hiện tượng này từng có vai trò đáng chú ý trong lịch sử nghiên cứu ánh sáng. Những cầu vồng phụ được các nhà khoa học ghi nhận từ đầu thế kỷ 19, nhưng không thể giải thích đầy đủ nếu chỉ xem ánh sáng là các tia đi theo những đường cố định.

Khi áp dụng lý thuyết sóng và hiện tượng giao thoa, các nhà vật lý mới giải thích được vì sao những dải màu nhỏ lại xuất hiện bên cạnh cầu vồng chính. Đây từng là một trong những hiện tượng giúp cung cấp bằng chứng cho tính chất sóng của ánh sáng.

Sau trận mưa, bầu trời TP.HCM bất ngờ chuyển sang sắc cam rực rỡ của hoàng hôn. Giữa dòng xe ken đặc trên đường, nhiều người bỗng ngẩng lên, nhận ra thành phố mình vẫn đi qua mỗi ngày cũng có những phút rất đẹp.