Земля неразгаданная. (Рассказы о том, как открывали и продолжают открывать нашу планету) - Мезенцев Владимир Андреевич
Но чаще других на небе можно увидеть гало-круг, в центре которого находится солнце или луна. Чтобы понять, как он образуется, надо вспомнить не об отражении световых лучей, а об их преломлении. И сначала не в ледяных кристалликах, а в каплях дождя.
Отшумел летний дождь. В ярких лучах выглянувшего солнца заискрились трава, листья деревьев, а там, куда ушла завеса дождя, многоцветной дугой легла красавица радуга.
Знакомая картина. А хорошо ли вы знаете, как она возникает?
Многокрасочная расцветка радуги стала понятна еще со времен Ньютона: он открыл, что белый солнечный свет — свет сложный. Это подтверждает простой школьный опыт: пропустите солнечный луч через клинообразный кусок стекла — стеклянную призму — и белый свет распадется на свои составные, спектральные цвета; в них принято выделять семь основных — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Расположение их неизменно: за красным идет оранжевый, за оранжевым желтый и т. д.
Разложение белого света стеклянной призмой объясняется тем, что отдельные цветные лучи преломляются в ней неодинаково: одни больше, другие меньше. Меньше всего преломляются лучи красного цвета, больше всего — фиолетового. Белый луч, проходя сквозь призму, как бы развертывается веером на цветные лучи, из которых он состоит.
В плоских стеклах, скажем в оконном, этого не происходит, все цветные лучи, составляющие белый свет, преломляются в одинаковой степени, и мы видим тот же белый луч.
С таким же разложением белого солнечного света на разноцветные лучи связано образование радуги.
Конечно, в воздухе нет никаких стеклянных призм. Но их и не нужно. Роль таких призм с успехом выполняют дождевые капли.
Вспомните, как ранним утром капельки росы играют в лучах солнца всеми цветами радуги. В этом случае белый солнечный свет разлагается в каплях росы на свои радужные цвета. То же самое происходит при дожде. Луч света, падая на поверхность капли дождя, преломляется и проходит внутрь ее. Достигнув внутренней стенки, он отражается и выходит из капли, вновь преломляясь на выходе. Так происходит разложение света в спектр — из дождевой капли выходят разноцветные лучи.
Солнечные лучи во время дождя преломляются в мириадах капель воды. Но в наши глаза попадают лишь те цветные лучи, которые идут от капель, находящихся в одном положении по отношению к глазам и к солнцу: все они расположены по окружности. Сливаясь, они и дают картину радуги.
То, что дождевые капли падают, ничего не меняет. Вспомните, как демонстрируется кинокартина. На экране быстро сменяются отдельные неподвижные кадры. Каждый из них появляется на экране примерно всего на одну двадцатую долю секунды и тут же сменяется следующим. Промежуток времени, разделяющий одно зрительное впечатление от другого, обычно не превышает одной десятой доли секунды, и изображения отдельных кадров сливаются в одно непрерывное, движущееся. Не успевает в нашем мозгу исчезнуть одно изображение, как на него уже накладывается другое.
То же самое происходит в воздухе. От капли — там, где возникает радуга, — в глаза наблюдателя попадает какой-либо один цветной луч — синий, зеленый, красный и т. д. Это происходит лишь на короткий миг. Но тут же ее заменяет другая капля, падающая сверху, и мы видим этот луч десятки и сотни секунд.
Положение радуги на небе зависит от положения солнца. Чем выше высота солнца, тем меньшая часть радужного круга видна. Замечательную картину наблюдали первые воздухоплаватели, поднимавшиеся над землей на воздушных шарах, — они видели весь радужный круг.
Каждый видит на небе свою собственную радугу. В самом деле, отойдет человек немного в сторону — и радужная полоса передвинется вместе с ним: он увидит радугу в новых каплях. Поднимитесь на гору, и радуга поднимется с вами, ведь когда вы переходите на другое место, вы уже видите радужные лучи солнца, отраженные другими каплями.
Яркость радуги меняется в зависимости от того, какое количество дождевых капель находится в воздухе, и от величины этих капель. Радуга тем ярче, чем крупнее капли дождя. Вспомните, как она ярка при летнем дожде, когда падают частые, крупные капли.
От величины дождевых капель зависит и вид радуги. Когда в воздухе находятся более крупные дождевые капли, в радуге ярко выделяются зеленая и фиолетовая полосы. Хорошо видна красная полоса. Более мелкие капли дают радугу, в которой выделяется желтый цвет. Когда радугу образуют совсем мелкие капельки — диаметром не более 0,03 миллиметра, в ней появляется белая полоса, а сама радужная полоса выглядит шире.
Интересно, что в последние пять — десять минут перед заходом солнца все цвета в радуге, кроме красного, начинают исчезать, так что остается одна красная дуга. Порой она бывает очень яркой и видна после солнечного захода.
Иногда можно видеть не одну, а две, три и более радуг. Как они возникают? Когда солнечный луч не один раз, а дважды отражается от внутренней стенки капли и разлагается в спектр. Так образуется двойная радуга, имеющая вид двух радужных дуг, расположенных одна над другой.
Цвета в них располагаются как бы в обратном порядке: если у нижней радуги ее верхняя часть красная, а нижняя — фиолетовая, то у верхней радуги в красный цвет окрашена нижняя часть, а в фиолетовый — верхняя.
Над большими водоемами иногда появляется вместе с радугой в ее обычной форме радуга «вверх ногами» — перевернутая. Секрет здесь в том, что радуга может появляться и в тех случаях, когда в каплях дождя отражаются не прямые солнечные лучи, а отраженные водной поверхностью рек, озер, морских заливов.
Можно увидеть радугу и в ночное время, при луне, но это бывает редко.
А теперь снова вернемся к гало.
«Виновники» появления гало-кругов — кристаллики атмосферного льда шестигранной формы. Они преломляют свет подобно каплям дождя. От некоторых шестигранников лучи попадают в глаза наблюдателя; они располагаются на небе, подобно каплям воды в радуге, по кругу, в центре которого мы видим солнце. Небо в этих местах и будет освещенным.
Так возникает светлый круг, слегка окрашенный в радужные тона. При этом внутренняя часть гало окрашена красным, а внешняя — синеватым цветом. Внутри круга небо кажется заметно темнее.
Угол, под которым виден радиус круга, почти всегда определенный. Чаще он составляет 22 градуса (то есть наблюдатель видит радиус круга под углом в 22 градуса); реже появляется радужный круг в 46 градусов (он образуется от преломления света между гранями кристалликов).
А ложные светила? Какие кристаллики их порождают?
Специальные опыты, когда исследователи пытались искусственно, в помещении, воспроизвести псевдосветила, показали, что ложные солнца появляются, если только в воздухе плавают шестигранные кристаллики льда, по своей форме напоминающие гвозди. Эта форма позволяет им держаться в воздухе в вертикальном положении. Свет преломляется боковыми гранями.
Обычно такое гало возникает в часы, когда солнце находится невысоко над горизонтом.
Ложные солнца — довольно частые гости на небе. В северных областях, где вообще значительно чаще наблюдают гало, они появляются ежегодно десятки раз. В Сибири их называют пасолнцами.
Ложные светила могут появляться при полнолунии. Автор этой книги получил в 1973 году интересное письмо, в котором житель города Серпухова Московской области В. Г. Лазарев рассказывал:
«В 1958 году мне привелось быть наблюдателем невероятно фантастического астрономического явления. Дело было около полуночи, сейчас уже точно не помню, в августе или в сентябре. Вынося воду (жена купала ребенка), я бросил взгляд на небо и… очутился в сказочном царстве. На небосводе было пять лун. Одна была точно над головой, вторая — в южном направлении, третья — в северном, четвертая — в восточном, а пятая — точно в западном направлении, на одном от горизонта уровне. От южной луны через верхнюю луну до северной проходила светлая, как у ламп дневного света, полоска; такая же полоска проходила и от восточной луны — через центральную — к западной. Внизу, по горизонту, от луны к луне все четыре луны были тоже соединены светлой полоской.
