Свет И Цвет
Свет И Цвет
На влажном после дождя темном асфальте дороги мы нередко видим пятна, состоящие из концентрических цветных кругов; диаметр пятен достигает иногда 50 см. В некоторые дни и на некоторых дорогах пятна могут оказаться очень красивыми, хотя, как правило, в большинстве своем — это неприглядные серо-синие пятна. Они, очевидно, связаны с каплями масла от проезжающих автомобилей. Каждая капля растекается очень тонким слоем, и сложение света, отраженного от верхней и от нижней поверхностей слоя, вызывает появление цветов интерференции, иными словами, знаменитых «колец Ньютона»,— тех же, что и в великолепных цветах мыльных пузырей. Их объяснение можно найти в обычном учебнике физики; я только хочу отметить, что здесь перед нашими глазами доказательство того, что свет — это волновое явление.
Цвета перечислены в следующей таблице (при переходе от внешней части пятна к его центру); толщина масляного слоя дана в микронах мк (1 мк = 0,001 мм).
Цвета на замерзшем оконном стекле
Это малоизученное явление можно регулярно наблюдать в холодные зимние вечера (—10°), находясь в поезде или автобусе. Пары дыхания пассажиров конденсируются и замерзают на окнах старого железнодорожного вагона. Каждый фонарь, мимо которого проходит поезд, вызывает великолепную игру цветов: одни участки тонкого намерзшего слоя становятся небесно-голубыми, другие — зелеными или красными. Эти цвета кажутся более или менее одинаковыми на площади около 1 см 2, и все они наблюдаются только в проходящем, но не в отраженном свете. Оттенки настолько чисты и красивы, что вам это невольно кажется чем-то чудесным. Явление длится несколько минут, а затем слой льда достигает толщины в несколько десятых миллиметра, и цвета исчезают.
Если вы подышите на очень холодное оконное стекло, влага вашего дыхания, по-видимому, замерзнет сначала в маленькую полушаровую глыбку льда; приблизительно через полминуты в слое возникнут трещины, и ледяные частицы объединятся в маленькие группы, пока, наконец, они не образуют длинных игл, между которыми можно видеть прозрачный лед. Только на стадии видны цвета; это и объясняет их кратковременность. Другая типическая особенность состоит в том, что фонарь или другой источник света сами кажутся окрашенными и окруженными ореолом дополнительного цвета; например, днем яркие участки снежного пейзажа кажутся розово-красными, а более темные — зелеными.
Дифракция света
Ночь. Вдалеке шум автомобиля, приближающегося к нам. Его фары бросают ослепительные лучи света на широкую дорогу. Велосипедист случайно пересекает эти ослепительные лучи так, что мы на мгновение оказываемся в его тени. И тогда внезапно силуэт велосипедиста обрисовывается удивительно красивым светом, как будто излучаемым краем силуэта. Тот же эффект можно наблюдать у пешеходов и у деревьев. Это — эффект дифракции. Дифракцией называют искривление световых лучей у края непрозрачного экрана, при котором часть волнового фронта проникает в область, где согласно законам геометрической оптики следовало бы ожидать тень. Интенсивность отклоненного света велика, если угол отклонения очень мал, но быстро уменьшается для больших углов. Картина особенно красива, когда велосипедист далеко от нас, а автомобиль далеко за ним.
Подобное явление, но большего масштаба, можно наблюдать в гористой стране. Если воздух чист, то, стоя в тени холма, вы видите темные очертания покрывающих его деревьев на фоне утреннего неба. Когда Солнце вот-вот должно показаться из-за холма, деревья, расположенные там, где свет ярче всего, окаймляются сверкающим серебристо-белым сиянием.
Дифракция света на малых царапинах
Если вы посмотрите на Солнце через окно поезда, вы увидите тысячи чрезвычайно тонких царапин на стекле, располагающихся концентрически вокруг Солнца. Через какую бы часть окна мы ни смотрели, картина будет одна и та же. Из этого можно сделать вывод, что стекло сплошь во всех направлениях покрыто мелкими царапинами, хотя мы замечаем лишь те из них, которые направлены перпендикулярно к плоскости падения световых лучей. Это происходит потому, что каждая царапина рассеивает свет лишь в плоскости, перпендикулярной к ее собственному направлению, и потому видна лишь наблюдателю, расположенному в этой плоскости.
Когда такие царапины очень тонки, уже нельзя говорить об отражении или преломлении. В этом случае отклонение световых лучей лучше рассматривать как дифракцию. Если тщательно всмотреться в одну из таких царапин, вы увидите, что в определенных направлениях она показывает великолепные цвета в любых сочетаниях; если воспользоваться николем или поляроидом, вы найдете, что свет сильно поляризован, когда направления падения и наблюдения наклонны. Все эти явления очень сложны. Подобные явления дифракции вы обнаружите и в нитях паутины, которые сияют одним и тем же цветом, если рассматривать каждую нить в отдельности. Это доказывает, что диаметр такой нити везде одинаков.
«Венцы»
Тонкие белые барашки облаков медленно скользят перед Луной. Наш взгляд невольно притягивается к этой освещенной части неба — центру ночного пейзажа. И каждый раз, когда появляется еще одно небольшое облако, мы видим вокруг мягко светящей Луны чудесные разноцветные кольца, диаметр которых лишь в несколько раз больше диаметра Луны. Во Фландрии существует поговорка, что это «месяц сидит во дворце».
Рассмотрим более тщательно последовательность этих цветов. Непосредственно к Луне примыкает синеватая кайма, переходящая в желтовато-белую, которая в свою очередь имеет коричневатый внешний край. Этот ореол и есть венец в его простейшей и чаще всего встречающейся форме. Он становится действительно замечательным, когда его окружают большие и еще более красивые окрашенные кольца. Последовательность этих цветов указана в приводимой ниже таблице, которая почти точно согласуется с ньютоновой шкалой цветов интерференции, с тем лишь отличием, что метеорологи разграничивают различные «порядки» несколько По-другому, чем физики, а именно так, чтобы каждая группа оканчивалась красным. В очень редких случаях за ореолом можно наблюдать три группы («четырехкратный венец»):
Объяснение венцов
Венцы, которые мы видим в облаках, образуются вследствие дифракции света на каплях воды в облаке. Чем меньше капли, тем больше венец. Если все капли одинаковой величины, венцы хорошо развиты и цвета их чисты; если же в облаках перемешаны капли разных размеров, венцы различной величины возникают одновременно и накладываются друг на друга. Поэтому хорошо развитые венцы возникают лишь в совершенно определенных видах облаков, в которых условия конденсации водяных паров всюду достаточно постоянны; по той же причине тонкие различия в последовательности цветов зависят от числа капель различной величины, от толщины облаков и т. д. Основные положения этой теории таковы:
а) Дифракция на сравнительно плотном облаке, состоящем из водяных капель одинаковой величины, происходит так же, как на одной капле, лишь интенсивность дифрагировавшего света больше.
Природ венца
Наблюдая венец, очень трудно сказать, возникает ли он на водяных каплях или на ледяных иглах. В случае ледяных игл расстояния между последовательными темными минимумами в точности одинаковы и равны расстоянию первого минимума от центра, в то время как в случае водяных капель радиус ореола на 20% больше, чем ширина колец следующих порядков Однако подметить эти различия нелегко. Наилучшие измерения указывают в одни моменты на один способ образования, в другие моменты — на другой, в обоих случаях согласно с тем, что следует ожидать, судя по виду облаков.
При непосредственном наблюдении с самолета оказалось, что венец в 45% возникает на водяных каплях, а в 55% — на ледяных кристаллах.
Венцы на оконном стекле
Проходя зимней ночью мимо окон хорошо освещенного кафе, мы часто видим, что люстры окружены цветными кольцами, появление которых обусловлено влагой на окнах. В одних частях окна кольца больше, чем в других. Нередко мы видим лишь ореол, иногда, однако, цветные кольца неожиданно прекрасны; одни стекла как бы всегда создают лучшие венцы, чем другие. Причина в том, что венцы возникают вследствие дифракции света на мелких каплях воды на оконном стекле, и чем однороднее капли по размеру, тем красивее венец. Возможно, что капли конденсируются ровнее на одних сортах стекла, чем на других.
Эти венцы имеют большое сходство с возникающими в облаках, да и способ их образования тот же самый. В одном случае капли, на которых происходит дифракция, находятся на окне, в другом они как частицы облака парят высоко в воздухе. И все же есть различие между венцом на стекле и венцом в облаках: в первом случае источник света окружен темным полем вместо светящегося ореола. По-видимому, это вызывается однородным распределением капель, которые образуются на равных расстояниях друг от друга, в то время как в облаке капли распределяются неравномерно.
Световые венцы, возникающие в глазу
Ночью я вижу слабый световой круг возле дуговой электрической лампы или другого яркого источника света, хорошо выделяющийся на темном или черном фоне; такие же круги видны вокруг Луны, если небо ясно, и вокруг Солнца, когда свет его вдруг прорывается сквозь плотную листву дерева. Диаметр этого светового круга составляет приблизительно 6°. Он синий к центру и красный у периферии; таким образом, его следует приписать дифракции, но не преломлению. Он очень сходен с венцом на облаках, однако здесь есть и существенное отличие. Если Луна только что скрылась за углом дома, «облачный венец» остается видимым, в то время как «глазной» исчезает сразу, как только заслоняется источник света. Очевидно, он возникает в самом глазе, т. е. это явление энтоптическое.
Может ли такой венец возникать в глазу на малых зернах, приблизительно одинаковой величины, на которых свет дифрагирует так же, как на порошке ликоподия и на водяных каплях в облаке? Это действительно верно по отношению к некоторым людям.
Зеленое и синее Солнце
Один наблюдатель сообщил нам, что однажды, когда он смотрел на Солнце сквозь столб пара, извергавшегося из трубы паровоза, Солнце трижды становилось ярко-зеленым; в другие моменты клубы пара вообще не оказывали никакого действия Я также однажды заметил подобный эффект во время отправления местного поезда Паровоз (очень старой модели) извергает облака пара, которые на мгновение затемняли низкое Солнце, пока не рассеивались в воздухе. В тe моменты, когда Солнце можно было увидеть вновь, его цвет был иногда светло-зеленым, иногда бледно-синим, или один цвет переходил в другой. Через доли секунды свет становился настолько резким, а облако настолько тонким, что уже ничего нельзя было увидеть.
Явления, подобные этим, возникают, когда капли воды, из которых состоит пар, очень малы от 1 до 5 мк. Здесь уже неверно описывать их действие на свет, заменяя водяные капли малыми отверстиями или непрозрачными дисками, на которых происходит дифракция. Приближенно это явление можно рассматривать, исследуя сочетание дифракции, отражения от поверхности и прямого пропускания света
Глория
Стоя на вершине холма, когда Солнце низко, мы можем иногда видеть нашу тень вырисовывающейся на слое тумана. В этом случае голова тени будет окружена глорией — сиянием с такими же яркими цветами, как у венцов вокруг Солнца и Луны Однажды наблюдалось сияние, насчитывающее пять порядков. Заметим, однако, что хотя каждый видит и свою собственную тень, и тени своих спутников, если они достаточно близки и туман достаточно далеко, глорию можно видеть только вокруг своей головы.
Глорию можно наблюдать и при свете уличного фонаря, если только фон достаточно темен.
Радужные (иризирующие) облака
Тот, кто не привык наблюдать небо, будет удивлен, узнав, что облака могут быть светящимися яркими цветами: зеленым, пурпурно-красным, синим и т. д. Эти цвета не имеют отношения к сумеречным явлениям: они наблюдаются и тогда, когда Солнце низко, и тогда, когда оно высоко. Эти цвета беспорядочно разбросаны среди облаков в виде окрашенных краев, пятен и полос. Некоторые наблюдатели подчеркивают, что они имеют «металлический» блеск; что бы это могло значить? При виде этих облаков мы испытываем чувство глубокого восхищения, которое трудно описать, но легко объяснить грандиозностью явления, чистотой цветов, их нежными переливами, их сиянием. Невозможно отвести глаза от этого великолепного зрелища.
Такие иризирующие облака появляются во все времена года, но особенно часто осенью. Они появляются около Солнца, и на расстоянии меньше двух градусов от него кажутся ослепительно белыми. Сквозь темное стекло — это лучший способ наблюдения — их можно видеть на расстоянии от 3 до 10°, а незащищенным глазом — от 10 до 30° от Солнца. Чаще всего они пурпурно-красные или желтые и становятся бледнее с увеличением расстояния от Солнца. Очень немногие наблюдатели видели радужные облака на значительном расстоянии от Солнца (до 50°) и даже около противоположной Солнцу точки.
Перламутровые облака
Существует очень редкий и замечательный вид радужных облаков, представляющий собой явление гораздо большего масштаба, чем обычные формы. Вся гряда облаков переливается радужными цветами, как рыбья чешуя, показывая иногда восхитительные чистые тона. Эти тона особенно хороши перед самым заходом Солнца на расстоянии 10—20° от него. Отличительное свойство этих облаков — Ъ том, что они остаются видимыми в течение двух часов после захода Солнца — факт, который указывает на большую их высоту. Недавно более точными методами их высота была определена в 25 км, в то время как обычные облака никогда не поднимаются выше 12 км. Из-за большой высоты этих облаков кажется, что они передвигаются очень медленно; в действительности же они несутся со скоростью от 10 до 90 м/сек. Когда перламутровые облака темнеют, они совершенно внезапно, приблизительно за четыре минуты, погружаются в темноту. Это — интервал времени, необходимый для того, чтобы диск Солнца скрылся под горизонтом. Таким образом, кажется весьма вероятным, что эти облака освещаются не сумеречным светом, а прямым светом Солнца.
Расположение цветов в них зависит почти полностью от части облака. Иногда эти облака испещрены полосами, волнисты и напоминают перистые, иногда вся облачная гряда почти одного цвета с цветами спектра вдоль краев или длинных горизонтальных «весел», между которыми можно видеть необыкновенный опаловый фон неба. Цвета порой остаются постоянными, порой постепенно меняются. Они исчезают, когда расстояние облака от Солнца превышает 40°. Вся картина сказочна и неописуемо прекрасна.
Отличие венца от гало
Игорь Кравчук: По моему глубокому убеждению: с Небес не должно пахнуть.
Вы читать умеете? Я говорил о ТЕХНИЧЕСКИХ снимках. Ваши «небеса» никакие не технические. Это обыкновенный пейзаж. Хотя бы это услыште. Не заставляйте модераторов править за вами.
Евгений Рензин: Игорь Кравчук: По моему глубокому убеждению: с Небес не должно пахнуть. Вы читать умеете? Я говорил о ТЕХНИЧЕСКИХ снимках. Ваши «небеса» никакие не технические. Это обыкновенный пейзаж. Хотя бы это услыште. Не заставляйте модераторов править за вами.
— Мной ПРАВЯТ модераторы. Серьезно?
— Читать умею, когда не разбираю (старый становлюсь) — то приходится по слогам.
Насчет обыкновенного пейзажа. вспомнилась избитая истина: «рожденный ползать -летать не может». Хотя, нет, добавлю немного от себя — после хорошего пинка — прекрасно летит!
Игорь Кравчук: — Мной ПРАВЯТ модераторы. Серьезно?
Убедились?
Т.е. вы не видите, что из рубрики «технические» ваше фото переехало в «пейзажи»?
В технических снимках (Маргасанская сопка)три фото примерно с одного места и ни одного с этого места на Бешечном. Почистить в рубрике есть желание? Займитесь своими прямыми обязанностями, чем с одними и теми же комментами в разных местах вылазить.
Игорь Кравчук: Займитесь своими прямыми обязанностями, чем с одними и теми же комментами в разных местах вылазить.
Вы мне платили, чтобы указывать на обязанности?
а это фото, действительно отличное! Этот шар прямо давит! Нереальное какое-то ощущение.
фото гораздо выразительнеее чем » градации белого» в нем есть жизнь
Евгений Рензин: Вы мне платили, чтобы указывать на обязанности?
Сколько стоит? А из обязанностей вАШИХ — это видимо высовываться где попало со своим любимым г.
И не поддавайтесь на провокации. Вы АВТОР и Вам решать что выкладывать, а что нет!
А модератор должен модерировать сайт, а не оскорблять авторов. Если модератор с этим не согласен — пусть сложит с себя обязанности.
Игорь Кравчук: Для тех, кому понравился снимок. Насколько я понимаю — это гало, оптическое атмосферное явление, возникающее из-за разницы температур. Чтобы увидеть — нужно просто поднять взгляд.
Снимок понравился, только это не гало, а солнечный венец. Гало выглядит так:
Игорь Кравчук: Чтобы увидеть — нужно просто поднять взгляд.
вот в этом и фишка, что иногда не видишь того. что другие увидили или лень поднять голову
Всем поддержавшим — спасибо. Но это все — не более 1% (из выкладок Рензина) от общего числа форумчан. И это — хорошо! Что есть этот процент. Хотя бы один. Не все еще потеряно.
Воин в поле — не один
Если Небеса — над ним
— 🙂
| Страница 1 из 4: 1 2 3 4 все | Следующая |
Для регистрации или входа на сайт (в случае, если Вы уже зарегистрированы)
используйте соответствующие пункты меню «Посетители».
ГАЛО И ВЕНЦЫ
Ного самых различных суеверных предрассудков было связано в прошлое время с появлением на иебе окрашенных светящихся кругов, ложных солнц, полос и крестов. Все эти явления, которые носят название гало, или г а л о с ы, чрезвычайно сильно действовали на воображение людей. Причина этих небесных явлений долго была неизвестной, все они считались чудесными. Невежественные люди видели в них «небесные знамения», знаки божьей воли. Каждое появление на небе ложных солнц, светящегося креста и и и столба историки прошлых веков связывали с каким-либо событием в жи:. ни страны — с войной, с эпидемией, со смертью короля.
В наши дни наука даёт таким явлениям правильное объяснение. Однако и теперь, глядя на появляющиеся
Рис. 11. Сложное гало 1790 года.
Временами на небе различные, порой совершенно необыкновенные, световые явления, даже непредубеждённый человек, далёкий от суеверия, приходит в изумление: как может такое получаться?
И действительно, формы световых небесных явле ний — гало — нередко способны вызывать изумление.
Вот какое, например, изумительное по своей фор ме сложное гало наблюдали в Петербурге 29 июня 1790 года.
Около восьми часов утра вокруг Солнца появились два радужных круга, один больше, другой меньше; сверху и снизу к ним примыкали яркие полудуги, похожие на широкие рога (рис. 11). Солнце и радужные круги пересекала белая полоса, параллельно горизонту опоясывающая небо. В местах пересечения этой полосы с малым радужным кругом сияли два ложных солнца; их стороны, обращённые к Солнцу, были красны, а от противоположных сторон тянулись длинные светящиеся хвосты. Три таких же пятна были видны и протиз Солнца — на белой полосе. Шестое очень яркое пятно блестело на малом радужном круге выше Солнца!
Всё это держалось на небе около пяти часов.
Описанное сложное гало — большая редкость. Гораздо чаще на небе как днём, так и ночью — при свете Луны — появляются эти же светящиеся фигуры, но в отдельности — один светящийся радужный круг, одна светлая полоса или дуга, ложные солнца. Реже наблюдают такие формы гало, как светящиеся столбы и кресты.
Какова же причина этого причудливого, «необыкновенного» явления природы?
Гало наблюдается на небе, когда Солнце или Луну закрывают полупрозрачные облака — перисто-слоистые или перисто-кучевые. Высота этих облаков обычно составляет 5—6 километров, и они состоят из мельчайших кристаликов льда, плавающих в воздухе.
Не всякие перистые облака дают яркое, хорошо заметное гало. Для этого нужно, чтобы облака были не слишком плотны, и в то же время в воздухе имелось достаточное количество ледяных кристаликов.
Образование гало происходит благодаря преломлению и отражению света в этих кристаликах. Образование гало возможно и и а чистом, безоблачном небе. Это происходит в тех случаях, когда в атмосфере достаточно много кристаликов льда, как отдельных элементов, без облачного образования.
Кроме того, для образования яркого гало, необходимо, чтобы ледяные кристаллы имели правильную форму. Основной формой таких правильных кристаллов является прямая шестигранная призма. Правильная форма этих шестигранников получается, когда кристаллы льда образуются не очень быстро.
Рис. 12. Гало вокруг Луны.
Луч света, проходя через правильный шестигранник, испытывает в нем преломление. Если такой шестигранник поворачивать вокруг своей оси, то световой луч, входя в одну из граней кристалла, будет выходить из других его граней под разными углами. Среди этих углов имеется некоторый наименьший угол, который при вращении шестигранной призмы изменяется сравнительно медленно. Благодаря этому из множества криста- ликов, плаваюших в воздухе во всевозможных положениях и вращающихся при своём медленном падении, наиболее освещёнными будут нам казаться те кристаллы, которые находятся в положении, дающем нанмень-
Шее отклонение лучей света; только от этих кристаликов наш глаз будет воспринимать преломлённые в них лучи. Такие кристалики, как показывает расчёт, располагаются на небе как бы на некотором определённом расстоянии вокруг Солнца. В этом месте небо и будет казаться нам сильно освещённым — на небе появляется светящийся круг — гало.
Рис. 13. Старинный рисунок, изображающий три солнца.
Видимый радиус этого круга — около 22 градусов, то-есть наблюдатель видит радиус этого круга под углом в 22 градуса.
Проходя через призму, световой луч, как мы знаем, не только преломляется, но и разлагается на свои составные части — цветные лучи, благодаря их различному преломлению в призме. Поэтому светлое кольцо вокруг Солнца будет окрашено в радужные тона — внутренняя часть этого круга бывает окрашена красным, а наружная — синеватым цветом. Внутри круга небо кажется темнее.
Такой же круг, но менее резкий, можно видеть и ночью, вокруг Луны (рис. 12).
Реже наблюдают другое гало — круг, радиус которого мы видим на небе под углом 46 градусов. Он образуется от преломления света в ледяных кристаллах между их боковыми гранями и основаниями, составляющими угол в 90 градусов.
Чаще всего, однако, в том и другом случаях бывает виден не весь круг, а лишь отдельные его части, например, верхняя часть круга.
*- Так образуются гало — круги.
Гало — ложные солнца — появляются на небе, когда Солнце находится невысоко над горизонтом. Они располагаются на одной высоте с Солнцем, обычно на угловом
Расстоянии в 22 и 46 градусов и значительно реже ка расстоянии 90 и 180 градусов.
Установлено, что такие гало образуются в случае, когда оси взвешенных в воздухе кристаликов льда располагаются не беспорядочно, а вертикально и горизонтально.
Ложные солнца нередко бывают очень яркими. По — этому-то в истории и сохранились рассказы о нескольких солнцах, появляющихся на небе.
Ложные солнца — явление довольно частое. В Сибири светлые пятна около Солнца называют «пасолн — цами», там к ним привыкли, и никаких суеверных страхов они не вызывают.
Таковы основные формы гало, связанные с преломлением света.
Интересные световые явления связаны также с отражением света от кристаллов льда.
Так, наблюдается гало в виде круга в 22 градуса на снегу. Он образуется благодаря отражению лучей Солнца от кристаликов льда, покрывающих поверхность снега.
Временами в воздухе возникает яркий вертикальный столб (рис. 14) длиной до 40 градусов, стоящий над Солнцем или Луной. Это явление наблюдают, когда Солнце или Луна находятся у горизонта—выше или ниже его на несколько градусов.
Возникновение таких столбов также связано с отражением лучей от ледяных кристаллов, плавающих в атмосфере. Такое отражение может быть как обыкновенным, от передних граней призм, так и внутренним, от поверхностей задних граней (в направлении падения лучей света)
Вспомните, как изображение Луны, Солнца, да и любого другого источника света, отражаясь от поверхности воды, подёрнутой рябыо, кажется нам сильно растянутым в длину благодаря отражению в волнах. Такое же явление отражения происходит при известных условиях и в воздухе, где роль отражателей выполняют мелкие кристалики льда.
Как показывают опыты и расчёты, это наблюдается при отражении света от горизонтальных граней ледяных кристаллов, плавающих в воздухе.
Рис. 14. Светлый столб на небе.
Нередко бывает и так, что светящийся столб тянется от Солнца кверху и книзу.
Зимою, в сильные морозы, можно видеть два столба — по обе стороны Солнца. Такие столбы — части дуг гало — круга, который весь не виден.
Благодаря отражению появляется и горизонтатьная светлая полоса, опоясывающая небо. Здесь лучи света
Отражаются ог вертикальных граней плавающих в воздухе ледяных кристаллов.
И, наконец, так же нетрудно объяснить явление светящихся крестов, вызывающих и сейчас у суеверных людей тревогу.
Кресты образуются, когда светящиеся вертикальные столбы — части дуг гало-круга — пересекают видимую у Солнца часть горизонтального круга. В других случаях возможно пересечение светового столба, поднимающегося над Солнцем, с верхней частью радужного круга.
Все описанные формы гало чаще наблюдаются в странах с холодным климатом.
Советский учёный А. П. Моисеев, начиная с 1917 года, изучает различные гало, появляющиеся в районе Москвы. Он установил, что некоторые формы гало появляются на московском небе очень часто. Например, гало в виде круга видно каждый год в среднем 110 раз! Чаще всего оно появляется в летние месяцы.
Нередкое явление в наших местах и ложные солнца. По наблюдениям А. П Моисеева, их можно видеть в среднем 25 раз в год и чаще всего зимою. Во многих случаях светлые пятна не уступали в яркости Солнцу.
Сложные формы гало наблюдаются значительно реже; за 25 лет А. П. Моисеев мх видел 109 раз, из них 43 раза зимою.
Учёный установил, что существует определённая зависимость числа галосов от числа солнечных пятен.
Другим оптическим явлением в атмосфере, на которое издавна люди обращали своё внимание, служат венцы, появляющиеся в туманные дни и ночи вокруг Луны, Солнца, а иногда и вокруг ярких звёзд. Наблюдаются они и тогда, когда Солнце и Луна закрываются тонкой пеленой облаков.
Венцы также имеют радужную окраску. Но цвета здесь располагаются в обратном порядке (в сравнении с гало): внутренняя часть его окрашена в голубоватый цвет, а наружная — в красный. Иногда между ними можно видеть желтоватый цвет.
Часто к такому венцу примыкают добавочные цветные кольца.
Размеры венцов различны. Нередко они почти спи* ваютея с Луной или Солнцем, в других случаях — от* стоят от них на несколько градусов.
Причиной появления радужных венцов вокруг небесных светил служит явление так называемой д и ф ф р а к — ц и и света. Оно заключается в том, что лучи белого света при известных условиях отклоняются от своего прямолинейного пути и разлагаются при этом на цветные лучи. Так бывает, например, когда свет проходит через мельчайшие отверстия. Это можно наблюдать на простых опытах. Посмотрите на источник света через перо пгицы и вы увидите радужные круги: лучи света, проходя через тончайшие щели пера, будут давать диффракцию. Такое же явление можно видеть, если через лист чёрной бумаги, в котором проделано много мельчайших отвер* стий, смотреть на Солнце.
Как же происходит диффракция света в воздухе?
Диффракция света в воздухе наблюдается, когда лучи света проходят между теми мельчайшими капельками воды или кристаликами льда, из которых состоят облака.
Если облако состоит па капелек воды, венцы не так ярки. Красивые радужные венцы наблюдают лишь при облаках, состоящих из маленьких кристаликов льда.
Чтобы венец образовался, необходимо также, чтобы размеры капелек воды и кристаликов льда в облаке были приблизительно одинаковы.
Чем крупнее капельки и кристалики в облаке, теи меньше размеры венцов. Поэтому, когда в облаке происходит постепенное увеличение капелек воды или кристаликов льда, венец делается всё меньше и, наконец, становится незаметным.
Теперь выросшие кристалики льда могут дать гало.
Образование радужного венца вокруг источника света— лампочки — можно нередко наблюдать в помещении, где в воздухе много пара, например, в жарко натопленной бане.
Все оптические явления в атмосфере изучает наука — атмосферная оптика. В этой области успешно работают советские учёные. Изучая различные явления, связанные с прохождением света в атмосфере, они не только дают им научно правильное, материалистическое
объяснение, но и используют добытые знания для дальнейшего развития науки, для научного предвидения различных состояний погоды.
Так, наблюдение венцов помогает определять величину кристаликов льда и капель воды, из которых образуются различные облака. А это позволяет, в свою очередь, полнее изучить жизнь облаков.
Наблюдение венцов и гало даёт также возможность научного предсказания погоды.
Так, если появившийся венец постепенно уменьшается, что говорит о том, что капельки и кристалики в облаке увеличиваются, значит, можно ожидать осадки. Увеличение венцов, наоборот, предвещает наступление сухой, ясной погоды.
Отличие венца от гало
Гало́ [1] (от др.-греч. ἅλως «круг, диск»); также а́ура, нимб, орео́л — группа атмосферных оптических явлений, характеризуемая возникновением вторичного свечения вокруг источника света, как правило, имеющее форму круга, кольца, дуги, светового столба или «алмазной пыли».
Содержание
Физика явления [ править | править код ]
Гало обычно появляется вокруг Солнца или Луны, иногда вокруг других мощных источников света, таких как уличные огни. Существует множество типов гало, но все они вызваны преимущественно ледяными кристаллами в перистых облаках в верхних слоях тропосферы на высоте 5—10 км.
Вид гало зависит от формы и расположения кристаллов. Отражённый и преломлённый ледяными кристаллами свет нередко разлагается в спектр, что делает гало похожим на радугу. Наиболее яркими и полноцветными бывают паргелии и зенитная дуга, менее яркими — касательные малого и большого гало.
В тусклом лунном гало глаз не различает цветов, что связано с особенностями сумеречного зрения.
Иногда, в морозную погоду, возможно появление гало, образуемое кристаллами льда, взвешенными в атмосфере близко к земной поверхности. В этом случае гало напоминают сияющие драгоценные камни (так называемая «алмазная пыль» [2] ), а нижняя часть гало может быть видна на фоне окружающего пейзажа, если Солнце находится достаточно низко над горизонтом.
22-градусный круг [ править | править код ]
Наиболее часто видимое гало. В малом 22-градусном гало различима только часть цветов спектра (от красного до жёлтого), остальная часть выглядит белой из-за многократного смешения преломленных лучей. Паргелический круг и ряд других дуг гало почти всегда белые. Следует отличать гало от венцов. Последние имеют меньший угловой размер (до 5°) и объясняются дифракционным рассеянием лучей источника света на водяных каплях, образующих облако или туман.
Касательные дуги 22-градусного круга [ править | править код ]
Дуги, окрашенные в радужные цвета, появляются над или под светилом, касаясь 22-градусного круга. При низком положении светила вытягиваются концами кверху. По мере увеличения высоты приближаются к кругу. При 45-градусной высоте концы дуг смыкаются и образуют овал [3] .
46-градусный круг [ править | править код ]
Интересна особенность большого 46-градусного гало — оно тусклое и малоцветное, в то время как почти совпадающая с ним при малой высоте Солнца над горизонтом верхняя касательная дуга имеет выраженные радужные цвета [4] , с особенно ярким зелёным. Появление этого круга обычно происходит в очень тонком и равномерном слое облаков [3] .
Околозенитная дуга [ править | править код ]
Почти всегда появляется вместе с 46-градусным кругом, касаясь его верхней части своей выпуклой стороной. Цвета ярко выражены, напоминает собой радугу. Редко бывают касательные нижней части 46-градусного круга, которые располагаются по обеим сторонам светила.
Зенитная дуга [ править | править код ]
Один из видов гало, который часто называют перевёрнутой радугой. Обычно наблюдается, когда на небе есть перистые облака.
Паргелический круг [ править | править код ]
Совершенно лишен радужной окраски, имеет чистый белый цвет. Располагается параллельно горизонту и проходит через светило. Иногда вместе с ним наблюдаются и столбы. В таких случаях около светила образуется крест, что часто вызывает суеверные представления о «крестных знамениях».
Редкие формы гало [ править | править код ]
- Антелий — светлое, довольно размытое белое пятно, расположенное на месте паргелического круга, в противоположной светилу стороне.
- Парантелии — пятна как антелии, появляющиеся в паргелическом круге на расстоянии 120 градусов от светила по обеим от него сторонам.
- Антелические дуги — дуги, обычно белые, проходящие к небу от антелия к светилу, по обеим сторонам от зенита, на некотором расстоянии от него
- Дуга Парри — расположена между верхними концами касательной 22-градусного круга и имеет радужную окраску [3]
История [ править | править код ]
Одним из самых ранних и подробных описаний гало встречается в Лаврентьевской летописи под 1104 годом, где говорится о солнечном гало с двумя ложными солнцами и таким редким явлением как касательная дуга [5] , и вдобавок о подобном же лунном гало, наблюдавшихся три дня днём и ночью соответственно (описание этого гало с иллюстрацией также помещено [6] в казанский Лицевой летописец о небесных явлениях начала XVII в.) [7] [8] :
Стояло солнце в круге, а по середине круга крест, а по середине креста солнце, а вне круга по обе стороны два солнца, а над солнцем вне круга дуга рогами на север; такое же знамение было и в луне, такого же точно вида, в течение трех дней 4, 5 и 6 февраля, днем в солнце, а ночью в луне, три ночи nодряд [9] .
В старину разнообразным гало, как и другим небесным явлениям, приписывалось мистическое значение предзнаменований (как правило, дурных, особенно если гало принимало крестообразную форму, которая трактовалась как крест или меч, или появлялись двойники светила), чему известно множество летописных свидетельств [10] .
Например, в 1551 году после длительной осады войсками императора Карла V немецкого города Магдебурга в небе над городом появилось гало с ложными солнцами. Это вызвало переполох среди осаждавших. Поскольку гало было воспринято как небесное знамение в защиту осаждённых, Карл V приказал снять осаду города [11] .
В те времена, когда метеорологии не существовало, гало и подобные ему оптические явления использовались для предсказания погоды. Например, русские народные приметы говорят, что появление вокруг луны подобных светлых колец, дуг, пятен, столбов — к дождю, а чувашские — к похолоданию (обычно — зимой).
Крупный вклад в изучение и систематизацию гало внёс голландский астроном Марсел Миннарт.
Техника наблюдения и фотосъёмки гало [ править | править код ]
При наблюдении гало необходимо закрывать солнце каким-либо предметом или хотя бы рукой, чтобы не повредить глаза (в большинстве случаев при фотосъёмке также целесообразно закрывать солнце). Желательны тёмные очки, поскольку отдельные элементы гало бывают ослепительно яркими. Любой фотоаппарат снимет гало при любых настройках, но из-за яркости получаются плохо заснятые детали (чаще всего бывают переэкспонированы солнечные столбы и паргелии) [12] .
Солнечный столб [ править | править код ]
Световой, или солнечный столб — один из наиболее часто наблюдающихся видов гало, вертикальная полоса света, тянущаяся от Солнца во время заката или восхода (либо от наземного источника света, например фонаря, ночью). Явление вызывается шестиугольными плоскими либо столбовидными ледяными кристаллами, ориентированными в воздухе более или менее упорядоченно. Плоские кристаллики могут вызывать солнечные столбы, если Солнце находится не выше 6° над горизонтом, а столбовидные — даже при 20°. Вид светового столба (в частности, ширина) зависит от степени упорядоченности ориентации кристаллов, поэтому одним из условий наблюдения является штиль или слабый ветер — при сильном ветре турбулентность нарушает преимущественно горизонтальное расположение кристалликов.
В культуре [ править | править код ]
В романе Григория Адамова «Изгнание владыки» (1946) так описывается гало в Арктике:
Но настоящее солнце не сразу можно было найти среди хоровода его радужных подобий, блиставших на небосклоне. Настоящее солнце концентрически окружали два радужных кольца: одно, поуже, — внутреннее, другое, более широкое, — внешнее. Обращенные к солнцу стороны колец были окрашены в густой красный цвет, который постепенно и нежно сменялся всеми красками спектра до голубоватого, незаметно сливавшегося с небом. Две белые полосы крестом пересекали и солнце и радужные кольца вокруг него: одна, с запада, поднималась через солнце к зениту, теряясь в синем небе, другая тоже шла через солнце, параллельно горизонту. Шесть нежно окрашенных во все цвета радуги ложных солнц стояли в точках пересечения белых полос с окружающими настоящее солнце радужными кругами. От каждого ложного солнца тоже отходили небольшие яркорадужные дуги. Радуги, радуги, радуги… Всюду, куда ни бросишь взгляд, видишь перед собой геометрическое сплетение радуг — больших и маленьких, широких, как флаги, и узких, как ленты… Вся западная половина неба была полна такого великолепия и богатства красок, что даже видавший виды Иван Павлович стоял, пораженный этим зрелищем.
Загрузка...
detector