 |
Световые явления в облаках
|
|
|
|
Световые явления в облаках
Гало
Интереснейшее зрелище представляют собой гало. В русских летописях их называют галосами. Это явление проявляется, если Солнце или Луна просвечивает через тонкие перисто-слоистые облака, состоящие из ледяных кристаллов. Явления гало отличаются большим разнообразием. Наиболее часто наблюдается радужный круг вокруг Солнца угловым радиусом 22 градуса. Реже наблюдается концентрический круг угловым радиусом 46 градусов, и совсем редко — круг в 90 градусов. Такой огромный круг получил название гало Гевелия. Иногда виден белый горизонтальный, или паргелический круг, проходящий через Солнце параллельно плоскости горизонта. На пересечении этого круга с кругами гало 22 и 46 градусов появляются яркие радужные пятна — ложные, или побочные солнца, или паргелии, а также ложные луны, или парселены.
Ложные солнца и луны могут быть и в других местах белого горизонтального круга, который потому и называется паргелическим. Довольно часто возникают касательные дуги к кругам гало, чаще горизонтальные и реже боковые. В моменты, близкие к заходу или восходу Солнца, как правило, когда оно находится на небольшой глубине под горизонтом, над Солнцем, а иногда и под ним появляются световые столбы. На паргелическом круге против Солнца или Луны возникает светлое пятно — противосолнце или противолу-на. Светлое пятно в солнечном вертикале, диаметрально противоположное Солнцу, называют нижним солнцем. Нередко возникают касательные дуги к гало 22 и 46 градусов, чаще горизонтальные и реже вертикальные. Некоторые формы гало имеют персональные названия по имени авторов, их обнаруживших и описавших, — гало Гевелия, гало Бугера, дуги Ловица, дуги Перри и другие. Гало могут возникать и в облачных следах за самолетами.
|
|
|
Гало — это преломление и отражение света в ледяных кристалликах облаков верхнего яруса. Гало часто наблюдаются в передней части циклонов и поэтому могут служить признаком их приближения. Круги гало слабо окрашены в радужные цвета (красный внутри).
Что произойдет в природе, если наблюдается гало? Есть примета: если вокруг Солнца или Луны видно гало, то вскоре следует ожидать ухудшения погоды. Зимой могут появляться белые венцы большого диаметра вокруг Солнца или Луны, а также столбы около Солнца или так называемые ложные солнца. Тогда несколько дней сохранится морозная погода. Кольцо вокруг Луны говорит о том, что может подняться ветер.
Гало являются достаточно надежным признаком ухудшения погоды. Так, в конце марта 1988 года в Москве и Подмосковье установилась тихая, солнечная весенняя погода. Но в один из вечеров вокруг Луны наблюдалось гало — и уже на следующий день погода резко испортилась. Исследователи С. П. Хромов и М. А. Петросянц в книге «Метеорология и климатология» указывают: «Кроме основных форм гало, наблюдаются ложные солнца — слегка окрашенные светлые пятна на одном уровне с Солнцем и на угловом расстоянии от него… 22 или 46°. К основным кругам присоединяются иногда различные касательные дуги. Наблюдаются еще светлые вертикальные столбы, проходящие через солнечный диск, т. е. как бы продолжающие его вверх и вниз».
Окрашенные гало объясняются преломлением света в шестигранных кристаллах ледяных облаков, неокрашенные (бесцветные) формы — отражением света от граней кристаллов. Разнообразие форм гало зависит в основном от типов и движения кристаллов, от ориентации их осей в пространстве, а также от высоты Солнца. Гало в 22° обусловлено преломлением света боковыми гранями кристаллов при беспорядочной ориентации их главных осей во всех направлениях. Если главные оси имеют преимущественно вертикальное направление, то по обе стороны от солнечного диска (также на расстоянии 22°) вместо светлого круга возникают два светлых пятна — ложные солнца. Гало в 46° (и ложные солнца в 46°) обусловлено преломлением света между боковыми гранями и основаниями призм, т. е. с преломляющим углом 90°.
|
|
|
Горизонтальный круг обусловлен отражением света боковыми гранями вертикально расположенных кристаллов, а солнечный столб — отражением света от кристаллов, расположенных преимущественно горизонтально. В книге В. А. Мезенцева «Религиозные суеверия и их вред» (Москва, 1959) автор приводит случай редкого явления природы: «Вот, например, какое сложное и редкое по своей форме гало действительно наблюдали весной 1928 года в городе Белом Смоленской области. Около 8–9 часов утра по обе стороны от Солнца — вправо и влево — были видны два ярких, окрашенных в радужные тона ложных солнца. Они имели короткие, слегка изогнутые белесые хвосты. Настоящее Солнце находилось в центре светящегося круга. Кроме того, на небе было видно несколько светящихся дуг. Именно такие дуги в прошлые века и принимали за кривые огненные мечи, висящие в небе.
А 28 ноября 1947 года в городе Полтава наблюдалось сложное гало вокруг Луны. Луна находилась в центре светлого круга. На круге справа и слева были видны также новые луны, или, как их часто называют, параселены; левый параселен был более ярок и имел хвост. Гало-круг был виден не весь. Наиболее ярок он был в своей верхней части и слева. Сверху у гало-круга была яркая касательная дуга.
Как же могут получаться такие необыкновенные изображения в воздухе? Каковы причины этого интересного природного явления? Изучая появления на небо гало, ученые уже давно заметили, что они бывают тогда, когда Солнце затянуто белой блестящей дымкой — тонкой пеленой высоких перистых облаков. Такие облака плавают на высоте 6–8 км над землей и состоят из мельчайших кристалликов льда, которые имеют чаще всего форму шестигранных столбиков или пластинок. Поднимаясь и опускаясь в потоках воздуха, ледяные кристаллики подобно зеркалу отражают, или подобно призме преломляют падающие на них солнечные лучи. При этом от некоторых кристалликов отраженные лучи могут появляться в поле нашего зрения. Тогда мы и наблюдаем различные формы гало.
|
|
|
Вот одна из таких форм: на небе появляется светлый горизонтальный круг, опоясывающий небо параллельно горизонту. Ученые проводили специальные опыты и нашли, что такой круг возникает благодаря отражению солнечного света от боковых граней ледяных шестигранных кристалликов, плавающих в воздухе в вертикальном положении. Лучи Солнца падают на такой кристаллик, отражаются от него, как от зеркала, и попадают нам в глаза. Но наши глаза не могут обнаружить искривления световых лучей, поэтому мы видим отраженное изображение Солнца не там, где оно находится в действительности, а на прямой линии, идущей от глаз. Причем изображение будет видно на той же высоте над горизонтом, что и действительное Солнце. Это явление подобно тому, как мы видим в зеркале изображение электрической лампочки одновременно с самой электрической лампочкой.
В воздухе находится очень много таких вертикально плавающих кристалликов-зеркал. Все они отражают солнечные лучи. Зеркальные изображения Солнца, попадающие к нам в глаза от отдельных кристалликов, сливаются, и мы видим сплошной светлый круг, параллельный горизонту. Или бывает так: Солнце только что ушло за горизонт, и на темном вечернем небе вдруг возникает светлый столб. В этой игре света, как показали специальные опыты, участвуют ледяные пластинки, плавающие а атмосфере в горизонтальном положении. Лучи Солнца, которое только что ушло за горизонт, падают на колеблющиеся нижние грани таких пластинок, отражаются и попадают в глаза наблюдателя. Когда таких кристалликов в воздухе много, зеркальные отображения Солнца, попадающие к нам в глаза от отдельных ледяных пластинок, сливаются в одно, и мы видим растянутое, искаженное до неузнаваемости изображение солнечного диска — на небе возникает светящийся столб. На фоне вечерней зари он имеет иногда красноватый цвет. С явлением, подобным этому, каждый из нас встречался не раз. Вспомните солнечную или лунную «дорожку» на воде. Здесь мы видим точно такое же искаженное отражение Солнца или Луны, только роль зеркала выполняет поверхность воды, а не кристаллики льда.
|
|
|
А не приходилось ли вам видеть светлый радужный круг, окружающий Солнце? Это тоже одна из форм гало. Установлено, что это гало образуется в тех случаях, когда в воздухе находится много ледяных шестигранных кристалликов, преломляющих солнечные лучи подобно стеклянной призме. Большинство таких преломленных лучей мы не видим, они рассеиваются в воздухе. Но от некоторых кристалликов в наши глаза попадают и направленные лучи. Такие кристаллики располагаются на небе по окружности вокруг Солнца. Все они кажутся нам освещенными, и в этом месте мы видим светлый круг, слегка окрашенный в радужные тона.
Не всегда мы видим на небе ту или иную форму гало полностью. Например, зимой, при больших морозах, по обе стороны Солнца появляется два световых пятна. Это части гало-круга. В другом случае видна только верхняя часть такого круга — над Солнцем. В прошлом ее нередко принимали за светящуюся корону. Так же бывает и с горизонтальным кругом, проходящим через Солнце. Чаще всего видна только та его часть, которая примыкает к Солнцу; тогда мы наблюдаем на небе как бы два светлых хвоста, тянущихся вправо и влево от Солнца.
Нетрудно понять и то, как возникают в воздухе светящиеся кресты. От Солнца, которое находится низко у горизонта или уже ушло за горизонт, тянется вверх длинный светящийся столб. Этот столб пересекается с видимой над Солнцем частью гало-круга, и в небе возникает большой светящийся крест. Могут появляться два креста. Это бывает тогда, когда на небе видны вертикальные части гало-круга и части горизонтального круга, примыкающие к Солнцу. Пересекаясь, они дают два креста по обе стороны от Солнца.
В других случаях вместо крестов видны лишь светящиеся пятна, по своим размерам близкие к Солнцу. Это ложные солнца. Обычно этот вид гало наблюдается тогда, когда Солнце стоит невысоко над горизонтом. Специально проведенные опыты показывают, что в образовании ложных солнц участвуют шестигранные кристаллики, которые плавают в воздухе не беспорядочно, а так, что их оси располагаются преимущественно вертикально. В северных областях, где вообще значительно чаще наблюдается гало, ложные солнца можно видеть десятки раз в год. Нередко они настолько ярки, что не уступают самому Солнцу».
Может наблюдаться одновременно несколько форм гало. В Петербурге 18 июля 1794 года наблюдалось совершенно уникальное зрелище. Астроном Т. Ливиц описал это явление, и оно вошло в историю под названием Петербургский феномен. На небе одновременно наблюдалось 12 различных кругов и дуг, из них 9 были цветными.
|
|
|
Появление на небе одновременно нескольких солнц, световых крестов, косых дуг, которые могут казаться «кровавыми мечами», в прежние времена вызывало у людей страх, воспринималось как предвестие беды. Из истории известно, что 1 мая 1185 г. во время похода князя Игоря произошло солнечное затмение. Это тоже считалось недобрым знаком. Однако первое сражение прошло успешно. Но затем битва шла три дня, превосходящие по численности половцы начали одолевать русских воинов. И тут четыре солнца появились на небе: «Черные тучи с моря идут, хотят прикрыть четыре солнца… Быть грому великому…» Дух воинов был подорван этим явлением. Русское войско проиграло сражение, а Игорь был взят в плен.
Характер окраски у всех цветных гало одинаков. Часть гало, обращенная к Солнцу, окрашена в красный цвет, а противоположная — в синевато-сиреневый. У кругов гало красным является их внутренний край, у касательных дуг — часть дуги, а у ложных солнц — бок, обращенный к Солнцу. Необычные, редко наблюдающиеся формы гало могут быть образованы преломлением света в кристаллах нетипичных форм.
Известный ученый, популяризатор науки, автор многих научных работ по атмосферным явлениям С. В. Зверева собрала информацию о наблюдениях гало в Антарктиде. Наблюдательные станции в Антарктиде расположены на высотах 2700–3500 м над уровнем моря. Даже лето на таких высотах в глубине ледяного континента достаточно сурово, средние температуры не поднимаются выше -25… -35 °C. Сильные ветры способствуют тому, что облака над поверхностью возникают только кристаллические, ледяные, а их нижняя граница опускается до поверхности Земли. Когда светит Солнце, возникают необычайно яркие цветные и белые гало. Вокруг Солнца в разных направлениях появляются иногда четыре ложных солнца. Часто видны только нижние половинки кругов гало, и создается впечатление, что Солнце, по образному выражению Н. П. Русина, зимовавшего на станции в Антарктиде, «погружается в двойные или одинарные радужные чаши».
Отмечены случаи редких эллиптических гало. Пересечение световых столбов и кругов создает впечатление, что Солнце находится внутри светового креста. В дневниках антарктических экспедиций упоминаются яркие, «совершено необычные радуги, выгнутые в обратную сторону», концами вверх. Очевидно, что это не радуги, а нижние части больших кругов гало в 46 или 90 градусов.
Гало в Антарктиде наблюдаются часто в течение целого дня, изменяется лишь их форма и яркость цветов. Еще одно интересное световое явление, которое видели только в Антарктиде, — радужный, или цветной поземок. Он наблюдается только при низком положении Солнца, и чтобы лучше его рассмотреть, наблюдатель должен лечь на снег и смотреть в сторону Солнца. Быстро перемещаемые ветром струйки поземка, встречая на своем пути холмики снега, взлетают вверх, образуя большие и маленькие разноцветные фонтанчики, которые вспыхивают всеми цветами радуги.
Вот как описывает это явление Н. П. Русин: «С возникновением цветного поземка в пред полу ночные часы Антарктида одевается необыкновенно красочным полупрозрачным покрывалом, образующим редкое по красоте и очень величественное зрелище». Цветной поземок возникает в результате преломления солнечного света в полных ледяных кристаллах, из которых состоит поземок. И в кристаллах, оседающих из облаков. Происхождение цветного поземка аналогично игре света в хрустальных люстрах, подвесках. Во время полярной ночи в Антарктиде наблюдаются гало вокруг Луны. Исследователи отмечают, что они не столь разнообразны, как солнечные гало. Особенностью лунных гало является отсутствие в них красного цвета. Лунные круги гало всегда белые, светлые, с широким черным внутренним кольцом.
При появлении дымки или тумана, состоящих из ледяных игл, вокруг уличных фонарей тоже могут возникнуть явления гало. В Роттердаме 12 декабря 1981 года при понижении температуры до -10 °C появилась дымка и наблюдалось выпадение мелких ледяных игл. Вокруг Луны появился обычный круг гало. Но вокруг уличных фонарей появились гало необычного вида. Самыми яркими были световые столбы, проходившие через фонари и достигавшие большой высоты. Появились также гало в виде эллипсов, расположившиеся вокруг кругов и дуг.
|
|
|
