«НЕОБЫКНОВЕННЫЕ» НЕБЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

ОТЧЕГО БЫВАЕТ НА НЕБЕ РАДУГА

То не видал радуги? Это красивое небесное явление наблюдается при дожде и всегда привлекает наше внимание. Часто думают, что яркая многокрасочная ра­дуга появляется лишь перед окончанием дождя. Это не­верно. Нередки случаи, когда радуга появляется и перед началом дождя. Можно наблюдать радугу и независимо от дождя. Посмотрите, например, на брызги воды у фон­тана, освещённые солнцем, и вы заметите в них малень­кую радугу, подобную небесной. Чтобы увидеть такую радугу, надо встать спиной к солнцу.

В прежние времена, когда люди ещё очень мало знали об окружающем их мире, радугу считали «небесным зна­мением». Так, древние греки думали, например, что ра­дуга — это улыбка богини Ириды.

Попытки научно объяснить явление радуги жестоко преследовались церковниками. В начале XVII века был отлучён от церкви и приговорён к смертной казни учёный Доминис, который пытался объяснить радугу естествен­ными причинами. Он умер в тюрьме, не дождавшись ка­зни, но труп его был всё-таки предан казни и сожжён!

Правильное научное объяснение радуги было дано после того, как была разгадана природа белого света.^

Около трёхсот лет назад чешский учёный Марк Марци открыл, что белый солнечный свет является светом слож­ным Марци приготовлял различные гранённые стёкла и наблюдал, как через них проходит солнечный свет. Одна­жды Марци взял для опыта кусок стекла в виде клина — стеклянную призму — и поставил её па пути тонкого луча солнечного света в тёмной комнате. Результат был неожиданный: на стеке комнаты, там, где должен

Был упасть солнечный луч,' прошедший через стеклян­ную трёхгранную приему, появилась многоцветная ра­дужная полоса. Она была подобна небесной радуге — различные цвета в полоске на стене располагались в том же порядке, что и в небесной радуге, переходя д^уг в друга: за красным цветом шёл оранжевый, затем жел­тый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый.

Марци понял, что белый свет — этс> свет сложный; при определённых условиях он разлагается на многие цвет­ные лучи, образуя радужные полосы [4]).

Позднее английский учёный Ньютон объяснил, почему стеклянная призма разлагает белый свет. Оказывается, солнечные лучи, проходя через призму, отклоняются от своего первоначального направления, они, как говорят, преломляются. При этом различные цветные лучи, входящие в состав белого света, преломляются в призме
по-разному — одни больше, другие меньше. Меньше всего преломляются красные лучи, сильнее всего — фиолетовые. Благодаря различному преломлению цветные лучи и ста­новятся видимы, когда белый солнечный луч пройдёт через призму.

Призма как бы разделяет цветные лучи друг от друга. В других стёклах, например в обычном оконном, цзет - ные лучи преломляются одинаково, и мы видим поэтому тот же белый свет.

Многоцветную полосу разложенного белого света на­зывают спектром.

То, что белый свет состоит из разноцветных лучей, доказывается и таким опытом. Картонный круг разделён на семь частей, как показано на рисунке 4, и части по­крашены в основные спектральные цвета.

Если такой круг бы­стро вращать, то раз­ноцветные полоски сливаются в одно беловато-серое пят­но. Получается это по той причине, что зрительные впеча­тления от различно окрашенных частей круга, попадая на сетчатку глаза, на­кладываются при бы­стром вращении кру­га одно на другое, и, таким образом, как бы смешизаются ме­жду собою. Серова­тым, а не чисто бе­лым мы видим такой крут потому, что очень трудно по­красить отдельные части круга так, чтобы они в точности соответствовали спектральным цветам природной радуги.

После открытия спектральных цветов стало ясно, что и в небесной радуге мы наблюдаем солнечные лучи, раз­ложенные в спектр.

Но каким же путём это происходит в природе? Что вдесь заменяет стеклянную призму?

^Оказывается, радуга возникает в тех случаях, когда лучи Солнца преломляются и отражаются в каплях дождя^ Вот как это происходит в простейшем виде. Лучи солнеч­ного света падают на каплю воды в месте 1 (рис. 5). Входя в каплю, они изменяют своё направление, преломляются и три этом разлагаются на цветные лучи. Цветные лучи,

Лучи, идущие из той же капли, наблюдатель не увидит, они пройдут мимо его глаза — выше или ниже.

От самых верхних капель, преломлённые лучи от ко­торых ещё увидит наблюдатель, будут падать в глаза наблюдателя лишь красные лучи — ведь они отклоняются при преломлении меньше всех. От капель, лежащих ниже, в глаз будут попадать уже оранжевые лучи. Капли, ле­жащие ещё ниже, пошлют в глаза наблюдателя. уже жёл­тые лучи, и так далее — до фиолетовых включительно.

Лучи, отражаемые соседними каплями, сливаются и та­ким образом наблюдатель видит ряд цветных полос—от верхней красной до фиолетовой нижней.

Но почему же мы видим радугу в виде дуги? И это объясняется довольно просто. Соедините мысленно Солнце со всеми точками, лежащими, скажем, на красной полосе радуги, вы получите конусообразную поверхность, ось ко­торой проходит через глаз наблюдателя (рис. 6). Каждая капля на этой поверхности находится в одинаковом от­ношении как к Солнцу, так и к наблюдателю. Поэтому от всех этих капель в глаз наблюдателя и попадают одни красные лучи. Сливаясь, они и дают красную дугообраз­ную линию. Такую же линию, но оранжевую, образуют дождевые капли, находящиеся ниже, и так далее.

Так образуется радуга, которая видна до тех пор, пока дождевые капли падают достаточно часто и равно­мерно.

Яркость радуги зависит от количества капелек воды в воздухе и от их размеров. Установлено, что чем крупнее капли, тем ярче радуга. Вот почему радуга особенно

Ярка во время кратковременного летнего дождя, когда на землю выпадают частые крупные капли. Замечено также, что в зависимости от величины капелек изменяется и вид радуги — меняется яркость и ширина её отдельных по­лос. Так, капли диаметром от 0,5 до 1 миллиметра дают радугу с яркими фиолетовой и зелёной полосами и с очень слабой голубой полосой. Когда размеры капелек значи­тельно меньше, в радуге мало заметна красная полоса,

А более выделяется жёлтая. Например, капельки диамет­ром в 0,1 долю миллиметра и несколько меньше дают яр­кую красивую радугу, несколько более широкую, чем обычно, в которой чистого красного цвета нет совсем. Если в радуге ясно заметна белая полоса, то это озна­чает, что величина капель дождя не превышает 0,03 доли миллиметра.

Вообще, чем меньше величина капелек воды, дающих явление радуги, тем белесоватее оттенки радужных цве­тов, а также тем шире радужная полоса.

Таким образом, по виду радужных полос на небе можно определять величину дождевых капель.

Мельчайшие капельки воды, образующие туман и об­лака, радуги уже не дают.

^К'огда Солнце находится на горизонте, мы видим ра­дугу в виде полного полукруга. По мере подъёма Солнца радуга постепенно уменьшается в размерах, опускаясь к гор ізо'нту. Когда Солнце поднимается над горизонтом

Выше 42 градусов, радуга уходит за горизонт (градус — единица измерения дуг окружностей; дуга в один гра­дус — 7збо часть окружности; диск Луны, для примера, равен '/г градуса). Поэтому-то летом в полдень рад>ги и не бывает видно. Во второй половине дня, при заходе Солнца, снова можно увидеть радугу.

Таким образом, с земли нельзя увидеть радугу более чем в половину окружности. Но если подняться над землёй, то можно увидеть и почти полный круг радуги.

Чаще всего мы видим одну радугу. Однако нередки случаи, когда на небе появляются одновременно две радужные полосы, расположенные одна над другой (рис. 7). При этом у другой радуги цвета полос распо­лагаются в обратном порядке — верхняя часть дуги имеет фиолетовую окраску, а нижняя — красную;"^

Причина этого явления также установлена. Двойная радуга объясняется тем, что солнечные лучи дважды от­ражаются в каплях, находящихся выше капель, дающих обычную радугу. Таксе двойное отражение света в капле воды изображено на рисунке 8. Сравнивая простое отра­жение света в капле (см. рис. 5) с двойным его отраже­нием, нетрудно установить, что если при простом отраже­нии в глаз попадает красный луч, то при двойном отражении наблюдатель увидит фиолетовый луч.

Схема образования двойной радуги показана на ри­сунке 9.

Так как при двойном отражении в капле теряется больше света, яркость второй радуги всегда меньше, она выглядит бледнее.

(Наблюдают, правда, довольно редко, и ещё большее число радужных небесных дуг — три, четыре и даже пять одновременно!

Это интересное явление наблюдали, например, ле­нинградцы 24 сентября 1948 года, когда во второй поло­вине дня среди туч над Невой появилось четыре радуги.

Такое явление происходит благодаря тому, что радуга может возникать не только от прямых солнечных лучей; нередко она появляется и в отражённых лучах Солнца. Это можно видеть на берегу морских заливов, больших рек и озёр. Многократные радуги, наблюдаемые на не­бе одновременно, и вызываются часто этой причиной. Три-четыре такие радуги — обыкновенные и отражён­ные— опоясавшие небо, создают подчас очень красивую картину.

Так как отражённые от водной поверхности лучи Солнца идут снизу вверх, то радуга, образующаяся в этих лучах, может выглядеть иногда совершенно не­обычно: «вверх ногами^ (рис. 10). /-

И, наконец, расскажем о луцной радуге. (Обычно ду­мают, что радуга бывает только днём. На самом деле ра­дуга бывает и ночью, правда, всегда более слабая, и на­блюдается она весьма редко. Увидеть такую радугу можно после ночного дождя, когда из-за туч выглянет Луна. Радуга появляется на небе в стороне, противопо­ложной Луне^