Дональд Мензел - О летающих тарелках
ЛЕДЯНЫЕ КРИСТАЛЛЫ НА НЕБЕ
Капельки воды, находящиеся в воздухе, почти совершенно одинаковы; все они круглые. Крупные капли п капли средней величипы создают радугу. Туманы создают белую туманную радугу. Кроме того, они вызывают множество других световых эффектов, рассмотренных в предыдущей главе,- от "броконского призрака" до "святого сияния".
В этом смысле ледяные кристаллы обладают еще более богатыми возможностями, которые определяются их формой, положением в пространство и величиной. Простейшей формой ледяного кристалла и, вероятно, наиболее распространенной в природе является тонкая иголка или призма.
Эти кристаллы, как правило, слипаются и образуют бесформенные комки, особенно когда температура несколько превышает точку замерзания. Но при температуре ниже пуля звездочки и пластинки начинают расти, образуя более сложные формы снежных кристаллов; многие из них, почти правильные и симметричные, очень красивы, как, например, шестиугольники, изображенные на фиг. 26. Шестиугольная звезда очень характерна для многих кристаллических форм льда.
Попадая на такой кристалл, свет отражается в нем (иногда несколько раз) и выходит из него под углом, значительно отличающимся от угла падения. Следовательно, мы можем наблюдать почти бесчисленное количество самых разнообразных гало и других явлений, вызываемых ледяными кристаллами в атмосфере. Мы уже рассматривали некоторые из этих явлений, не вникая в детали физической обстановки, вызвавшей данный световой рисунок.
Самые важные оптические эффекты производят ледяные кристаллы правильной формы. Маленькие плоские снежинки, падающие на землю, летят, как пух или клочок папиросной бумаги. Они падают не ребром, а так, что их поверхность чаще всего остается параллельной земле.
Если Солнце стоит низко над горизонтом, а хлопья снега падают почти в горизонтальном положении, отражение света от их верхних и нижних поверхностей вызывает одно из самых простых явлений, связанных с Солнцем: вертикальную колонну белого света (фиг. 27).
Примерно такую же колонну можно увидеть, если стать перед окном с опущенным жалюзи с горизонтальными планками (фиг. 28).
Такую колонну образует и отраженный солнечный свет. Если Солнце стоит над самым горизонтом, колонна обычно бывает окрашена в закатные тона и отливает красноватым светом.
Временами колебания падающих снежинок, особенно когда иголок больше, чем пластинок, могут вызывать появление горизонтальных и вертикальных полос света. Две крестовины соединяются на Солнце, и вот мы наблюдаем одно из самых поразительных и жутких явлений, гораздо более редких, чем радуга: в воздухе висит крест, иногда словно охваченный пламенем. Если снег идет гдето далеко, крест будет висеть высоко в небе. Но если снежинки образуют узкую завесу недалеко от нас и сквозь эту завесу просвечивает солнце, крест может появиться на расстоянии каких-нибудь нескольких сот футов. Как и радуга, крест передвигается, когда передвигаемся мы, и останавливается, когда останавливаемся мы.
Именно это небесное явление, по-видимому, побудило императора Константина Великого принять христианство в 312 году н. э. Он сделал крест своим символом, сказав при этом: "in hoc signo vinces", что означает: "Сим победиши".
Эти колонны или кресты, образованные солнечными лучами, отраженными от падающих снежных кристаллов, имеют своеобразную перистую структуру. В то же время колеблющиеся кристаллы, сверкающие дождем искр, делают саму колонну более реальной и яркой, чем радуга. Иногда может показаться, что такая колонна находится всего в нескольких ярдах от вас. Но если вы попытаетесь преследовать ее, она отступит и почти мгновенно исчезнет, как только вы выйдете из полосы метели на солнечный свет.
Однако нужно сказать, что ледяные кристаллы вовсе не обязательно должны лететь плотной массой, как во время снегопада. Иногда они образуют перистые облака (фиг. 29). Они могут быть рассеяны настолько редко, что воздух будет совсем прозрачным, если не считать того направления, где возникает "огненный столб".
Плавающие в воздухе ледяные кристаллы могут вызывать еще одно явление: двойное гало, одно с радиусом около 22 град. и другое - около 45 град., причем центры обоих гало находятся на Солнце. Эти гало, которые появляются не так уж редко, иногда называют ошибочно "радугами". Как мы уже говорили, чтобы увидеть радугу, надо стоять спиной к Солнцу. А эти гало расположены сравнительно близко от Солпца и, кроме того, их окраска значительно отличается от окраски обычной радуги. Внутренние края обоих гало окрашены в теплые красноватые тона, а внешние края, вместо того чтобы казаться синими или фиолетовыми, пламенеют жемчужным заревом, словно светятся собственным светом. Гало и крест - в общем разные явления и появляются в разное время. Одновременно они наблюдаются довольно редко.
Когда верхние слои воздуха настолько неподвижны, что крохотные кристаллики льда висят почти горизонтально, отдельные участки внутреннего гало, высота которого равна высоте Солнца, светятся особенно сильно и по своей яркости приближаются к яркости самого Солнца. Таким образом, с обеих сторон Солнца появляются яркие ложные солнца, которые известны ученым как пергелии (фиг. 30). Они так же окрашены, как и гало, в красный цвет со стороны Солнца и белый или янтарный со стороны, противоположной от него.
На кольцах иногда появляется одно яркое пятно наверху и одно внизу, и тогда весь этот огромный крест, распростертый на двух красиво окрашенных кругах с ложными солнцами, пылающими, словно "полированная медь", представляет собой одни из самых эффектных зрелищ, какие только существуют в природе (фиг. 31). Прибавьте к этому несколько арок и рогов, иногда появляющихся на небе и еще несколько ложных солнц, сверкающих, как "глаза", на внешнем кольце - и перед вами будет картина, которая действительно может напугать невежественного человека и встревожить суеверного.
Короткая арка, которая, словно рога, изгибается вверх, коснувшись верхнего края внешнего кольца, значительно отличается от остальных кругов и колец, ибо только эта арка похожа на радугу. Она имеет красную окраску со стороны Солнца и синюю, как настоящий сапфир, с противоположной, верхней стороны. Изредка, особенно когда на большой высоте небо очень чистое, верхняя часть дуги кажется иссиня-фиолетовой. Иногда же все небо на одной высоте с самим Солнцем опоясывает яркое белое кольцо.
С самолета, воздушного шара или с вершины горы можно порой наблюдать другое явление - яркое отражение Солнца в зеркальном слое плоских ледяных кристаллов (фиг. 32). Отражение, так называемое "нижнее солнце", находится настолько же ниже горизонта, насколько настоящее Солнце находится выше горизонта.
Это зеркало очень несовершенное, и отражение, как правило, оказывается растянутым в вертикальный эллипс, который может быть настолько искажен, что напоминает парашют или стратостат. У "нижнего солнца" появляются иногда "нижние ложные солнца" и гало с еще более сложным рисунком арок и колец.
Центр этих своеобразных явлений, как и у радуги, находится в глазу наблюдателя. Их можно увидеть лишь при наличии яркого источника света и отражающих свет ледяных кристаллов, строго ориентированных в пространстве. Днем таким источником обычно является Солнце, а ночью - Луна, и тогда мы наблюдаем "ложные луны", или "параселены". Однако свет от любого источника может так же своеобразно преломляться и отражаться, хотя обычно видны лишь наиболее яркие детали. Однажды, когда шел снег, я видел эти детали вокруг стоящего вдали уличного фонаря.
Картина бывает еще более сложной, ибо каждое ложное солнце может стать самостоятельным источником света и породить, так сказать, "целый выводок ложных солнц", однако это столь редкое явление, что оно не имеет самостоятельного названия. В этом случае сочетание световых пятен и колец на небе становится настолько сложным, что мы с трудом можем отличить само Солнце от огромного количества его огненных отражений.
Полные ложные солнца и ложные луны появляются очень редко. Каждое из этих явлений я видел только раз. Однако частичные ложные солнца и луны мне доводилось видеть много раз. В сущности мало кто себе даже представляет, как часто возникают ложные солнца, правда, без гало, которое позволило бы быстрее опознать это явление. Нередко одно из ложных солнц кажется таким же настоящим, как и само Солнце. Когда поблизости находится облако ледяных кристаллов, отражение может принять форму огненного шара, плывущего между вами и расположенным неподалеку деревом. Мне кажется, что многие сообщения о шаровой молнии - явлении, которое до сих пор полностью не объяснено и все еще не совсем понятно, порождены именно этими таинственными ложными солнцами, которые иногда появляются между наблюдателем и каким-то предметом. Вы можете вообще не знать о присутствии в атмосфере ледяных кристаллов, но главным признаком, который позволит вам опознать связанные с ними явления, будет слабая красноватая полоса с той стороны, которая обращена к Солнцу.
