Географ и климатолог Анатолий Судаков пояснил природу возникновения радуги.
В Волгоградской области начался период позднелетних дождей, которые нередко сопровождаются красочными оптическими явлениями в атмосфере. 15 мая волгоградцы увидели в небе радугу. Что и говорить, впечатляет! Явление нечастое, но очень зрелищное. О том, в каких случаях и почему в небе после дождя возникает эта удивительно красивая дуга, рассказывает географ и климатолог Анатолий Судаков.
Семь чудес света
Радуга – одно из наиболее зрелищных оптических явлений в средних широтах, обычно возникающее после летнего ливня. Она выглядит как дуга, иногда достаточно широкая, в несколько угловых градусов, плавно меняющая свой цвет от внешнего края к внутреннему от красного до фиолетового через все другие цвета и оттенки видимого спектра солнечного излучения. Вспоминайте словесную формулу, которой вас научил в школе учитель физики: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Сама радуга не имеет вещественного содержания, поэтому относится к оптическим иллюзиям.
С точки зрения физики радуга является линейчатым спектром, возникающим вследствие преломления солнечных лучей на границе двух прозрачных сред и дисперсии света. Причиной радуги и является их преломление на границе воздуха и не выпавших дождём водяных капель в нём. Проходя через водяные капли, преломлённый свет превращается в радугу из семи плавно переходящих друг в друга полос, которые Исаак Ньютон назвал спектром. Впрочем, число семь в данном случае условно и его применение объясняется тем, что оно считается магическим у многих народов. Его астральная магия со времён халдейских мудрецов объясняется тем, что на теле человека семь отверстий. В небе семь видимых планет, откуда соответствующие им семь дней недели. Семь чудес света, семь таинств и семь смертных грехов. Семь музыкальных нот и конечно же семь цветов радуги.
Центр описываемой радугой окружности лежит на воображаемой прямой линии, проходящей через глаз наблюдателя и центр солнечного диска, находящегося на этой же прямой в так называемой антисолнечной точке, то есть за спиной наблюдателя. У радуги нет линейного радиуса, а только угловой, который всегда составляет примерно 42°. Почему столько? Потому что именно под этим углом возвращается в воздушную среду навстречу исходному своему направлению преломлённый в сферических каплях атмосферной воды свет. Но всё-таки лучи разложенного в водной капле на спектр света преломляются немного по-разному. И поэтому мы видим на небе множество цветных полос. Если антисолнечная точка будет закрыта облаками, то явление радуги не возникнет.
Угловая величина наивысшей точки её дуги обратно пропорциональна угловой высоте солнца над горизонтом. После утреннего дождя по мере поднятия солнца дуга радуги будет опускаться, а после вечернего по мере опускания солнца, наоборот, подниматься. Во время заката центр радуги находится чуть ниже горизонта, а её дуга представляет собой почти полукруг. А в первой половине дня радуга становится невидимой находящемуся на высоте уровня океана наблюдателю, когда центр солнечного диска достигает высоты 42°, поскольку она опускается за линию горизонта. Для наблюдателя в горах это происходит при более высоком положении солнца на небосводе. А с самолёта иногда удаётся видеть полную окружность радуги. В отдельных случаях более половины дуги радужного круга могут увидеть обитатели последних этажей высотных зданий.
Много радуг хороших и разных!
Внимательный наблюдатель наверняка заметил, что изменение цвета в радуге от красного к фиолетовому происходит в направлении от внешнего края дуги к внутреннему. Но если на небе возникает двойная радуга, то у второй цветовой переход будет в обратном направлении. А почему?
Двойная радуга – редкое явление. Она возникает в случае, когда первая радуга отражается в каплях атмосферной воды как в зеркале. По этой причине порядок цветов в её спектре становится зеркальным и порядок изменения цвета дуги меняется на обратный. Вторая радуга имеет угловой диаметр около 50°. Она менее яркая. И её дуга располагается снаружи окружности первой. Иногда наблюдается третья и даже четвёртая радуга, каждая слабее предыдущей. Бывает пятая и шестая, но они уже, как правило, неразличимы человеческим глазом на фоне неба. Дополнительная радуга может возникать и внутри основной. Интенсивность света, ширина и окраска радуги сильно варьирует в зависимости от размеров содержащихся в воздухе капель воды.
Для образования типичной радуги необходимы достаточно крупные капли облаков или выпадающего дождя и конечно же открытое солнце на противоположной стороне небосвода. Оптимальные условия для возникновения радуги создаются в кучево-дождевых облаках. Но иногда радуга может наблюдаться на фоне облаков с мелкими каплями и даже тумана. В этом случае она не такая яркая, почти белая, со слабо окрашенными краями. Наблюдается радуга и в брызгах водопадов и морских волн. В период полнолуния при наличии необходимых условий на противоположной от луны стороне неба может наблюдаться лунная радуга. Её цвета трудно разглядеть, поскольку её свет слишком слаб и она видится как белая дуга. Но на фотографиях с длительной экспозицией можно различить цвета. В полярных областях случаются перевёрнутые радуги с обратным порядком цветов вследствие отражения северного сияния в кристаллах атмосферного льда на высоте 7-8 км.
Зимняя радуга называется гало и вызывается преломлением солнечных лучей в кристаллах атмосферного льда в морозную погоду. Гало чаще всего образует окружность вокруг солнца и луны, а иногда вследствие его зеркального отражения аналогично второй радуге, на небе возникает изображение второго солнца. Зимой также могут возникнуть вертикальные радужные столбы, узкие в наших широтах и широкие в полярных областях, известные как северное сияние. Иногда радуга возникает не в форме дуги, а повторяет форму облака, раскрашивая его во все свои цвета. Если такое облако имеет цилиндрическую форму и располагается близко к земной поверхности, то будет виден радужный столб, часто вместе с классической дугой.
Радуга своими руками
К сожалению, радуга – скоротечное явление, которое в наших краях редко продолжается больше получаса. И дети очень огорчаются, когда оно исчезает. Но порадовать их радугой можно и дома. Проще всего на фоне освещённого солнцем окна надуть мыльные пузыри или подвесить к потолку компакт-диски. Можно капнуть бензин в ёмкость с водой, и под солнечными лучами её поверхность заиграет всеми цветами радуги.
А вот ещё один способ. Поставьте стакан с водой на стол на подоконник, когда в окно светит солнце. Расположите за стаканом недалеко от окна на полу лист белой бумаги таким образом, чтобы на него падали солнечные лучи. Смочите окно горячей водой. Затем меняйте положение стакана и листа бумаги до тех пор, пока на бумаге не заиграет маленькая радуга.
Можно также взять неглубокую миску с водой, небольшое зеркало и лист белой бумаги, погрузить зеркальце в воду наполовину, а миску расположить так, чтобы на зеркальце попадали солнечные лучи или свет фонарика. Путём изменения угла наклона предметов на листе белой бумаги можно создать небольшую радугу.
На даче радугу можно увидеть при поливе в конической струе воды из садового шланга. В тёмной комнате можно получить радугу на белой стене, освещая положенный на стол компакт-диск ярким фонариком, направляя его свет на поверхность диска под определённым углом. Можно купить специальные устройства для радуги. Но лучше всего наблюдать её на небе после дождя. Красота необыкновенная!
Анатолий Судаков
