Облака состоят из капель воды, кристаллов льда или тех и других. Благодаря явлениям отражения, преломления, дифракции и др. свет создает различные картинки на этом облачном "водяном" кружеве. Причем свет может идти и от Солнца, и от Луны, и от искусственного источника света (например, уличного фонаря). Давайте познакомимся с оптическими явлениями, многие из которых наблюдал каждый из нас.
Кто не знает считалочки «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Радугу мы все видели и знаем ее с детства. Радуга – это группа концентрических дуг, имеющих окраску от фиолетового до красного цветов [5]. Для образования радуги нужны крупные капли, освещенные солнцем. Поэтому «стандартная» радуга наблюдается преимущественно в кучево-дождевых облаках (Cb), но может наблюдаться и на фоне облаков с мелкими каплями, на фоне тумана, в брызгах морских волн, водопадов (рис.1) (подробнее о названиях облаков и их родах - в статье «Международная классификация облаков»). Бывает, что кроме основной (первой) радуги на небе видна более слабая дополнительная (вторая), а иногда третья и даже четвертая. Радуга объясняется преломлением солнечных лучей при входе и выходе из капель, их отражением внутри капель и дифракцией на каплях. Радуга может появиться и в свете Луны, тогда она называется «лунной» и цвета ее бледнее.
Венец (корона) – оптическое явление в атмосфере, наблюдаемое при тонких, чаще всего высоко-кучевых (Ac) капельных облаках, обусловленное дифракцией света [3]. Венец формируется вокруг луны или солнца. Представляет собой светлый круг (ореол) голубого цвета, на внешнем крае – красного (рис.2). Снаружи венец может быть окружен одним или несколькими кольцами с тем же чередованием цветов, но более светлой окраски. Радиус венца обратно пропорционален размеру капель. Венцы также возникают в тумане около искусственных источников света.
Глория подобна венцу, но возникает она не вокруг солнца или луны, а вокруг точки, прямо противоположной диску светила. Наблюдается глория на облаках, расположенных прямо перед наблюдателем или ниже его, то есть в горах или с самолета [2]. В горах глория располагается вокруг тени головы наблюдателя. С воздушного судна может наблюдаться вокруг тени от летящего воздушного судна (рис.3).
Отдельно выделяют такое явление, как брокенский призрак – это гигантская тень наблюдателя, искаженная перспективой (из-за неправильной оценки расстояния до тени), когда облака или туман находятся близко (рис.4). При этом цветные кольца (глории) могут присутствовать или отсутствовать. Явление получило название от горы Брокен (Гарц, Саксония).
Иризация (радужность) – радужная окраска краев облаков, направленных к солнцу. Преобладают зеленый и розовый цвета, часто с пастельными оттенками (рис.5). Иризация вызвана явлениями дифракции или интерференции [4].
Для того, чтобы появились перечисленные выше явления (радуга, венец, глория или иризация), чаще всего нужны капли. А вот явления гало, как правило, возникают на кристаллах льда.
Гало – общее название для обширного класса оптических явлений в атмосфере, связанных с преломлением и отражением света в ледяных кристаллах, главным образом в кристаллах высоких ледяных облаков (обычно характерно для перисто-слоистых облаков Cs). Это светлые, преимущественно окрашенные круги или дуги кругов, светлые столбы, пятна и пр. около солнца и луны [3]. Лунные отраженные гало чаще всего выглядят белыми, так как ночью трудно разглядеть цвета. Гало, образуемые вследствие рефракции солнечного света, могут иметь цветную окраску (рис.6).
Гало отличаются от венцов бОльшим радиусом колец и тем, что образуются в ледяных облаках, а не капельных.
К «семейству» гало относятся различные явления: нижнее солнце, световые столбы, различные дуги, паргелический круг и др.
Упомяну здесь еще нижнее солнце (субсолнце) – оптическое явление, наблюдаемое из свободной атмосферы или в горах, если наблюдатель находится над облаками из ледяных кристаллов. Выглядит как яркое белое пятно овальной формы под солнцем или сбоку от него, часто видно с борта самолета (рис.7).
Когда в облаках одновременно наблюдаются, например, глория и нижнее солнце, тогда облака имеют смешанную структуру (капли + кристаллы).
В табл.1 (это часть таблицы из работы [1]) для каждого рода облаков показаны наиболее характерные оптического явления. Буквами обозначено: О – особенность наблюдается обычно, В – особенность возможна, но наблюдается только у некоторых разновидностей облаков, М – особенность может наблюдаться у вершины или в верхней части облака.
Оптические явления практического значения не имеют, однако они помогают определить характеристики облаков, в которых образуются.
Используемые источники:
- Атлас облаков / Федер. служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), Гл. геофиз. обсерватория им. А.И. Воейкова; [Д. П. Беспалов и др. ; ред.: Л. К. Сурыгина]. Санкт-Петербург: Д’АРТ, 2011. 248 с.
- Метеорология и климатология: учебник. 7-е изд. / С.П. Хромов, М.А. Петросянц. М., Изд-во Моск. Ун-та: Наука, 2006. 582 с.
- Российский гидрометеорологический энциклопедический словарь / Под ред. А.И. Бедрицкого. СПб.; Москва: Летний сад, 2008. Т.1: А-И. 336 с.
© Екатерина Кузьмина. «Записки по географии»