"Радуга - столь замечательное чудо природы, и над её причинами, до сих пор столь мало известными, во все времена столь настойчиво задумывались пытливые умы, что мне трудно найти вопрос, на котором я лучше мог бы показать, как при помощи применяемого мною метода можно прийти к знаниям, которыми не обладали те, чьими сочинениями мы располагаем." - Рене Декарт. О радуге. 1637 г.
Удивительное дело: на снимках, которые НАСА выдаёт за лунные, вокруг яркого гигантского диска солнца возникает галó - светящееся кольцо, круговая радуга.
В то время как на других снимках, не лунных, но сделанных в космосе, ничего подобного мы не наблюдаем. В фотоальбоме "Аполлона-11" размещён снимок, сделанный с орбиты Земли (AS11-36-5293). В верхнем углу кадра мы видим диск солнца с “лучиками”, и никакого ореола вокруг солнца нет. Кадр снят фотоаппаратом "Хассельблад" и объективом с фокусным расстоянием 80 мм. Такой объектив считается “нормальным” для среднеформатных камер. Диск солнца занимает небольшой участок пространства – всё так, как и должно быть.
Однако, на "лунных" снимках 1969-1972 гг. всё иначе - вокруг солнца вдруг появляется двойное гало (круговая радуга), а угловые размеры "солнца" достигают 10 градусов. Это в двадцать раз больше реального размера 0,5 градуса! И это при том, что в «лунных» снимках используется более широкоугольная оптика, f=60 мм, и диск солнца должен выглядеть меньше по размеру, чем на объективе f=80 мм.
Мы знаем, что в земных условиях гало возникает в результате дисперсии (рассеяния) солнечного света в ледяных кристаллах перисто-слоистых облаков в верхней тропосфере, где температурой воздуха около -40°С. Большинство кристаллов имеет форму шестиугольной призмы. Войдя через одну грань, свет преломляется и выходит через другую.
Но на Луне нет ни атмосферы, ни перистых облаков. Почему же тогда вокруг источника света образуется гало? Некоторые исследователи полагали, что появление гало на лунных снимках свидетельствует о их земном происхождении (т.е. “лунные” снимки были сделаны на Земле), а светящийся круг вокруг источника света возникает из-за рассеяния света в атмосфере.
Соглашусь с тем, что “лунные” снимки имеют земное происхождение (сняты в павильоне), но не могу согласиться с тезисом, что причиной образования гало явилось рассеяние света в атмосфере. Сама атмосфера, слой воздуха, не может привести к возникновению кольцевой радуги. Люди уже полтора века делают фотографии с солнцем в кадре, но ни у кого нет вокруг солнца радужного кольца до тех пор, пока не появятся на пути света перистые облака.
К тому же в павильоне, где снимались лунные кадры, совершенно однозначно не было температуры -40°С и по воздуху не летали кристаллики льда. Температура воздуха в павильонах наоборот, всегда довольно высокая. Ведь лампы накаливания, которые используются в прожекторах - это по сути дела, электропечки: только 10% потребляемой энергии превращается в свет, а 90% превращаются в тепло. Поэтому в павильонах, где горит много осветительных приборов, выделяется большое количество тепла, и температура внутри павильона может подняться до +30..+38 градусов. Осветители, которые по просьбе кинооператора наклоняют луч света прибора или делают его шире или уже, всегда работают в перчатках, чтобы не обжечь руки. И выключают осветительные приборы (типа "Заря-10000" с лампой накаливания на 10 кВт) за полчаса до окончания смены, чтобы приборы за эти полчаса успели остыть. Такова техника безопасности.
Однако совершенно однозначно, что большая светящаяся окружность на снимках НАСА - это кольцевая радуга. А радуга возникает, когда солнечный свет отражается в капельках дождя или в мельчайших капельках тумана.
Однако не следует даже предполагать, что в павильоне могло быть сыро и туманно во время съёмок, и по кадру могли пролетать в большом количестве мельчайшие капельки воды. Никакой воды - ни в виде дождя, ни в виде тумана - вообще быть не могло. И вот по какой причине. Когда луч солнца входит в каплю, то отразившись внутри шарика, луч выходит под углом 42˚ к первоначальному направлению.
Из-за этого окружность радуги имеет угловой радиус 42˚. Соответственно, диаметр радуги - 84˚. Чтобы сфотографировать полуокружность радуги целиком, у вас должен быть сверхширокоугольный объектив с углом поля зрения более 90˚.
А если у вас на фотоаппарате обычный объектив, то в кадр попадёт только часть полуокружности.
Иногда попадаются в интернете вот такие кадры: полуокружность радуги видна целиком, а объектив, судя по перспективе - нормальный. И сразу становится понятным, что радуга подрисована в Фотошопе.
Если теперь мы посмотрим на диаметр лунной радуги на снимках НАСА, то увидим, что угловой размер яркого ободка двойной радуги всего 28˚, а радиус, соответственно - 14˚. Это легко определить по крестикам, которые нанесены через каждые 10˚ (точнее, 10,3˚).
Эти крестики перешли со стеклянной пластинки "Хассельблада".
Таким образом мы делаем вывод, что лунная радуга не могла образоваться из-за капелек тумана или дождя. И вообще, никакое атмосферное явление сюда не подходит. Из-за чего же образовалось это гало?
Если бы нам не казалось, что мы располагаем ответом на данный вопрос, мы бы постарались, подобно ярмарочному фокуснику, отвлечь ваше внимание от самой возможности постановки вопроса таким образом. Но мы полагаем, что знаем, откуда берётся эта лунная радуга.
Когда луч света входит в среду, отличную по плотности от воздуха, он отклоняется от прямолинейного направления, преломляется. И чем больше коэффициент преломления среды, тем на больший угол отклоняется луч.
Если луч входит в шар с коэффициентом преломления n=1,33 (как у воды), то он выходит оттуда под углом 42˚. А если коэффициент преломления больше, например, n=1,66, то тогда угол выхода составит всего 11˚. При коэффициенте преломления 1,9 этот угол будет всего 1˚40'. А угол расхождения 14˚ получается при коэффициенте преломления 1,6.
Такой коэффициент преломления имеет стекло крон. Стёкла имеют коэффициенты преломления от 1,4 до 2, например, лёгкий крон - 1,5, тяжелый флинт - 1,8.
Если бы вместо капель дождя падали мелкие стеклянные шарики с коэффициентом преломления 1,6, то они давали бы радугу с угловым радиусом 14˚ или диаметром 28˚. Такая радуга по сравнению с привычной, была бы просто крошечной.
Отсюда легко понять, что "лунная радуга" образуется на мелких стеклянных шариках, коэффициент преломления которых равен 1,6.
Дисперсия света и образование круговой радуги, наблюдаемой на "лунных снимках", происходит не в атмосфере, а на мельчайших стеклянных шариках размером около 0,05 мм, из которых состоит световозвращающий экран скотч-лайта.
Вот так этот световозвращающий экран выглядит издалека. При рассеянном свете он кажется совсем серым и гладким:
А при макросъёмке мы видим, что вся поверхность состоит из мельчайших шариков.
Вы уже знаете, что на фоне, за лунным модулем, начиная с экспедиции "Аполлон-12", был укреплён световозвращающий киноэкран. На этот экран проецировались лунные горы. Об этом я подробно писал в разных статьях, например, здесь:
А увидеть это "лунное гало" можно хоть у себя на кухне, достаточно источник света, фонарик, положить на такой киноэкран.
Хотите рассмотреть это "гало" получше - наклоните фотоаппарат вправо - и гало сместится в сторону.
Надеюсь, что последним снимком я озадачил вас. Признайтесь, вы не понимаете до конца, как это происходит... Между источником света и фотоаппаратом Sony, которым я делаю снимок, нет ничего такого, что могло бы изменить ход лучей - нет ни кристалликов льда, ни тумана, и даже стеклянные шарики я не разбрасываю перед объективом. А тем не менее, гало образуется. И его даже можно переместить в любое место кадра.
Почему это гало может смещаться в сторону от источника света, вы узнаете из следующей статьи.
Кстати, светит фонарик именно лежащего смартфона (Самсунг), светит снизу вверх. Это хорошо видно на высветленном кадре:
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!