Видал ли кто-нибудь белую радугу? Это бывает на болотах в самые хорошие дни. Для этого нужно, чтобы в заутренний час поднялись туманы, и солнце, показываясь, лучами пронизывало их. Тогда все туманы собираются в одну очень плотную дугу, очень белую, иногда с розовым оттенком, иногда кремовую. Я люблю белую радугу.
љ М.М. Пришвин, "Белая радуга"
Собака - лучший друг человека. Самый преданный и беззаветно любящий своего хозяина, который последует за ним куда угодно: и на вальяжный променад, и на пикник в ближайшем парке, и в другой город или даже страну. Будет ждать своего человека каждую минуту времени, что его нет рядом (что может вызвать недовольство соседей оглушительным скулением в квартире через стенку). Даже если хозяин бросил пса, тот будет ждать его всегда, пытаться узнать по шагам и по запаху среди прохожих, искать по улицам и автотрассам.
Нельзя бросать этих лохматых балбесов, какого бы размера и норова они ни были. Для хорошего хозяина псы тоже всегда будут маленькими (или не очень) солнышками, чьи волоски меховой шубы (даже если ее нет) выполняют роль лучей светила.
Эта удивительная связь между хозяином и его питомцем уже не первый век является примером верности и преданности, причем эти качества свойственны обеим сторонам. Если хозяин у собаки хороший. Человек и питомец всегда, с первого дня до последнего, будут освещать жизнь друг друга теплым светом любви.
Матушка-природа тоже может похвастаться подобным прочным тандемом. Разве что увидеть его получается далеко не так часто, как человека, выгуливающего собаку на газоне возле подъезда. И сегодня мы поговорим именно об этом природном явлении, известном как "солнечная собака" или "солнце с ушами". Вернее, такие названия носит подвид явления - паргелий, о котором мы тоже сегодня поговорим. А статья наша посвящена гало.
Гало, также аура, нимб, ореол - это группа оптических явлений в атмосфере, которые выглядят как вторичное радужное свечение вокруг главного источника света. Существует множество разных форм этого явления, некоторые из которых напоминают выпученный глаз бультерьера, другие - дуги складок на шкуре мопса, третьи - радужные улыбки болонок. Но чтобы подойти к рассмотрению пород солнечных собак, вначале нужно разобраться с физикой этого природного явления.
Гало образуется вокруг ярких источников света, таких как Солнце, Луна или яркие уличные фонари. Его возникновение связано с собачьим кормом, рассыпанном в атмосфере в верхних слоях тропосферы (нижний, наиболее изученный слой атмосферы) на высоте 5-10км - гексагональными (шестиугольными) кристаллами льда, как плоскими, так и в виде столбиков в перистых облаках (о типах снежинок мы говорили ранее в одной из статей). Либо корм может быть рассыпан в нижних слоях атмосферы, близко к земле, тогда наблюдателю будет доступно явление "алмазной пыли", бриллиантами сверкающей в воздухе. Причем атмосфера должна пребывать в состоянии "консервы", т.е. иметь высокую влажность. Кроме того, любимая погода солнечных псов - сильный мороз, более -20 ͦ C на уровне земли. Третьим обязательным условием возникновения "солнечной собаки" является наличие ее хозяина - яркого источника света: Солнца, Луны или яркого уличного фонаря.
Что же делает хозяин с кормом своей собаки? Или что делает Солнце с кристаллами льда в атмосфере? Эти вкусные шестигранники действуют как призмы, отражая и преломляя солнечный свет и разлагая его на спектр. Иногда это явление также называют "зимней радугой", т.к. для некоторых видов гало характерен радужный окрас. Однако, человек может увидеть эти цвета только в дневное время из-за особенностей сумеречного зрения: малое количество света по ночам не способно в достаточной степени возбудить колбочки (один из двух фоторецепторов в сетчатке человеческого глаза, отвечающий за восприятие цветов). Т.е. лунные гало человек видит, как белые нимбы вокруг головы святой небесной собаки по кличке Луна.
От ориентации кусочков корма в миске небосвода зависит внешний вид гало. Т.к. Солнце расположено от наблюдателя очень далеко, то его лучи можно считать параллельными. Они будут по-разному преломляться в шестигранных призмах, которые представляют из себя кристаллы льда. В зависимости от их положения в атмосфере, луч света может проходить через их квадратные и шестигранные сечения. В первом случае будут наблюдаться простые, белые гало, такие как 22-градусный круг, касательные дуги 22-градусного круга, паргелический круг, и очень редкие антелий, парантелий, антеличекие дуги, дуга Парри, дуга Вагнера, солнечная петля. Во втором же случае на голубую лужайку небосвода выбегают поиграть 46-градусный круг, околозенитная и зенитная дуги., нижняя и верхняя касательные дуги малого гало, дуга Тейпа.
Кристаллы льда в воздухе располагаются хаотично, как кусочки влажного корма в упаковке. Однако суммарный угол всех выходящих из призм кристаллов льда лучей не может быть менее 22 ͦ. Это определяется 2 факторами: гексагональной формой кристаллов льда и коэффициентом преломления света для льда (1,31 в среднем). Таким образом, преломившейся в нашей аппетитной призме луч отклоняется от первоначального направление минимум на 22 ͦ. В глаз наблюдателя попадает как прямой солнечный свет (параллельные лучи), так и преломленный, причем начиная именно с угла в 22ͦ. По мере увеличения угла преломления свет будет видеться все менее и менее ярким. А мозг наблюдателя будет воспринимать это так, как будто в данном направлении есть еще один источник света.
Паргелий - один из самых ярких образчиков пород гало. Он настолько блистателен в своих двух пятнах на уровне 22 ͦ от горизонтальной оси светила, что его также называют "ложными солнцами" - настолько яркие эти световые пятна в небе. Ближе к центру круга, в которые они вписаны, наблюдается наибольшая яркость, по мере же удаления от него, ближе к внешней стороне, яркость тускнеет и края смазываются. Так видятся глазом наблюдателя лучи, преломившиеся на бо́льшие углы. Внутренняя часть ложных солнц часто окрашена в красный цвет, ближе к середине переходящий в желтый и тускнеющий к краям. Наиболее яркие паргелии наблюдаются на восходе и на закате, т.к. в это время суток лучи света проходят через более низко расположенные в атмосфере кристаллы льда. Чем ниже они опускаются в воздухе, тем более выгодную позицию принимают для такого преломления света, а именно вертикальную по длинной оси. Но для этого явления необходим сильный мороз: на высоте 5-10км температура должна держаться в районе -50 ͦC. Поэтому чем северней (или южней) наблюдатель засел с фотоаппаратом, тем больше вероятность того, что он поймает кадр с той самой стойкой "солнечной собаки".
Вообще-то, "солнцем с ушами" и "солнечной собакой" называется именно паргелий за его верность своему хозяину - Солнцу. Другие виды гало на эту кличку не откликаются. В отличие от радуги, ради наблюдений которой нужно стоять к Солнцу спиной, паргелий можно увидеть только, встав к Солнцу лицом. Не расстается светило со своими верными спутниками, как ни посмотри!
Чем на более высоких полках атмосферы хранится собачий корм - кристаллы льда - тем более хаотично они расположены. Из-за низкой температуры и разреженности воздухи они летают в полном беспорядке (конечно, на верхних полках никто же не видит). Для образования явления гало свет должен преломиться через шестигранное сечение кристаллов. Поэтому там мы будем видеть множество паргелиев, расположенных под всеми мыслимыми углами по кругу вокруг источника света, т.е. Солнца, Луны или фонаря. Эти паргелии будут сливаться в светящийся круг, известный как "малое гало" или "22-градусное гало". Условия для его наблюдения возникают чаще всего, поэтому оно является самой распространенной породой "солнечных собак". Которые водят светящиеся хороводы.
Большое или 46-градусное гало - светящийся круг бо́льшего диаметра, чем в случае 22-градусного - возникает при прохождении луча света через льдинку, расположенную перпендикулярно случаю малого гало. Т.е. свет преломляется через квадратное сечение призмы. В этом случае минимальный угол между падающим и преломленным лучом составляет 46 ͦ, откуда и название явления. Такое гало образуется только в случае, если подавляющая часть льдинок в воздухе имеет четкую шестигранную форму, чего может и не случиться. Этот фактор обуславливается влажностью, ветреностью, температурой воздуха и другими метеорологическими показателями.
Большинство же дуг и касательных имеет довольную радужную улыбку на своей синей морде. Она может быть ориентирована своими концами как вверх (зенитная и околозенитная дуги), так и вниз (дуга Тэйпа. верхняя касательная дуга 46-градусного гало). Для достижения такого эффекта призмы льдинок должны, во-первых, сохранять свою правильную шестигранную форму, а, во-вторых, не иметь дефектов. Сочетание таких явлений - редкость, поэтому и дуги с касательными наблюдаются нечасто. Их радужный окрас будет тем ярче, чем большими размерами смогут похвастаться сами призмы-льдинки. Волшебный перелив цветов достигается благодаря эффекту дисперсии - свойство вещества по-разному преломлять свет с различной длинной волны. Из-за среднего коэффициента преломления света льдом, равного 1,31, внутренние части дуг, те, что ближе к источнику света, окрашены в красные цвета, внешние же - в синие и фиолетовые. Так что зенитная дуга - это радуга наоборот не только из-за ориентации концов своей дуги, направленных вверх, но и из-за обратного порядка цветов в ней.
Гало, образованные вокруг Луны или фонаря, образуются согласно тем же законам, что и солнечные гало. Какая разница, день сейчас или ночь, утро или вечер - стая пушистых преломленными лучами белых и радужных псов никогда не покинет своего хозяина - Солнца. Все "солнечные псы" будут светиться счастьем, волнением, энтузиазмом и радостью в абсолютно любое время. Главное, чтобы попрохладней было, а то в шубе из лучей жарко.
Остается только пожелать нашим читателям таких же верных и преданных спутников жизни, будь то питомцы или любимые люди. А лучше и то, и другое вместе.
На этом ваш автор завершает статью о гало и отправляется кормить своих домашних любимцев и себя. Еще бы, столько думать! Впрочем, читателям тоже наверняка потребуется подкрепить силы.