Мы говорили до сих пор о тех особенностях солнечного луча, каковые имеют самое близкое отношение к нам самим, — о видимости, освещенности, рассеянии света. Но солнечный луч —творец самых разнообразных явлений в воздухе, и если не все они одинаково серьёзны для нас фактически, то интерес к ним от этого отнюдь не исчезает.
Все великолепие красок, которое мы замечаем около себя на Земле, все красота и богатство пейзажей порождены светом и воздухом. Белый солнечный луч, рассеиваясь, преломляясь и отражаясь, разбрасывает в воздухе очень много красочных эффектов.
Но ученого завлекает к себе не только внешняя красота явлений. Луч света, идущий к нам из мировых глубин, — единственный рассказчик обо всем происходящем за пределами земного шара.
Световые лучи — это настоящий язык вселенной, и благодаря удачам современных правильных наук — физики, химии, математики — мы обучились осознавать данный язык.
Луч света очень многое «говорит» нам кроме этого о свойствах и строении воздушной оболочки Почвы, через которую он попадает.
Радуга — явление, привычное каждому с раннего детства. броский, переливающийся «всеми цветами радуги» воздушный мост в любой момент связан в отечественном представлении с Солнцем и дождём.
У древних народов радугу вычисляли дочерью «лучезарности и чуда Солнца». Но это мифологическое хитросплетение показывало лишь на то, что для образования радуги нужны Солнце и дождь. Как бы ни «освящали» это небесное явление древние люди, здравый суть человека с незапамятных времен подметил, что радуга рождается солнечными лучами в каплях дождя и что ее в любой момент видно на стороне, противоположной Солнцу.
Что же происходит, в то время, когда солнечный луч падает на капли дождя, висящие в воздухе? Давайте разберем это посредством рис. 4.
Луч света SA упал на водяную каплю в точке А. Часть света может наряду с этим отразиться от ее поверхности, но большинство его при входе в каплю преломится, отразится в нее от поверхности в точке В, преломившись еще раз в точке С, опять выйдет в атмосферу. Всегда, преломляясь и отражаясь, луч отклоняется на некий угол, на отечественном рисунке — вправо. В общем же он повернется на громадный угол; его легко выяснить, в случае, если продолжить входящий в каплю луч и луч, вышедший из нее, до пересечения их обоих. Назовем полный угол поворота через а. Возможно представить себе лучи, падающие на каплю и в других точках, к примеру в A1 и, зная закон преломления световых лучей в воде, вычислить угол а для каждого луча, другими словами отыскать, куда направятся лучи, выйдя из капли. Таковой расчет разрешит нам сделать следующий вывод: наибольшее число из всех выходящих лучей выйдет по направлению C1S1, (либо весьма близкому к нему), причем C1S1 —таковой луч, для которого угол поворота а — мельчайший из всех. Маленькое количество лучей выйдет из капли «выше» этого луча и ни одного — «ниже», другими словами с меньшим углом поворота. Легко понять, что в случае, если в точке S1 находится глаз наблюдателя, наблюдающего в направлении С1, то он заметит каплю ярко светящейся. Посмотрев в другом направлении выше либо ниже, он таких капель не заметит.
броские капли видны лишь под некоторым углом к солнечным лучам. Потому, что красные лучи преломляются в воде меньше, чем фиолетовые, угол полного поворота а у красных лучей будет меньше, а у фиолетовых больше. Из отечественного рисунка видно, что круг капель, отправляющих в отечественный глаз красные лучи, будет пребывать снаружи фиолетового круга. Исходя из этого радуга на своем внешнем крае будет окрашена в красный цвет, а на внутреннем — в фиолетовый, между ними же распределятся другие цвета спектра — оранжевый, желтый, зеленый, светло синий и светло синий.
Чтобы радуга была яркой и верной, много преломляющих капелек должно быть однообразным по величине. В каплях, не однообразных по размеру, луч света преломляется по-различному. Наряду с этим цвета наложатся один на другой, а радуга потускнеет, побледнеет.
Луч света может два раза отразиться в капли и выйти из нее по окончании этих двух отражений. Тогда на небесном своде покажется вторая радуга, пара более бледная, чем первая. Она раскинется сверху над первой радугой, и размещение цветов в ней будет обратное: красный цвет на ее внутреннем крае, фиолетовый — на наружном. Двойная радуга не редкость частенько. Но были, действительно, только редко, и такие случаи, в то время, когда на небе были видны третья, четвертая а также пятая радуги.
Такова несложная теория радуги. На самом же деле это явление значительно сложнее. Более подробные расчеты говорят о том, что кроме того лучи одного и того же цвета преломляются в капле так, что, не считая броского, главного луча, из капли выходит еще пара более не сильный вторичных лучей, угол поворота которых больше, чем у главного луча. Так, имеются вторичные желтый, зеленый и другие лучи и у внутреннего края каждой радуги появляются одна либо две вторичные радуги, значительно более не сильный и узкие. Из-за наложения цветов этих радуг один на другой сами они кажутся значительно бледнее.
Помимо этого, оказывается, чем меньше капли, в которых преломляются лучи, тем более широкую полосу занимает любой цвет в основной радуге. Цвета эти налагаются один на другой практически во всей дуге, и она, становясь весьма широкой, получает практически белый цвет. Только наружный край ее окрашен желтоватым, а внутренний — голубоватым тонами. Такая радуга не редкость в тумане либо в тучах без дождя. Это прекрасное небесное явление говорит, следовательно, нам о том, какие конкретно капли ее образовали.
В случае, если цвета радуги чисты и ярки и особенно ярки красный, зеленый и фиолетовый цвета (светло синий и светло синий смогут быть мало заметны), а во вторичных радугах заметны только розово-фиолетовые и зеленовато-светло синий тона, то размер капель громадной — диаметр их около 1—2 миллиметров.
В случае, если цвета достаточно ярки (лишь красный не сильный вторых), зеленая полоса узка, вторичные радуги весьма отчетливы и в них возможно различить все простые цвета, то диаметр капель около 0,2—0,3 миллиметра.
В случае, если же, наконец, вся радуга практически белая с желтоватым внешним краем и легко фиолетовым внутренним, а на некоем расстоянии от нее имеется еле различимая вторичная радуга с бледнокрасным и синим тонами, то диаметр капель около 0,05 миллиметра.
Но, само собой разумеется, тут вероятны и расцветки, переходные от одного типа к второму.
Всегда, в то время, когда по окончании ливня на небе, еще полузакрытом тучами, повиснет блестящая полоса радуги, мы говорим: «Дождя больше не будет». Правильно ли это?
Может ли радуга угадать нам погоду? Нет, не имеет возможности, но сообщение ее с уходящим дождем честна; она-то и породила в нас эту уверенность.
Летние грозы значительно чаще бывают у нас по окончании полудня, в то время, когда Солнце на западе, — вы уже понимаете по какой причине. Они движутся в большинстве случаев с запада на восток. Зная это, легко сообразить, что радуга значительно чаще видна на фоне уходящего дождя.
Мы не должны связывать явление радуги лишь с солнечным светом. Она может появляться и при вторых событиях. Каких — мы на данный момент заметим.
Свет Луны также формирует радугу. Но так как он в тысячи раз не сильный солнечного, то и лунные радуги бледны и слабо различимы — они кажутся практически совсем белыми. Да и наблюдаются они относительно редко, в силу того, что грозовые ливни, при которых бы на одной части неба ярко светила Луна, а вторая была бы закрыта тучами, редко бывают ночью.
В средних широтах, к примеру в Москве, и на Урале и в Западной Сибири, радуга появляется 5—6 раз в году, значительно чаще летом — в июне, июле, августе, пара реже — в сентябрь и мая. Зимний период дожди идут у нас редко, и радуга сейчас года практически не появляется на отечественном небосклоне.
В случае, если радуга видна на фоне отдаленных предметов — гор либо туч, то мы светло видим, что она занимает некое место в пространстве, что она ближе к нам, чем эти горы либо облака. Радуга как бы висит перед нами. В действительности «висит» не радуга, а капли дождя, в которых преломляются солнечные лучи. Эти капли смогут быть ближе либо дальше от нас, и через завесу дождя, окрашенную в радужные цвета, отдаленные горы смогут быть легко видимы.
Радуга возможно создана не только прямыми лучами Солнца, но и лучами, отраженными от поверхности моря либо озера. Сочетание простой и отраженной радуги нарисовано на рис. 5.
Весьма легко замечать неестественную радугу. Поглядите, стоя спиной к Солнцу, на струю воды, выбрасываемую фонтаном. Вы заметите в один момент «обрывки» сходу нескольких радуг. Их цвета, как вы понимаете, в особенности ярки, в то время, когда все капельки однообразного размера.
Бессчётные прекрасные радуги вы заметите у громадных водопадов, в особенности в случае, если стать к водопаду так близко, дабы облако падающих капель занимало практически все поле отечественного зрения. Тогда видно пара полных радужных кругов, броских и отчетливых.