Оптические явления в атмосфере

1. Гало, группа оптических явлений в атмосфере; возникают вследствие преломления и отражения света ледяными кристаллами, образующими перистые облака и туманы. Явления Г. весьма разнообразны: они имеют вид радужных (в случае преломления) и белых (при отражении) полос, пятен, дуг и кругов на небесном своде . Наиболее обычные формы Г.: радужные круги вокруг диска Солнца или Луны с угловым радиусом либо 22 градуса либо 46 градусов; паргелии, или "ложные Солнца", - яркие радужные пятна справа и слева от Солнца (Луны) на расстояниях 22 градуса, реже 46; околозенитная дуга - отрезок радужной дуги, касающейся верхней точки 46-градусного круга и обращенной выпуклостью к Солнцу; паргелический круг - белый горизонтальный круг, проходящий через диск светила; столб - часть белого вертикального круга, проходящего через диск светила; в сочетании с паргелическим кругом образует белый крест. Г. следует отличать от венцов, которые внешне схожи с Г., но имеют другое, дифракционное, происхождение.

Для возникновения некоторых Г. необходимо, чтобы ледяные кристаллы, имеющие форму 6-гранных призм, были ориентированы по отношению к вертикали одинаковым или хотя бы преимущественным образом. Теория Г. детально разработана. Так, 22-градусный паргелий возникает в результате преломления лучей в вертикально ориентированных кристаллах при прохождении луча через грани, образующие углы в 60 градусов; 46-градусный круг создаётся преломлением при гранях, составляющих углы в 90 градусов; вертикальные и горизонтальные круги получаются вследствие отражения от горизонтальных и вертикальных граней кристаллов.

2. Радуга, оптическое явление в атмосфере, имеющее вид разноцветной дуги на небесном своде. Наблюдается в тех случаях, когда солнечные лучи освещают завесу дождя, расположенную на противоположной Солнцу стороне неба. Центр дуги Р. находится в направлении прямой, проходящей через солнечный диск и глаз наблюдателя , т. е. в точке, противоположной Солнцу. Дуга Р. представляет собой часть круга, описанного вокруг этой точки радиусом в 42°; последовательность цветов в ней такая же, как в солнечном спектре, причём обычно по наружному краю располагается красный цвет, по внутреннему - фиолетовый. Со стороны внутреннего края иногда бывают видны вторичные цветовые дуги, примыкающие к главной Р. Видимая часть дуги Р. определяется положением Солнца; когда последнее на горизонте, Р. имеет вид полукруга, с повышением Солнца видимая часть дуги уменьшается, и при высоте Солнца в 42° Р. исчезает. Явление, подобное Р. можно наблюдать в брызгах фонтанов, водопадов. Возможно появление лунной Р. и от искусственных источников света. Нередко наблюдается вторая Р. с угловым радиусом около 52° и обратным расположением цветов. Первая теория Р. была дана Р. Декартом в 1637. Более точная теория была разработана в 1836 английским астрономом Дж. Эри и в конце 19 в. развита австрийским геофизиком Й. М. Пернтером. Эта теория основана на расчете явлений дифракции и интерференции, сопровождающих встречу солнечных лучей с решеткой, образуемой дождевыми каплями.

3. Гло́рия — оптическое явление в облаках.

Наблюдается на облаках, расположенных прямо напротив источника света. Наблюдатель должен находиться на горе или в воздухе, а источник света (Солнце или Луна) — за его спиной.

Представляет собой цветные кольца света на облаке вокруг тени наблюдателя. Внутри находится голубоватое кольцо, снаружи — красноватое, далее кольца могут повторяться с меньшей интенсивностью. Угловой размер намного меньше, чем у радуги — 5…20°, в зависимости от размера капель в облаке.

Глория объясняется дифракцией света, ранее уже отражённого в капельках облака так, что он возвращается от облака в том же направлении, по которому падал, то есть к наблюдателю.

Венцы

Следует отличать гало от венцов. Последние имеют меньший угловой размер (он обратно пропорционален диаметрам капель в облаке, поэтому по нему можно определить размеры капель в облаках) и объясняются дифракционным рассеянием лучей источника света на водяных каплях, образующих облако или туман. Явления венцов возникают в тонких водяных облаках, состоящих из мелких однородных капель (обычно это высококучевые облака) и закрывающих диск светила, за счет дифракции. Венцы возникают также в тумане около искусственных источников света. Основная, а часто единственная часть венца - светлый круг небольшого радиуса, окружающий вплотную диск светила (или искусственный источник света). Круг в основном имеет голубоватый цвет и лишь по внешнему краю - красноватый. Его называют также ореолом или короной. Он может быть окружен одним или несколькими дополнительными кольцами такой же, но более светлой окраски, не примыкающими вплотную к кругу и друг к другу. Радиус ореола 1-5°. Он обратно пропорционален диаметрам капель в облаке, поэтому по нему можно определить размеры капель в облаках.. В других случаях за пределами ореола видно не менее двух концентрических колец большего диаметра, очень слабо окрашенных. Это явление сопровождается радужными облаками. Иногда края очень высоко расположенных облаков окрашены в яркие цвета.

Нимб

Глория может появиться и вокруг тени головы человека. Такие глории принято называть нимбами.

В христианской и буддийской иконографии нимбами окружены головы святых.

В Японии, например, известны «рисовые» нимбы, которые наблюдаются вокруг тени человека, идущего по рисовому полю. Иногда нимбы возникают и на сухих шероховатых поверхностях, чаще всего на песке («сухие» нимбы), хотя при наличии капелек росы, действующих как собирательные линзы, свечение в нимбе усиливается.

Глории, брокенские призраки, нимбы возникают аналогично венцам за счет дифракции солнечных лучей. Они образуются крайними касательными лучами, падающими на поверхность сферической частицы - капельки облака или тумана, росы, песчинки. При прохождении лучей внутрь частицы при некоторых углах основная масса лучей почти полностью отражается и направляется назад, почти параллельно падающим лучам. Эти-то лучи и создают дифракционную картину в обратном направлении.