Оптические явления в облаках

Наиболее известным оптическим явлением, возникающими, в облаках, является радуга.

Возникновение радуги обусловлено преломлением солнечных лучей в каплях воды. Степень яркости радуга, интенсивность ее оттенков и цветов зависит от величины капель и их количества. Чем меньше размеры капель, тем шире радужная полоса и светлее оттенки ее цветов.

Иногда удается наблюдать двойную радугу (одну радугу над другой). Возникновение этого явления объясняется двойным отражением лучей в каплях, находящихся выше капель, дающих обычную радугу. При этом чередование цветов в этих радугах противоположное,

Еще больше радужных дуг - три, четыре, пять возникает в тех случаях, когда помимо прямых солнечных лучей в образовании радуги участвуют и лучи, отраженные от гладкой поверхности озера, реки, ледника.

Не менее интересными, но реже наблюдаемыми оптическими явлениями в атмосфере являются т.н. "гало" - светящиеся кресты, столбы, кольца и фигуры, появляющиеся в облаках.

Термин "гало" произошел от греческого слово "галос", что означает круг. Гало в простейшем варианте действительно представляет собой кольцо, возникающее иногда днем вокруг Солнца, а чаще ночью вокруг Луны и звезд. Гало обусловлено усилением рассеяния прямых лучей от небесных светил на кристалликах льда.

Лучи света, проходя сквозь каждый кристалл льда, преломляются. Хаотично вращаясь в атмосфере, ледяные кристаллы посылают преломившиеся в них лучи под различными углами. Среди этих углов всегда имеется наименьший, который мало зависит от ориентации кристаллов.

Установлено, что угловое распределение интенсивности преломленных ледяными кристаллами лучей таково, что его максимум приходится на минимальный угол. Поэтому наблюдателю кажется, что каждый источник света, наблюдаемый сквозь облако ледяных кристаллов, окружен светящимся кольцом, отделенным от него темным промежутком.

Если облако содержит ледяные кристаллы в форме прямых шестигранных призм, гало оказывается окрашенным. Проходя через такие призмы, световые лучи не только преломляются, но и разлагаются в спектр. В результате этого внутренняя часть гало окрашена в красный цвет. Наружная часть гало окрашена в голубовато - синий цвет.

Появление гало люди еще в древности начали связывать с грядущими "неприятностями" - голодом, эпидемиями, войнами. Произошло это, вероятно, потому, что всякий раз после появления гало портилась погода.

С наличием в атмосфере мельчайших частиц воды связано еще одно эффектное оптическое явление - т.н. "броккенский призрак", наблюдаемый обычно в горах. Оно получило название в часть горы Броккен в горной системе Гарца. Здесь зачастую наблюдают появление в небе гигантских призраков - теней людей, животных и др..

Броккенские призраки возникают всякий раз, когда с одной стороны на человека падает лучвосходящего или заходящего Солнца, а с другой - находятся мельчайшие капельки воды или микрокристаллы льда.

Рассматриваемое оптическое явление, как и гало, обусловлено эффектами преломления солнечных лучей.

Светящиеся столбы, кресты "ложные солнца" и ряд других, интересных оптических явлений в атмосфере, вызван отражением света от кристаллов льда. Сочетание отражений и преломлений приводит к образованию в небе сложных, комбинированных гало, имеющих радужную окраску.

Еще одно интересное оптическое явление - это т.н. "венцы", возникающие вокруг Солнца, Луны и звезд, свет которых проходит сквозь тонкий слой облаков, состоящих как из ледяных кристаллов, так и из капель. Венцы имеют также радужную окраску, однако цвета в них, по сравнению с гало, располагаются в обратном порядке: внутренняя часть венца голубая - наружная красная.

Причина возникновения венцов - диффракция света на малых отверстиях или щелях. В облаках роль отверстий выполняют капли воды, а щелей -кристаллики льда в форме ледяных игл. Появление венцов, как и гало, может свидетельствовать о приближении теплого атмосферного фронта. Чаще всего они наблюдаются в перистых и высоко - слоистых облаках