Необыкновенное и грозное в природе

А увидел он, как световой солнечный луч, пройдя через призму, преломился, изменил направление и ниже места, куда до этого падал светлым кружком, образовал целую гамму цветов.

Снова и снова ученый заставлял луч проходить через призму. И каждый раз видел, как он раздроблялся на разноцветные полоски, располагавшиеся в строгой последовательности.

Самое верхнее место занимала красная полоска, за ней следовала оранжевая, затем желтая, зеленая, голубая и, наконец, фиолетовая. Всю эту стройную систему цветов Ньютон назвал спектром.

Почему он выбрал такое слово? Да потому, что на экране он наблюдал чудесный цветной призрак, о существовании которого никто ранее не знал. Пожалуй, более удачного названия и подобрать невозможно, ибо латинское слово «спектрум» и означает видение, призрак. По-научному же этот процесс называется дисперсией света.

Так люди узнали о том, что белый солнечный луч состоит из семи основных цветов. А чтобы проверить это, Ньютон за первой линзой ставил другую, такую же, но только перевертывал ее вершиной вниз. И тогда цветные лучи, войдя во вторую линзу, опять преломлялись и складывались вместе, снова образуя общий белый луч.

Все эти опыты вы сможете успешно проделать сами; найти подходящие трехгранные линзы особого труда не составит.

И еще одно пояснение к вопросу, почему лучи располагаются в такой строгой последовательности. Разгадка здесь кроется в том, что каждый цветной луч имеет свой вполне определенный угол излома. У одних он меньше, у других — больше. Вы уже, очевидно, догадались, что у красного луча угол преломления наименьший, а у фиолетового — наибольший; остальные лучи занимают промежуточное положение между ними.

Теперь уже совсем нетрудно понять, что радуга — это тоже солнечные лучи, преобразованные в спектр.

— Позвольте, — вправе вы сказать, — но ведь на небе нет никаких стеклянных линз! Почему же тогда солнечные лучи раскладываются в спектр?

Дело в том, что роль стеклянных линз с успехом заменяют дождевые капли и ледяные кристаллики, но только процесс преломления лучей в них имеет сложный характер. Вот как он происходит.

Солнечный луч, войдя в каплю, меняет направление, но, дойдя до противоположной внутренней поверхности, отражается и, снова преломившись, выходит из капли. При этом белый луч распадается на цветные. Но от каждой капли мы сможем увидеть лишь один какой-нибудь цветной лучик, остальные, рассеявшись, пойдут выше или ниже глаза наблюдателя. Верхние капли пошлют красные лучики; от капель, которые находятся несколько ниже, будут отражены оранжевые, от еще ниже расположенных капель — желтые и так далее, и, наконец, нижние капли дадут фиолетовые цвета. Отраженные лучики соседних капель сливаются и образуют общую цветную полосу. Но поскольку капель великое множество и находятся они на разной высоте, то мы и созерцаем сразу большую гамму цветов в виде хорошо обозначенных полос.

Но тут следует оговориться. Наблюдателю видны цветные лучики, идущие от тех капель, которые располагаются по окружности на равном расстоянии от него и от солнца. Этим, в частности, объясняется форма радуги в виде дуги. Когда Солнце стоит высоко на небе, величина дуги у радуги меньше, при низком положении светила радуга занимает больше места на небосводе. Если взлететь на самолете высоко над землей, можно увидеть изумительное по своей красоте зрелище — не дугу, а полный круг радуги. Его не раз наблюдали люди, поднимавшиеся ввысь на воздушных шарах и самолетах.

Вы видели радугу много раз и, конечно, обратили внимание на то, что она иногда бывает очень яркой, а другой раз какой-то тусклой и даже едва заметной. Это тоже имеет свои причины.

Если дождевые капли крупные, диаметром в 1–2 миллиметра, то на небе видна очень яркая радуга: в ней особенно четко выделяются красная, фиолетовая и голубая дуги.

Когда капли по своим размерам значительно меньше, например от 0,2 до 0,3 миллиметра, то радуга утрачивает яркость красной дуги, ее не видно или почти не заметно.

А что «произойдет, если капельки будут еще меньше, скажем, от 0,08 до 0,1 миллиметра? В этом случае мы увидим бледную радугу с хорошо видимой лишь фиолетовой полосой.

Капельки-крошки, диаметр которых не превышает 0,05 миллиметра, не могут посылать четкие цветовые сигналы, и если яркие лучи освещают их скопления, тогда видна… белая радуга.

Может быть, вам приходилось когда-нибудь видеть белую радугу? Она возникает, например, если ослепительный луч автомобильной фары прорезает впереди дымку или туман. Белую радугу приходилось видеть во время сильных морозов, когда мельчайшие капельки воды находились в воздухе в переохлажденном состоянии.

И вот еще что требует разъяснения. Дождевые капли подвижны. Они не висят в воздухе, а непрерывно падают. Поэтому и отраженные ими лучи все время меняют направление.

Так почему же мы видим радугу не в виде мигающего светового явления, а как бы застывшей на небе?