Новый физический фейерверк

При каких условиях на снежное поле опускается белая мгла, при которой человек перестает ориентироваться и ничего не видит? Почему при ярком свете пропадает тень? Иногда снежная мгла приводит к повреждению глаз, иногда даже к неизлечимой слепоте (так называемой снежной слепоте). Опасаться белой мглы надо скорее в солнечный день или в пасмурный?

ОТВЕТ • Белая мгла бывает разной. Когда низовая метель поднимает вверх пушистый снег, видимость может упасть настолько, что, отойдя на несколько метров, легко потеряться. В другом случае белая мгла случается, когда земля покрыта белым снегом, а небо затянуто сплошными белыми облаками. Поскольку и снег, и облака хорошо отражают свет, освещение становится настолько диффузным (иначе говоря, рассеянным), что исчезают тени. Когда снег под ногами столь же яркий, как и облака над головой, горизонт неразличим, а небо и снег сливаются в одну белую пелену. Тогда может возникнуть ощущение, что вас окружает бесконечная белая пустота. Рассказывая о полярной экспедиции, длившейся пять лет, Вильялмур Стефанссон вспоминал, что обычно белая мгла опускалась и не в ясные дни, и не когда на небе была сплошная плотная облачность. Скорее, такая угроза возникала в тех случаях, когда солнечный свет пробивался через прикрывающие небо облака. Вот тогда можно не заметить и ледяную глыбу высотой в пол человеческого роста, не говоря уже о льдинах меньшего размера, о которые легко споткнуться.

Яркий видимый свет и интенсивное ультрафиолетовое излучение могут вызвать боль в глазах и даже привести к слепоте. До сих пор, чтобы уменьшить воздействие света на глаза, коренные жители Канады и Аляски защищают глаза маской из дерева или кости с узкими прорезями для глаз.

6.56. Желтые лыжные очки

Некоторые лыжники утверждают, что при плохой видимости неровности на снегу (например, небольшие сугробы) видны лучше через очки с тонированными желтыми стеклами. Известный полярник Вильялмур Стефанссон рекомендовал янтарные очки при движении по заснеженным равнинам и ледяным полям. Действительно ли в таких условиях лучше видно через желтые очки?

ОТВЕТ • Одна из причин, по которой желтые очки могут быть полезны, такова. При плохой видимости сугробы менее заметны, поскольку взвешенные в воздухе частички рассеивают солнечный свет в область отбрасываемой сугробами тени. Поскольку контраст между тенью и снегом практически отсутствует, тень видна хуже. Если частички очень маленькие (их радиус меньше 0,2 мкм), они рассеивают синий и зеленый свет видимого спектра лучше, чем красный и желтый, то есть в область тени рассеивается мало желтого света. Если надеть желтые очки, будет виден только желтый свет, рассеянный снегом, а это значит, что легче будет различить тень от сугробов и определить, где они находятся.

А вот еще один аргумент. Вне зависимости от того, есть снег или нет, желтые очки усиливают кажущуюся (не реальную) яркость пейзажа. Этот эффект связан с палочковыми фоторецепторами сетчатки глаза. Они более чувствительны к красному и желтому свету солнечного спектра, чем к синему и зеленому. Взаимодействуя с колбочками, фоторецепторами еще одного типа, они передают сигналы в мозг, что способствует кажущемуся усилению яркости.

6.57. Когда лед становится темным

Почему, когда лед на замерзшем пруду начинает таять, некоторые его участки становятся темными?

ОТВЕТ • На то есть несколько причин. Во-первых, когда лед тает, его верхняя поверхность превращается в структуру, состоящую из вертикальных, изолированных друг от друга, похожих на карандаши кристалликов, пространство между которыми заполнено водой. Полностью замерзший лед выглядит ярким, поскольку свет равномерно отражается от его поверхности, а когда лед начинает таять, свет в пространстве между вертикальными кристалликами отражается многократно, становясь все менее ярким при каждом отражении. Чем меньше света доходит до наблюдателя, тем темнее кажется лед.

Во-вторых, когда вода быстро замерзает, растворенный в ней воздух собирается в пузырьки, вмерзшие в лед. Поскольку обычно скорость замерзания больше вблизи поверхности воды, в верхнем слое льда может скопиться много таких пузырьков. Причем выйти из жидкости они не могут, так как сверху уже лед. Каждый пузырек рассеивает солнечный свет, из-за чего поверхность льда выглядит ярко-белой. Весной где-то на поверхности лед подтаивает, и в этих местах солнечный свет теперь падает на находившиеся глубже слои льда, в которых вмороженных пузырьков меньше. Поэтому оттаявшие участки выглядят темнее остальной поверхности льда.

6.58. Яркие облака и темные тучи

Почему чаще всего облака белые и яркие? Почему тучи бывают темные? Почему края некоторых темных туч яркие (говорят, что у таких туч есть «серебряная подкладка»)?