Вследствие одновременного воздействия преломления и дисперсии на свет в земной атмосфере наблюдаются два явления: во-первых, звезда видна несколько выше того места, где она находится в действительности, и, во-вторых, синий световой пучок поднят выше, чем красный, так что фактически каждая звезда становится маленькой радугой. Дисперсия света почти незаметна, когда звезда находится в зените, но когда она опускается низко над горизонтом, игра цветов сразу же бросается в глаза. Так, я видел однажды планету Венеру, которая снизу отливала интенсивно-красным блеском, а сверху - ярко-голубым. Эти световые эффекты видны особенно ясно, когда вы смотрите на планету в телескоп. И тот, кто не знает истинной причины, обусловившей эту своеобразную окраску, мог бы легко сделать вывод, что Венера - это летающая тарелка, и приписать красноватый блеск у ее нижнего края выхлопам пламени из реактивного двигателя.
Земная атмосфера обладает еще одним свойством. Хотя в небольших количествах воздух абсолютно прозрачен, с увеличением объема он приобретает явно голубой оттенок. Поэтому небо кажется нам голубым. Воздух пропускает красные лучи и рассеивает голубые. Интенсивность красок особенно усиливается во время восхода и захода Солнца. Мы знаем, что, когда Солнце находится низко над горизонтом, оно кажется красным. Голубые и зеленые лучи в основном поглощаются при долгом прохождении через земную атмосферу. И все-таки остается достаточно синих и зеленых лучей, чтобы окрасить хотя бы верхний край Солнца, так что в момент заката, когда светило исчезает за горизонтом, мы видим вспышку зеленого или, реже, голубого цвета.
Это явление, которое называется "зеленый луч", лучше всего наблюдать с вершины высокой горы или на берегу океана, откуда беспрепятственно виден очень широкий горизонт. Я неоднократно наблюдал зеленый луч с вершины Маунт-Гамильтон в Калифорнии, где расположена Ликская обсерватория. Однако эти цветовые эффекты нельзя наблюдать в любое время. Зеленый луч лучше всего виден вечером, когда заходящее солнце еще круглое или чуть-чуть овальное и имеет минимум искажений. Иногда заходящее Солнце подвергается очень сильным искажениям, принимая форму китайской пагоды, горы с множеством крутых склонов или стручкового перца. Некоторые из этих удивительных форм, сфотографированных Дж. Чэппеллом, сотрудником Ликской обсерватории, приведены на фиг. 5 (стр. 43).
Когда Солнце находится над самым горизонтом, преломление поднимает его примерно на полградуса. Поскольку диаметр Солнца тоже составляет полградуса, то, когда нам кажется, что его нижний край касается горизонта, на самом деле верхний, а не нижний край находится на горизонте. Воздух приподнял изображение, причем нижнюю его часть выше, чем верхнюю, и, таким образом, солнечный диск представляется нам не круглым, а немного сплюснутым снизу.
Когда диск восходящего или заходящего Солнца оказывается искаженным, как это видно по фотографиям Чэппелла, мы заключаем, что земная атмосфера не абсолютно однородна. Как и в куске оконного стекла, в лей есть слои, которые искажают изображение, когда Солнце находится низко над горизонтом.
Как мы указывали в предыдущей главе, обычно воздух теплее всего у поверхности Земли, и температура его падает через каждую тысячу футов примерно на 5,5 град. по Фаренгейту. Нормальное или стандартное преломление света в земной атмосфере вычисляется исходя из того, что температура воздуха уменьшается в соответствии с этим простым законом. Однако бывают и весьма значительные отклонения от этого среднего распределения температуры по слоям.
В очень знойный день, особенно в пустыне, слой воздуха, расположенный у самой поверхности, так нагревается, что расширяется или становится менее плотным. В такой атмосфере световые лучи будут изгибаться слабее, чем обычно; в отдельных случаях они даже образуют вогнутую кривую и идут не по обычному своему пути А, а уходят вверх по линии В (фиг. 45). Бывает и наоборот: на поверхности очень холодно, а расположенный выше слой воздуха несколько теплее, так что с высотой температура не падает, а увеличивается. В этом случае изгиб световых лучей будет сильнее нормального, и они окажутся изогнутыми даже больше, чем земная поверхность (см. С на фиг. 45).
Если в один из таких жарких дней мы попадем в пустыню, то можем стать очевидцами любопытного явления. Световой пучок от очень удаленного горизонта так и не достигнет глаза наблюдателя. Другими словами, горизонт покажется нам удивительно близким. В исключительных случаях он даже может оказаться в нескольких сотнях футов от нас. Мир превращается в песчаный остров с поперечником в несколько сот футов. И со всех сторон на вас набегают пенистые волны серебристо-голубого океана. "Береговая" линия нечеткая и быстро меняется. Голубая "вода", переливающаяся на солнце, то появляется, то исчезает. Здесь все зависит от того, с какого места вы смотрите вдаль; стоит вам немного передвинуться или хотя бы просто наклонить голову, как "океан" вдруг высыхает или снова наполняется водой.