Тысяча и один вопрос о погоде

В атмосфере свет может преломляться, когда он проходит через слои с различной температурой и плотностью. Он может также искривляться под действием тончайших ледяных кристаллов в перистых облаках Эти кристаллы действуют на белый свет как призмы, разлагая его на различные цвета спектра и изменяя его путь. Преломление белого света происходит также и на водяных каплях. При этом наибольшему преломлению подвергается фиолетовый, а наименьшему — красный свет. Разложение белого света на составляющие за счет неодинакового преломления волн различной длины происходит под действием рефракции света. Именно рефракция является причиной образования радуги, а также солнечного и лунного гало.

Рефракция лежит в основе многих оптических явлений, возникающих в атмосфере. Атмосфера всегда находится в движении и состоит из слоев воздуха с различной плотностью, которые являются как бы большими естественными линзами, преломляющими поступающий солнечный свет.

424. Что называют дифракцией света? Дифракция — это разложение лучей света на темные и светлые кольца или на цвета спектра, когда луч изгибается на краю непрозрачного предмета. Это интересное явление приводит к тому, что освещается некоторая часть затененной области вокруг предмета и по его контуру появляется цветное или беловатое сияние. Интенсивность преломленного света зависит от угла отклонения луча. Чем он больше, тем меньше интенсивность света. Дифракция света способствует образованию в определенных облаках вокруг солнца и луны свечения, называемого короной.

425. Почему небо голубое? Лучи видимой части солнечного света, проходя через атмосферу, рассеиваются мельчайшими частицами примесей и молекулами воздуха. В идеально чистой атмосфере, когда рассеяние можно считать чисто молекулярным, в рассеянном дневном свете преобладают цвета голубых оттенков. Поэтому наблюдатель видит небо голубым.[26]

426. На каких высотах дневное небо перестает казаться голубым? Концентрация молекул воздуха очень быстро уменьшается с высотой. Следовательно, интенсивность рассеянного света с увеличением высоты падает. На некоторой высоте молекул становится настолько мало, что они не могут вызвать заметного рассеяния даже самых коротких волн. Поэтому цвет неба меняется следующим образом. Днем на высоте приблизительно 20 км небо над горизонтом имеет беловатый цвет из-за дымки. На высоте около 25° над горизонтом оно становится небесно-голубым. С увеличением угловой высоты цвет неба постепенно становится темно-фиолетовым, почти черным. Ветеран аэронавтики майор Стефенс, достигший в 1935 году на стратостате высоты около 22 км, описал потемнение неба выше тропосферы следующим образом: «… На самой большой угловой высоте, которая еще позволяла производить наблюдения, небо становилось очень темным. Я не сказал бы, что оно совсем черное. В нем можно обнаружить темно-голубой оттенок». Один из аэронавтов военно-морского флота США, поднявшийся на высоту более 23 км, сообщил, что «было темно, как ночью»[27].

427. Что является причиной сумерек? Сумерками называется период времени от захода солнца до полной темноты (вечерние сумерки) или от ночной темноты до восхода солнца (утренние сумерки). После захода или перед восходом солнца лучи его света отражаются молекулами воздуха и примесями и слабо освещают Землю. Бывают сумерки гражданские, навигационные и астрономические. Гражданские сумерки оканчиваются, когда солнце садится за горизонт более чем на 6°. Конец навигационных и астрономических сумерек наступает тогда, когда солнце опускается ниже соответственно 12 и 18°.[28] Иногда в западной части неба вовремя сумерек бывает видно зарево или сияние, которое называется зарей. Заря появляется благодаря рассеянию солнечного света очень мелкими частицами пыли, взвешенными в верхней атмосфере.

428. Что такое граница сумерек? Границей сумерек называют наибольшую высоту, на которой плотность воздуха такова, что он рассеивает еще ощутимое количество солнечного света. Она располагается на высоте приблизительно 65 км над поверхностью Земли.