Рис. 33. Лучи света, падая на шестигранную призму, преломляются в ней и образуют спектр.
Продолжая поворачивать призму, мы дойдем до такого ее положения, когда луч света будет испытывать в ней наибольшее отклонение. С этого момента спектр пропадает: луч света уже не выходит из призмы, а испытывает в ней полное внутреннее отражение.
Если продолжать поворачивать призму, все повторится снова, только луч света теперь будет падать уже на другую грань – не на первую, а на вторую, затем на третью и т. д. Выходящие из призмы преломленные и рассеянные лучи света будут совершать то же колебательное движение.
Что же мы увидим, если начнем вращать призму быстро?
Все последовательные изображения спектра сольются, и мы увидим одну белую полосу, которая будет более яркой и иметь радужную окраску в месте наименьшего отклонения световых лучей.
Рис. 34. Схема образования гало-круга в 22 градуса.
Представим себе плавающие в воздухе кристаллики льда. Множество таких кристалликов, имеющих форму шестигранных призм, находится в самых различных положениях. Медленно падая, они вращаются, отражая и рассеивая в пространстве солнечные лучи. Но некоторая часть кристалликов будет посылать в глаза наблюдателя направленные лучи – те лучи, которые испытывают в шестигранниках наименьшее отклонение. Такие кристаллы располагаются на небе, подобно каплям воды в радуге, по кругу. В центре этого круга мы видим Солнце. Кристаллы находятся в одном положении как к наблюдателю, так и к Солнцу и будут казаться освещенными. В этом месте мы и увидим светлый радужный круг – гало (рис. 34). Радиус его – 22 градуса. Гало-круг появляется и ночью, вокруг Луны.
Бывают случаи, когда ночью наблюдают сложные гало. 28 ноября 1947 года сложное гало было видно в г. Полтаве (рис. 35). Луна находилась в центре светлого круга. Гало-круг в 22 градуса был виден не весь; наиболее ярок он был в своей верхней части и слева. На этом круге справа и слева были видны также ложные луны, или, как их часто называют, параселены; левый параселен был более ярок и имел хвост. Сверху у гало-круга была видна яркая касательная дуга.
Рис. 35. Сложное гало вокруг Луны, виденное в Полтаве в 1947 году.
Гало в виде круга у Солнца в 22 градуса совсем не редки. В Москве и Московской области такое гало можно наблюдать ежегодно десятки раз.
Другой вид гало-круга у Солнца с радиусом в 46 градусов наблюдается значительно реже. Чаще видны лишь отдельные части такого круга, как было и при сложном гало, виденном в г. Белом в 1928 году. Причина его возникновения та же – преломление света в ледяных кристаллах, имеющих форму шестигранников. В этом случае играют роль кристаллы, от которых падают лучи, преломившиеся не между двумя боковыми гранями, а между одной из боковых граней кристаллика и его основанием. Наименьший угол отклонения лучей при этом составляет уже не 22 градуса, а 46 градусов.
Рис. 36. Шестигранники такой формы, как показывает опыт, плавают в воздухе вертикально.
Гало-круги с радиусами в 22 и 46 градусов наиболее ярки в местах, высота которых близка к высоте Солнца над горизонтом, а также вверху над Солнцем и внизу под Солнцем. В этих местах образуются ложные солнца. Они бывают видны как на круге в 22 градуса, так и на круге в 46 градусов, и очень редко еще далее от Солнца – на расстоянии в 90 и 80 градусов. Этот вид гало наблюдается, когда Солнце стоит невысоко над горизонтом. Опыты показывают, что в образовании побочных солнц участвуют шестигранные кристаллики, изображенные на рис. 36. Они плавают в воздухе не беспорядочно, а так, что их оси располагаются преимущественно вертикально.
Ложные солнца можно видеть на небе также довольно часто. В северных областях, где гало появляется значительно чаще, ложные солнца наблюдают десятки раз в год. Нередко они настолько ярки, что не уступают Солнцу. Недаром еще древние историки писали о трех солнцах, появляющихся на небе.
Рис. 37. Светящийся столб над Солнцем.
Другой причиной игры света в атмосфере является отражение солнечных лучей от кристалликов льда.
Посмотрите на рис. 37. Солнце только что ушло за горизонт, и темное вечернее небо прорезал яркий, светящийся столб. Что это такое?
Рис. 38. Лунная «дорожка» на воде.
Вспомните солнечную «дорожку» на волнующейся поверхности воды. Мы видим в этом случае до неузнаваемости искаженное отражение Солнца в волнах: Солнце кажется нам в виде длинной светящейся полосы на воде. Ночью на воде серебрится лунная «дорожка» – сильно искаженное изображение Луны (рис. 38). Искаженное изображение Луны и Солнца можно наблюдать и в воздухе. Лучи света, отражаясь от горизонтальных граней ледяных кристалликов, рождают на небе длинную светящуюся полосу – возникает световой столб. Такие столбы тянутся от. Солнца или Лупы и тогда, когда последние находятся еще у горизонта. Иногда светящийся столб идет от Солнца как кверху, так и книзу.