Гэвин Претор-Пинней - Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков

Кристаллы, необходимые для возникновения обоих гало, представляют собой шестигранные колонны, похожие на очень короткие незаточенные карандаши. Гало возникают в результате того, что эти карандаши падают вниз случайным образом, а не располагаются под определенным углом, как в случае ОЗД или паргелиев. Хотя гало и можно объяснить подобным образом, никто толком не понимает, почему кристаллы по мере падения не выравниваются за счет сопротивления воздуха. По сути дела, самый распространенный среди гало-феноменов — 22-градусное гало (равно как и 46-градусное) — изучен менее всего. Как и в случае со всеми остальными гало-феноменами, кристаллы должны быть «оптически чистыми», т. е. карандаши должны состоять из прозрачного льда.

Возникновение обоих видов гало обеспечивается одинаковыми кристаллами льда, однако свет проходит через кристаллы по-разному. Гало меньшего размера образуется, когда свет проходит сперва через одну из боковых граней колонны, а потом через другую, расположенную под углом 60° к первой. Чтобы получилось гало большего размера, нужно, чтобы свет прошел через боковую грань и одно из оснований колонны.

Однако у этих миниатюрных ледяных карандашей далеко не всегда ровные основания: чаще они завершаются маленькими конусами. Именно поэтому — а вовсе не потому, что карандаши снабжены крохотными ластиками — 46-градусные гало встречаются реже.

***

ОЗД, «ложные солнца», 22-градусные и 46-градусные гало-всего лишь несколько примеров из целого ряда гало-феноменов, связанных с перисто-слоистыми облаками. Трудно представить, сколько еще таких феноменов прячется в их ледяных рукавах. Даже названия этих явлений звучат весьма экзотично: «верхняя касательная дуга», «паргелический круг», «антелий», «120-градусный паргелий», «дуга Триккера», «дуга Перри», «дуга Гастингса», «дуга Вегенера» и «окологоризонтная дуга».

Распространенность каждого из этих феноменов определяется тем, насколько часто ориентированные определенным образом кристаллы определенного размера и оптической частоты встречаются совместно. Иногда она в значительной степени зависит также от высоты солнца над уровнем моря. Некоторые гало-феномены крайне редки и наблюдаются только в приполярных областях, где кристаллы льда растут медленно и в результате обладают более правильной формой и большей оптической чистотой. А отдельные редки настолько, что их можно отнести к разряду гипотетических: их существование предсказывают компьютерные модели, отображающие прохождение света через гипотетические же кристаллы. Например, сфотографировать керновое гало до сих пор не удалось ни разу.

В приполярных областях причиной возникновения гало-феноменов часто оказываются не облака, а нижнеярусные осадки в виде ледяных кристаллов, именуемые «алмазной пылью». Их можно было бы сравнить с замерзшим туманом, но в действительности кристаллы падают вниз, словно легчайший снег. Они образуются не в облачном покрове, а прямо над землей, когда температура опускается ниже -20 °C. Эта прекрасная сверкающая алмазная пыль Заполярья создает самые впечатляющие и самые масштабные гало-феномены в мире. Во время одной из экспедиций к Северному полюсу в 1999 г. ученым довелось наблюдать из ряда вон выходящее шоу: в небе было одновременно представлено не менее 24 гало-феноменов.

К счастью, нет никакой необходимости отправляться к Северному полюсу, чтобы увидеть обыкновенный «солнечный столб». Эго широкая полоса света, уходящая вверх (а иногда и вниз) от солнца, когда оно низко над горизонтом. Хотя обычно «солнечный столб» относят к гало-феноменам, это явление несколько иной природы, поскольку оно возникает не в результате того, что свет проходит сквозь кристаллы, из которых состоит облако, а в результате отражения от поверхностей кристаллов, колеблющихся в горизонтальной плоскости. Поскольку любой плоский кристалл отражает свет, этот эффект не требует ни оптически чистых призм, ни кристаллов с прозрачными и четко определенными гранями. Однако высокая и мощная колонна возникает только в том случае, если кристаллы подрагивают при падении.

Солнце светит сквозь перисто-слоистые облака до того ярко, что можно понять, почему люди часто не замечают гало-эффектов: они предусмотрительно стараются не смотреть на слепящие солнечные лучи.

Какую бы книгу по небесным оптическим эффектам я ни открыл, везде читателя предостерегают, что нельзя смотреть прямо на солнце. И все же я не встречал ни одного рассерженного наблюдателя за гало, которому пришлось бы прибегнуть к помощи собаки-поводыря. Должно быть, мы эволюционировали так, что изначально не склонны подвергать себя подобным опасностям. Однако же, во избежание дорогостоящих судебных процессов, повторю еще раз: наблюдая за гало-феноменами, следует прикрывать глаза от солнца ладонью или укрываться за деревом, иначе вам больше никогда не придется наблюдать за чем бы то ни было, не говоря уже об облаках.

Конечно же, если гало-феномены, порождаемые перистослоистыми облаками, возникают в лунном свете, что тоже иногда случается, смотреть на них совсем не опасно. Но поскольку свет луны значительно слабее солнечного света, их обычно можно заметить только в полнолуние. Однако даже в этом случае свет недостаточно ярок для того, чтобы мы могли различать разные цвета.

***

Хотя спектральная улыбка перисто-слоистого облака и передается в окрестностях зенита широковещательно, ее послание поймет только истинный любитель облаков. Она шепотом поведает ему о тонкостях устройства облака: о том, какой формы составляющие его крохотные кристаллы и как они ориентированы, когда мягко падают в ледяном воздухе на высоте пяти миль над землей.

Однако кристаллы, из которых состоят верхнеярусные облака наподобие перисто-слоистых, далеко не всегда принимают формы шестиугольных пластин или столбиков, ведущих к возникновению световых эффектов. Нередко, когда перисто-кучевое облако без всяких фанфар проносит по небу свой белесый шлейф, оно состоит из мириад кристаллов другой формы. Может быть, они обладают неправильной формой, различаются по размеру и недостаточно чисты для того, чтобы выступить в роли совершенных маленьких призм, однако и в них облако проявляет свою индивидуальность. Каждый претендует на модность, следуя тенденциям верхнего слоя тропосферы, и всякий новый сезон приносит с собой новую великолепную коллекцию стилей, определяемую температурой и влажностью воздуха, в котором они создаются.

Классический вариант для ледяных кристаллов — это, без сомнения, «звездчатый дендрит». Эта модель состоит из шести одинаковых лучей, расположенных в одной плоскости, и каждый луч разветвляется на множество запуганных фрактальных веточек. Их изображения украшают глянцевые страницы фотоальбомов, посвященных снегу. Одни облака слегка отличаются от других, щеголяя то классическими закрученными, то двенадцативеточными дендритами: атмосферные условия, ведущие к их возникновению, до сих пор остаются загадкой. В особенно пышных облаках звездчатые дендриты достигают 5 мм в диаметре.