Перисто-слоистые облака (cirrostratus)
Белесая пелена высоко в небе, которую многие даже не замечают
1700 лет назад перисто-слоистые облака изменили ход истории человечества. С них началась цепочка событий, приведшая к тому, что христианство стало господствующей религией Римской империи.
Во всяком случае, мы, истинные любители облаков, думаем именно так[109].
28 октября 312 г. и. э. император Флавий Валерий Константин, именуемый также Константином Великим, нанес поражение своему противнику и шурину императору Августу Максентию в битве у Мильвийского моста, что располагался к северу от Рима. Несмотря на то что у Максентия было 75 тысяч воинов, тогда как у Константина — всего 50 тысяч, последний одержал победу и впоследствии стал самым значительным императором поздней античности. Он не только распространил влияние Римской империи на Средний Восток, основав «Новый Рим» в Византии (позже этот город был назван Константинополем, а сейчас называется Стамбулом), но также узаконил и стал поддерживать христианство, которое прежде на территории Империи было вне закона.
Победа Константина у Мильвийского моста стала, вне всякого сомнения, решающим моментом в мировой истории. Если верить историкам того времени, победа эта была следствием небесного знамения, явленного Константину накануне битвы.
Около четверти века спустя епископ Евсевий Кесарийский изложил легенду об этом видении в труде «Жизнь Константина» (ок. 337–339 гг. н. э.). Он утверждает, что Константин и его армия, двигаясь в сторону Рима за день до битвы, увидели в небе светящийся крест, а над ним — надпись: «Нос signo victor eris», то есть «Сим побеждай».
Той ночью, по словам Евсевия, Константину во сне явился Христос «и повелел, сделав знамя, подобное этому виденному на небе, употреблять его для защиты от нападения врагов»[110]. Константин немедленно приказал изготовить знамена с изображением креста. Под этим символом, который стал называться лабарум[111], его армия двинулась навстречу победам.
Впоследствии тот же символ появился на многочисленных римских монетах, выпущенных в честь этой решающей битвы, а по мере становления христианства стал рассматриваться как символ этой веры. Обычно его изображают в виде диагонального креста (буквы X) с вертикальной чертой, поднимающейся из точки пересечения перекладин и завершающейся чашечкой наподобие буквы Р.
Описание видения Константина, принадлежащее перу Евсевия, не вполне совпадает с описаниями других историков того времени, однако Евсевий в своей книге утверждает, что Константин в конце жизни рассказывал ему об этом и даже «с клятвой уверял, когда мы… удостоились его знакомства и беседы». Ну разве с этим можно поспорить?
Когда лучи солнца преломляются, проходя через ледяные кристаллы перисто-слоистого облака, в небе появляются световые дуги, линии и пятна. Не исключено, что к этим оптическим эффектам, именуемым в совокупности «гало-феноменами», относился и лабарум, изображенный на римских монетах в ознаменование победы Константина.
Признаюсь, однако, что к моменту написания этой книги я не встречал сообщений о гало в форме надписи «Нос signo victor eris».
***
Перисто-слоистое облако — хрупкий с виду слой кристаллов льда, формирующийся на высоте от 20 000 до 42 000 футов[112], часто в результате распространения по небу и соединения друг с другом слоистых облаков, одновременно с которыми нередко наблюдаются перисто-слоистые. Небо приобретает характерный бледный, белесый оттенок. Подчас слой облаков настолько тонок, что его почти невозможно заметить: он выглядит как легчайший белесый налет на небесной синеве. В иных случаях молочно-белое облако видно более отчетливо, однако, даже достигнув предельной толщины, оно все равно пропускает солнечные лучи.
Выделяют всего два вида перисто-слоистых облаков: нитевидные (fibratus) и туманообразные (nebulosus). Первый из видов, равно как и соответствующий вид перистых облаков, отличается волокнистой структурой, похожей на шелковые нити. Поэтому его легче распознать, чем однородное, не наделенное никакими специфическими признаками туманообразное перисто-слоистое облако.
Двойное нитевидное перисто-слоистое облако (Cirrostratus fibratus duplicatus): видно, что в облаке более одного слоя (duplicatus), поскольку ветер придает волокнам разное направление.
Разновидностей у перисто-слоистых облаков тоже только две: двойное (duplicatus) и волнистое (undulatus). О первой из разновидностей, как и в случае любого другого из родов облаков, говорят, когда облако состоит из нескольких слоев, располагающихся на разной высоте. В свете дня разглядеть эти слои почти невозможно, поскольку несколько слоев друг над другом выглядят так же, как один более толстый слой. Но, когда солнце восходит или садится, угол освещения позволяет отличить один слой от другого. Во время восхода и заката верхний слой двойного перисто-слоистого облака может быть освещен, тогда как нижний оказывается в тени.
Перисто-слоистые облака с волнистым основанием относятся к разновидности волнистых. Плотность облака такова, что, в отличие от сходной разновидности высокослоистых облаков, даже в низком солнечном свете волны не дают сильного затенения. Тем не менее оттенки отражающегося солнечного света позволяют их различить. Волнистое перисто-слоистое облако легче распознать, если промежутки между гребнями волн почти прозрачны.
Чаще всего перисто-слоистые облака путают с более низкими среднеярусными высоко-слоистыми облаками. Однако перисто-слоистые облака пропускают значительно больше солнечных лучей, и поэтому солнечный свет, пробивающийся через такое облако, почти наверняка будет достаточно силен для того, чтобы наделить предметы тенями, тогда как солнечный свет, пробивающийся через высоко-слоистое облако, обычно более диффузен, и теней не видно.
***
Однако наиболее надежный способ распознать неброское перисто-слоистое облако — это гало-феномены. Конечно, далеко не каждое перисто-слоистое облако приводит к появлению всех этих светящихся дуг, колец и пятен, однако, увидев их, вы можете смело делать вывод о том, что в небе над вами присутствует именно такое облако. Непременно найдите время познакомиться с этими замечательными явлениями, и, если небо вам кажется белесым, словно матовое стекло, обращайте внимание на разные его участки, где может появиться гало.
Когда я впервые заметил гало, мне показалось, будто облако мне улыбается. Высоко над солнцем, слепящего света которого почти не ослаблял тонкий слой кристаллов льда, парила разноцветная дуга. Она как будто была частью окружности, центр которой находился прямо надо мной, и походила на маленькую перевернутую радугу. Однако цвета ее были ярче, чем цвета радуги, причем верхняя губа этой улыбки была окрашена в голубой цвет, переходящий в зеленый и после в желтый, а нижняя губа была красного цвета. Перепутать ее с обычной или с садовой радугой было попросту невозможно. К тому же она была совсем не в той части неба, где должна быть радуга, ведь радугу видно только в том случае, когда солнце находится сзади. А эта цветная дуга висела высоко в небе прямо над солнцем. Тогда я решил назвать эту фантастическую улыбку Моны Лизы «облачной улыбкой».
Некоторое время спустя я был весьма разочарован, выяснив, что у этой прекрасной световой дуги уже есть название. И можете представить себе, как я расстроился, когда узнал, что она называется «околозенитной дугой», или ОЗД. Я, конечно, понимал, что «облачная улыбка» звучит не вполне академично, но неужели ученые не могли придумать более запоминающееся название, чем ОЗД?
Облачная улыбка — она же ОЗД — появляется, когда солнечный свет проходит через перисто-слоистое облако, состоящее из прозрачных кристаллов льда в форме крохотных шестиугольных пластинок не более нескольких десятых миллиметра в диаметре. Кристаллы, из которых состоит облако, могут быть самой разной формы и размера, в зависимости от температуры и влажности воздуха в тот момент времени, когда они растут. Поскольку все определяется формой кристаллов, неудивительно, что перисто-слоистое облако не дарит нас улыбкой при каждом своем появлении. Вы удивитесь еще меньше, узнав, что ОЗД может появиться только в том случае, когда эти крохотные шестиугольные пластинки ориентированы строго определенным образом: а именно, более или менее горизонтально. Ничего не скажешь, это весьма педантичное облако: оно выражает свое удовлетворение лишь тогда, когда кристаллы расположены только так, и никак иначе. На наше счастье, для кристаллов такой формы горизонтальное расположение — обычное дело. Если турбулентность на уровне облака не очень высока, кристаллы тихо падают вниз, словно листья в осенний день.
Если кристаллы расположены должным образом, в определенных участках неба они играют роль призм, направляющих солнечный свет в глаза наблюдателя. Проходя через верхнюю часть пластины и одну из боковых граней (угол между ними составляет 90°), свет меняет направление. Волны разной длины, из которых складывается солнечный свет, отклоняются чугь иод разным углом. Поэтому свет, из которого состоит ОЗД, распадается на волны разной длины, выглядящие как цвета радуги.
Впервые я увидел облачную улыбку над одной из улиц Лондона. Казалось, никто не обращает на нее ни малейшего внимания. Конечно же, я смотрел на нее с замиранием сердца, однако остальные прохожие думали о чем-то своем. У меня возникло впечатление, что только мне эта улыбка и видна. Сейчас, оглядываясь назад, я не могу поклясться, что она была явлена только мне, однако даже если еще кто-то и смотрел в небо, он не мог бы увидеть ту же самую ОЗД, что и я.
Когда солнечный свет проходит через бесчисленные кристаллы, из которых состоит облако, он распространяется во всех направлениях. Но световой эффект для меня создавали только те кристаллы, которые направляли свет прямо мне в глаза. Казалось, некоторые из них отсвечивают красноватым цветом, а другие — синеватым.
Положим, некоторые из спешащих мимо лондонцев оказались бы в глубине души любителями облаков. Они позабыли бы о покупках и остановились бы рядом со мной, чтобы насладиться видом разноцветной дуги. Но свет им в глаза направляли бы другие кристаллы — не те, что мне. Поэтому каждый увидел бы свою околозенитную дугу. Каждому облако улыбнулось бы по-своему.
***
Околозенитная дуга образуется, когда солнечный свет проходит через верхнюю и боковую плоскости кристаллов в форме шестиугольных пластин.
Согласно результатам, полученным Немецкой группой исследователей гало[113], усреднившей наблюдения членов группы по всему континенту, европейский наблюдатель может увидеть околозенитную дугу в среднем тринадцать раз в год. Это только пятый по частоте среди гало-феноменов.
Значительно более распространенное явление — паргелий, или «ложное солнце». Паргелий представляет собой не дугу, а световую точку, появляющуюся сбоку от солнца. Паргелии образуются на той же высоте, что и солнце, в 22° справа или слева от него. Это угловое расстояние примерно равно расстоянию от большого пальца до мизинца раскрытой ладони. Та сторона паргелия, которая обращена к солнцу, обычно окрашена в красный цвет, тогда как другая сторона — в желтый и белый. «Ложные солнца» совсем не обязательно появляются по обе стороны от настоящего: если солнце светит через облачный слой, который не отличается протяженностью, можно увидеть и один паргелий.
Яркое пятно в центре этой фотографии — паргелий, или «ложное солнце», образующееся в результате того, что лучи солнечного света отклоняются ледяными кристаллами перисто-слоистого облака.
Паргелии могут появиться одновременно с облачной улыбкой, поскольку для их возникновения требуются те же самые горизонтально падающие кристаллы в форме шестиугольных пластин. В этом случае, однако, свет входит через одну из боковых граней, расположенных под углом 60° друг к другу, и выходит через другую.
По данным Немецкой группы исследователей гало, паргелии необычайно распространены. В Европе их можно увидеть около 70 раз в год, причем чаще зимой, чем летом. Но если они так часто встречаются, непонятно, почему столь немногие сообщают, что видели их.
«Ложное солнце» образуется, когда солнечный свет проходит через расположенные под углом 60° друг к другу боковые грани кристаллов в форме шестиугольных пластин.
Джек Борден — бывший телерепортер, ныне превратившийся в отчаянного поклонника наблюдений за небом. Он основал в США организацию, которую назвал «За небесные просторы»[114]. Цель этой организации — помочь людям, во-первых, узнать больше о небе, а во-вторых, полюбить его. Работая в организации в течение двадцати лет, Джек провел эксперимент, задавая людям вопрос, видели ли они когда-нибудь «ложное солнце». «Я подумал, что неплохо бы создать что-то вроде лакмусовой бумажки, позволяющей оценить, насколько человек разбирается в происходящем на небе, — рассказывает он. — Поэтому, общаясь с любой группой людей, я просто спрашивал, кто из них видел ложное солнце. Многие просто не понимали, о чем это я. Тогда я показывал им фотоснимки этого явления». По оценкам Джека, только пять человек из ста видели «ложное солнце», причем два-три из них наблюдали его единожды. Не так уж много для явления, возникающего чаще, чем раз в неделю. По всей очевидности, Джеку придется изрядно потрудиться на ниве просвещения сограждан.
***
22-градусное гало, образованное перисто-слоистым облаком.
Однако не только перисто-слоистые облака приводят к возникновению гало-эффектов. Подобные явления могут наблюдаться в лоскутах перистых облаков, в состоящей из кристаллов льда нижней части кучево-дождевых облаков и в хлыстообразных хвостах из ледяных кристаллов, выпадающих из верхнеярусных облаков вроде перисто-кучевых. Однако перисто-слоистые облака выгодно отличаются от остальных тем, что нередко равномерно охватывают большие участки неба. Это означает, что световые эффекты в них будут обретать более завершенные и правильные формы.
Наиболее распространенный среди гало-феноменов перисто-слоистых облаков — минуточку, сейчас будет еще одно чудесное название — «22-градусное гало». Оно встречается еще чаще, чем паргелии: над Европой — около ста раз в год. Как и значительно более редкое «46-градусное гало» (не чаще четырех раз в год), оно образуется при прохождении света через кристаллы льда не в форме пластин, а в форме шестигранных колонн. Если световые эффекты, создаваемые ледяными кристаллами, которые выступают в роли маленьких призм, называются «гало-феноменами», то эти кольца вокруг солнца — гало в буквальном смысле слова. Кольцо меньшего размера, 22-градусное, можно часто увидеть и ночью, вокруг луны.
Днем такое гало выглядит как замкнутое или разомкнутое кольцо вокруг солнца, причем расстояние от него до солнца чуть больше расстояния от большого пальца до мизинца раскрытой ладони при вытянутой руке. Внутренняя граница кольца четко очерчена, внешняя же размыта, причем яркость ее убывает постепенно. Внутри кольца небо темнее, чем снаружи. Само оно чаще белое, однако, если обозначено четко, может быть и разноцветным: внутренний край окрашен в красный цвет, далее следуют желтый, зеленый и белый, переходящий в голубой.
22-градусное и 46-градусное гало образуются, когда солнечный свет проходит через призматические кристаллы в форме шестигранных колонн.
Значительно более редкое и отличающееся более внушительными размерами 46-градусное гало намного бледнее, чем 22-градусное. Если оно и появляется в небе, расстояние между его внутренней границей и солнцем превышает охват двух раскрытых ладоней с совмещенными большими пальцами: не исключено, что именно в такой позе в доисторические времена поклонялись облакам. (Жаль, что гало-эффекты не измеряют, упав на колени, склонив голову и произнося нараспев молитвы.)
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.
Менее изысканны, но не менее изящно симметричны «секторные пластинки» — плоские кусочки льда, тоже наделенные шестью лучами, более короткими и угловатыми по сравнению с дендритами. Кажется, что они высечены из тончайших листов льда, причем каждый кристалл сделан по своему собственному лекалу.
Даже если кристалл имеет форму колонны, он совершенно не обязательно обладает совершенством тех призм, которые ведут к возникновению отчетливых гало-феноменов. У «полых колонн» шесть боковых граней, а кроме того, кажется, что в основаниях этих колонн просверлены крошечные конические углубления, как если бы их обработали мастера первоклассного небесного ателье, используя сложнейшие и тончайшие сверла.
Сверкающие секреты ледяной облачной моды: от тончайших «ледяных игл» до похожих на катушки «столбиков с наконечниками», от классических «звездчатых дендритов» от кутюр до более простонародных с виду «обындевевших» отложений.
Особенно длинные и тонкие колонны называют «ледяными иглами». Когда они кружатся в верхних слоях атмосферы, кажется, будто они упали с колен небесной белошвейки. Иногда они растут сперва в одном направлении, а потом, попадая в область, отличающуюся по влажности и температуре, в другом. В этом случае у них узкий центральный стержень с широкой шестиугольной пластинкой на конце, а называют их «столбиками с наконечниками». Время от времени пластинки образуются на обоих концах центрального стержня, как если бы неловкая белошвейка рассыпала не только иголки, но и катушки.
Скорость роста кристаллов в облаке зависит от температуры и влажности окружающего воздуха — и, судя по всему, играет решающую роль в установлении их формы. Чем быстрее растет кристалл, тем более сложную и замысловатую форму он обретет.
Как знает всякий деятель моды, секрет стиля — в сочетаниях. По мере того как кристаллы падают вниз и проходят через разные слои воздуха, в их форме могут возникать разные элементы, в результате чего получаются пластинки, столбики или звездчатые дендриты с дополнительными ветвями, растущими под непонятными углами.
Устремляясь к земле и выпадая в виде снега, ледяные кристаллы встречаются по пути с великим разнообразием влажностей и температур и нередко играют свою особую роль в образовании различных облаков. Поэтому неудивительно, что снег часто принимает форму спутанных клубков отдельных кристаллов — именно их обычно называют «снежинками».
Когда кристаллы проходят через облака, состоящие из капель, их форма становится менее правильной: жидкость намерзает на них в виде «инея», огрубляя их лучи или покрывая их накипью, словно дно чайника. Конечно, они начинают выглядеть более простонародно по сравнению с не подвластной времени от кутюр возвышенных чистых кристаллов.
Несмотря на ошеломляющее разнообразие форм кристаллов, каждый сезон в них повторяется одна и та же тема — а именно число шесть. Количество лучей у звездчатых дендритов и секторных пластинок, количество граней у шестиугольных пластинок и колонн… когда речь заходит о кристаллах, именно шесть становится магическим числом. Это связано со строением молекул воды, в соответствии с которым при образовании кристаллов молекулы соединяются в шестиугольные решетчатые структуры — молекулярные соты.
***
Гало-феномены, производимые облаками, которые состоят из кристаллов льда, — не единственный вид оптических эффектов, возникающих при взаимодействии солнечного света и частиц воды, рассеянных в воздухе. Целый ряд оптических эффектов связан не с перисто-слоистыми облаками, а с другими видами облаков. Эти эффекты можно разделить на три группы:
1) Полосы освещенного солнцем воздуха, разделенные тенями от облаков — например, сумеречные лучи; они воспринимаются благодаря рассеиванию света частицами, взвешенными в воздухе.
2) Явления, наподобие известной всем радуги и менее известных «облачной радуги», «белой радуги» и «глорий», которые наблюдаются, когда солнечный свет отражается от капель воды — либо дождевых, либо тех, из которых состоит туман или облако, — и рассеивается ими.
3) Явления вроде «венцов» и «иризации», возникающие в результате того, что солнечный свет проходит через очень мелкие капли или частицы льда, находящиеся между наблюдателем и Солнцем либо Луной.
Сумеречные лучи, относящиеся к первой группе оптических эффектов, — впечатляющие полосы солнечного света, как будто бы исходящие из густого и пышного кучевого облака, заслоняющего солнце.
Однако это не более чем световые лучи, видимые благодаря рассеивающим эффектам взвешенных в воздухе мельчайших водяных капель (и других частиц). Этих капель недостаточно для того, чтобы получилось облако, однако вполне хватает для рассеивания света, в результате которого на фоне затененного неба выступают освещенные солнцем полосы. Сходным образом становятся доступны нашему зрению лучи солнечного света в католическом костеле, где курится ладан, и в дымной атмосфере еще одного места вечернего паломничества — местного бара. Хотя прямые лучи солнца, проходящие через атмосферу, практически параллельны друг другу, по законам линейной перспективы мы воспринимаем их расходящимися.
Сумеречные лучи на барочной фреске в базилике Святого Креста в итальянском городе Амальфи дают понять, что изображенный на фреске голубь — это Святой Дух.
Сумеречные лучи появляются между тенями облаков, когда солнечный свет рассеивается твердыми частицами и каплями воды в атмосфере.
Даже зная, откуда берутся сумеречные лучи, трудно не приписать им божественное происхождение. В эллинистическом и романском искусстве императоры часто изображались в короне из лучей, именуемой «лучистым венцом». Эти лучи символизировали связь императора с богами Солнца — Гелиосом и Солем, а также считались знаком посмертного обретения божественности. В ходе становления христианства этому символу пришло на смену дисковое гало, названное «нимбом»: считалось, что лучи венца слишком уж ассоциируются с язычеством.
Дисковый нимб в христианском искусстве символизировал духовную природу его обладателя вплоть до раннего Возрождения, когда, на фоне общего стремления к натурализму художники стали отказываться от изображения нимба над головой человека.
В итальянском искусстве конца XVI века, что особенно заметно в произведениях Тинторетто, вновь начали появляться вспышки солнечных лучей. Поскольку лучистый венец часто встречается в природе в виде сумеречных лучей, художники сочли его более натуралистичным способом ознаменования божественности персонажа. В эпоху барокко этот символ стал общепринятым и продолжал оставаться таковым впоследствии. И действительно, разве можно не поддаться искушению признать сумеречные лучи божественными? Они исходят из-за облака, как если бы их испускала какая-то недоступная глазу точка в небе — не иначе как место, где обитают боги.
Впервые я увидел сумеречные лучи четырехлетним мальчиком. Мама везла меня в детский сад на заднем сиденье своей легковушки. Я не мог отвести взора от золотых лучей, вырывающихся из-за пышного кучевого облака. Вот тогда-то я впервые в жизни посмотрел прямо на облако — и задался вопросом, что это такое. Именно сумеречные лучи заставили меня задуматься. (Недавно мама рассказала мне, что, глядя вверх на открывшуюся мне картину, я сообщил, что вижу «бесшумные молнии».)
Помимо сумеречных лучей, существуют еще и противосумеречные. Они кажутся исходящими не из солнца, а с противоположной стороны неба — из так называемой «антисолиечной точки». Поэтому, чтобы увидеть их, нужно повернуться к солнцу спиной. Подобно сумеречным лучам, они тоже наблюдаются вследствие различия в оттенках освещенного и затененного воздуха вокруг облака. Те участки неба, куда солнечный свет не попадает и, как следствие, не рассеивается взвешенной в воздухе влагой, кажутся темнее прочих. И вновь, в соответствии с законами перспективы, противосумеречные лучи сходятся и идут на убыль по мере удаления от наблюдателя.
Если же в воздухе недостаточно влаги, и лучей поэтому не разглядеть, одни облака могут отбрасывать тень на другие. Эти тени выглядят как странные темные полосы на слое облаков, более удаленном от солнца. Особенно удивительное зрелище предстает перед наблюдателем тогда, когда солнце низко, и облако, отбрасывающее тень, прячется за горизонтом.
***
Радуга относится к группе оптических эффектов, объясняемых взаимодействием солнечного света с капельками воды — например, с дождевыми каплями диаметром около 1 мм, которые отражают свет в глаза наблюдателю, когда он отворачивается от солнца.
Чаще всего радуга наблюдается одновременно с конвекционными облаками вроде мощных кучевых или кучево-дождевых, представляющих собой не облачные слои, а единичные облака, из которых выпадают осадки. Поскольку облака не примыкают друг к другу вплотную, между ними вполне может пробиться прямой солнечный свет, который и освещает идущий дождь.
Солнечный свет проникает сквозь дождевые капли и, отразившись от их дальней внутренней поверхности, устремляется обратно в направлении солнца. Световые волны разной длины, из которых складывается солнечный свет, по-разному отклоняются, когда проникают внутрь капли и выходят наружу, и благодаря этому отделяются друг от друга. Мы воспринимаем волны разной длины как разные цвета.
Добраться до конца радуги невозможно, а сверкающая солнечная дорожка на поверхности моря всегда будет вести только к вам, и больше никуда.
Каждый из нас, стоя в определенном месте, увидит радугу по-своему. Капли, находящиеся между точкой наблюдения и радугой (на расстоянии от полумили до полутора миль), отражают часть солнечного света в глаза наблюдателя. Одни капли при этом отражают желтую часть спектра, другие фиолетовую и т. д. Это означает, что, если наблюдатель переместится в другую точку, отражать свет ему в глаза будут уже другие капли. Надеюсь, это поможет вам оставить тщетное и, я бы сказал, унизительное стремление отыскать конец радуги. С тем же успехом можно сесть в катер и кататься на нем туда и обратно, пытаясь убежать от начала солнечной дорожки на поверхности моря.
Должно быть, среди прочих небесных услад радуга наиболее знакома читателю. Но часто ли мы, глядя на радугу, вдаемся в детали? Многие ли замечали, что небо внутри радуги ярче, чем снаружи? А многим ли доводилось увидеть вторую, более тусклую радугу над первой? И обращали ли вы внимание, что цвета в ней расположены в обратном порядке? А многие ли видели «темную Александрову полосу»? Это не название рок-группы из Мидлсбро, а обозначение темного участка неба между составными частями двойной радуги. Впервые его описал Александр из Афродизии около 200 г. и. э. А замечал ли хоть кто-нибудь слабые голубые либо лиловые дуги, иногда появляющиеся непосредственно под яркой первичной радугой? Они называются «добавочными радугами» и возникают из-за интерференции световых волн, слегка не совпадающих по фазе вследствие того, что свет отражается разными частями водяных капель. К интерференции световых волн мы еще вернемся.
Облачная радуга появляется редко и только в том случае, когда солнечный свет попадает на капли воды меньшего размера в облачном слое. Как и в случае с обычной радугой, солнце должно светить из-за вашей спины. Облачная радуга окрашена в те же цвета, что и обычная, однако эти цвета спокойнее и расплывчатее, а сама радуга значительно шире.