6.34 22-градусное гало и солнечные собаки

Иногда солнце окружает яркая радужная дуга красного цвета по внутреннему краю и голубая по внешнему. Угловой радиус такой дуги составляет 22°, поэтому ее называют 22-градусное гало. Измерить этот угол легко. Выпрямите руку и вытяните ее по направлению к солнцу ладонью вверх. Если смотреть вдоль этого направления, часть неба, которая видна между кончиками большого пальца и мизинца, занимает примерно 22°. Иногда с одной или с двух сторон от солнца можно увидеть яркие разноцветные пятна. Их называют солнечными собаками, или паргелием[67]. Почему возникают 22-градусное гало и солнечные собаки?

ОТВЕТ 22-градусное гало появляется из-за рефракции (преломления) солнечных лучей кристалликами льда высоко в атмосфере. Эти кристаллики представляют собой шестигранные столбики, похожие на короткие незаточенные карандаши, падающие широкой стороной вверх и при этом вращающиеся. Когда солнечный свет проходит через такой кристалл, он преломляется и продолжает путь в новом направлении, составляющем некоторый угол с первоначальным направлением луча. Интенсивность света, отклоненного на угол 22°, максимальна, и поэтому при таком угле свет самый яркий. Если на такие падающие кристаллики смотреть в любом направлении под углом 22° к солнцу, наблюдатель видит яркий свет и какую-то часть гало.

Гало может быть окрашено, поскольку изначально белый солнечный свет в результате рефракции на кристаллах разлагается на цвета. Красный свет преломляется чуть меньше, чем голубой, поэтому внутри гало окрашено в самый яркий красный цвет.

Солнечные собаки появляются тоже в результате преломления солнечных лучей на гексагональных кристаллах льда, но в этом случае кристаллы — это плоские пластинки, а не вытянутые призмы. Плоские кристаллы также падают осью вертикально, а плоскостью горизонтально и подрагивают. Они перенаправляют свет в направлении наблюдателя, только если располагаются вдоль почти горизонтальной линии, проходящей через солнце. Поэтому солнечные собаки и появляются слева и справа от солнца. Когда солнце низко, солнечные собаки располагаются примерно на расстоянии 22° от него. Когда солнце выше, солнечные собаки появляются чуть дальше от него. Поскольку при прохождении через кристаллы солнечный свет разделяется на цвета, солнечные собаки обычно окрашены и их красная часть находится ближе всего к солнцу.

Гало и солнечных собак можно видеть и летом, поскольку даже в жаркое время года кристаллики льда образуются в холодном воздухе высоких слоев атмосферы.