6.9. Кольцо Бишопа

В августе 1883 года на острове Кракатау вблизи Явы произошло одно из самых разрушительных в истории извержений вулкана. В сентябре преподобный Серено Бишоп, ученый и священник из Гонолулу, описал «необычный венец или гало — белое с розоватым оттенком расходящееся на угол от 20 до 30° туманное кольцо вокруг солнца, цвет которого по краям переходил в сиреневый или пурпурный на голубом фоне. Мы видели это кольцо каждый день, в течение всего дня». В чем причина появления этого гало, сопровождающего многие сильные извержения вулканов, которое теперь называют кольцом Бишопа? Что определяет размер такого гало и цвет по его краям?

ОТВЕТ • Кольцо Бишопа образуется из-за дифракции света на маленьких частичках, попавших в верхние слои атмосферы в результате извержения вулкана. Дифракция — один из вариантов рассеяния; при дифракции на малых частицах белый свет разлагается на цвета солнечного спектра. Частицы большего размера, поднявшиеся в атмосферу при извержении, осаждаются, а мельчайшие частицы остаются в воздухе и распространяются вокруг всего земного шара благодаря атмосферным потокам на больших высотах. Если смотреть в сторону солнца, кроме обычного света, исходящего от неба, глаз наблюдателя воспринимает свет, рассеянный этими малыми частицами. Этот дополнительный свет образует необычайно яркую, похожую на кольцо круговую область вокруг солнца. Размер кольца зависит от угла рассеяния, который тем больше, чем меньше радиус частицы. Край кольца может быть окрашен в красный цвет, у которого самая большая длина волны среди цветов видимого спектра, и его угол рассеяния самый большой. Таким образом, от частиц на краю кольца, скажем, справа от наблюдателя, к нему доходит рассеянный красный свет, а синий, рассеивающийся меньше, не доходит. Однако край кольца может быть окрашен в лиловый цвет, если на краю кольца виден и рассеянный красный свет, и обычный синий свет неба. Если все частицы пыли примерно одного размера и, следовательно, одинаково рассеивают солнечный свет, край кольца будет более ярким и более четким. Если же радиус рассеивающих частиц варьируется в широком диапазоне, кольцо будет размытым и белесым.