Единственное, что действительно необходимо для возникновения радуги, — присутствие в воздухе достаточно большого количества водяных капель и солнечные лучи. Солнечный свет сложен по своему составу, он представляет собой как бы смесь семи цветных лучей. Чтобы выделить эти лучи, надо пропустить свет Солнца через прозрачную трехгранную призму. Проходя через призму, лучи разных цветов будут преломляться по-разному и выйдут из призмы по различным направлениям. Если на их пути поставить белый экран, получится нечто похожее на радугу — непрерывная цветная полоска с постепенным переходом цветов от красного и оранжевого, через желтый и зеленый к голубому, синему и фиолетовому. При возникновении радуги роль прозрачных призм, разлагающих свет, играют водяные капли. Попадая внутрь такой капли, солнечный луч на границе воздуха и воды преломляется, затем отражается от внутренней поверхности капли и вновь выходит наружу, но уже в обратном направлении. Кстати, поэтому радуга всегда видна в стороне, противоположной Солнцу… Точно так же, как из призмы, различные цветные лучи выходят из капли под разными углами. Но от одной капли в глаз наблюдателя попадет луч лишь какого-нибудь одного цвета. Остальные пройдут выше или ниже, и человек их не увидит. Так что, если бы в воздухе находилась только одна-единственная капля, никакой радуги не получилось бы. В действительности капель множество, и от тех, что расположены выше или ниже, в глаз попадут другие лучи. Чем больше капель и чем они крупнее, тем ярче радуга. Возможны случаи, когда в воздухе появляются одновременно две и даже три радуги, расположенные одна над другой. Это бывает в тех случаях, когда лучи света внутри некоторых капель испытывают отражение дважды и даже трижды. Интересно, что при двойном отражении цветные дуги в радуге располагаются в обратной последовательности по сравнению с обычной радугой. Убедиться в том, что в радуге нет ничего сверхъестественного, без особого труда может каждый, создав искусственную радугу. Сделать это можно, например, распылив пульверизатором воду в солнечном луче. Остается объяснить, почему радуга кажется нам неподвижной, в то время как водяные капли падают на землю. Здесь мы встречаемся с явлением, подобным тому, на котором основан принцип действия кинопроекционной аппаратуры. Дело в том, что наш глаз способен несколько мгновений хранить полученное изображение. На киноэкране (как и на экране телевизора) каждую секунду сменяют друг друга 24 кадра. Но этих перемен наш глаз не замечает, и мы видим на экране непрерывно изменяющееся изображение. А когда по телевидению передают неподвижную фотографию, то, хотя телевизионные кадры продолжают сменять друг друга 24 раза в секунду, изображение на экране кажется нам неизменным и неподвижным. Нечто похожее происходит и с радугой. От капель, расположенных на той или иной высоте, в глаз наблюдателя попадают лучи определенных цветов. И хотя капли падают, на их место одна за другой поступают все новые и новые. Мы этого не замечаем, как не замечаем смены кинокадров, и картина радуги остается неподвижной. Галосы — явление, сходное с радугой. Разница лишь в том, что они возникают благодаря отражению и преломлению света не в водяных каплях, а в ледяных кристалликах, которых бывает много в высоких слоях воздуха. Галосы принимают иногда весьма любопытные причудливые формы — от радужных кругов около Луны или Солнца до светящихся столбов, ложных солнц, горизонтальных кругов и их всевозможных комбинаций. Можно представить себе суеверный ужас, который должны были испытывать наши предки, увидев на небе одновременно несколько солнц или гигантский светящийся крест. И нет ничего удивительного в том, что подобные явления представлялись людям, ничего не знавшим о подлинных закономерностях световых явлений в атмосфере, чудесами, небесными знамениями, вестниками божественной воли. В одной из русских летописей записано, например: "Явилось знамение в преименитом граде Ярославле: с утренних часов стоял средний круг до полудня с тремя солнцами, и при них к полудню явился второй круг, в нем крест с короною, солнце мрачное и под большим кругом явилось подобно радуге". Впрочем, иногда галосы в самом деле оказывали влияние на земные события. Но отнюдь не потому, что являлись отражением божественной воли. Начало второй половины XVI столетия. Войска императора Карла V осаждали немецкий город Магдебург. Упорная осада продолжалась около года и близилась к концу. Еще немного — и осажденные, отрезанные от мира, сложили бы оружие. Но тут в один из весенних дней в небе над городом появились три солнца. Испуганный император немедленно прекратил осаду и увел свои войска. Он решил, что необычное явление есть не что иное, как знамение свыше, возвещающее о том, что город находится под божественной защитой. Но почему галосы наблюдаются довольно редко? Дело в том, что к возникновению гало приводят ледяные кристаллики лишь определенного типа. Подходящие кристаллики содержатся в так называемых перистых облаках, которые располагаются на высоте 6–8 км над Землей и обычно несут с собой пасмурную, ненастную погоду. В зависимости от формы и расположения кристалликов, в воздухе возникают различные световые картины. Чаще всего наблюдается просто бледно-радужный круг около Солнца. Кстати сказать, это явление — совсем не такое уж редкое. Например, в Москве круг около Солнца или его часть наблюдаются более 100 раз в году. Иногда на этом круге, по одной линии с Солнцем, видны два ярких пятна — ложных солнца. Они возникают в результате зеркального отражения солнечных лучей от поверхности ледяных кристалликов и могут по яркости соперничать с настоящим Солнцем. Зеркальное отражение солнечных лучей может приводить к образованию светящихся столбов, идущих вверх или вниз от Солнца. В том случае, если Солнце расположено низко над горизонтом, поднимающийся от него длинный световой столб может пересекаться с видимой небольшой частью круга гало. Именно так и возникают в небе гигантские светящиеся кресты, наводившие суеверный ужас на наших предков. Изредка возникают сложные гало, состоящие из соприкасающихся друг с другом светящихся кругов и дуг. Но для возникновения подобных световых картин требуется совпадение целого ряда благоприятных условий. Поэтому они наблюдаются значительно реже. Необычные световые явления могут возникать в атмосфере не только высоко над Землей, но вокруг нас. ЛЕТУЧИЙ КОРАБЛЬ Вечерело. Сделалось прохладно. Ветер совсем стих, и паруса бессильно повисли на мачтах. Океан замер, словно в ожидании чего-то. Моряки с тревогой поглядывали на небо, на окружавшую их со всех сторон бескрайнюю водную поверхность. Сумрак постепенно сгущался. И вдруг в вечерней тишине прозвучал тревожный крик вахтенного матроса. Все, кто был на палубе, устремились к левому борту. И глазам моряков представилось странное и жуткое зрелище. В синеватой мгле навстречу им медленно двигался таинственный призрачный корабль с распущенными парусами. Он плыл прямо по воздуху, не касаясь поверхности океана. Люди замерли, охваченные суеверным ужасом. — Летучий Голландец… — дрожащим от страха голосом произнес кто-то. И кто-то другой безнадежно отозвался: — Мы погибли… Конец… Словно зачарованные, моряки, застыв у борта, провожали глазами роковой корабль. Бывалые люди — они не раз лицом к лицу сталкивались с бушующей стихией, встречались со смертью. И выходили победителями… Но тогда они боролись с ветром и волнами. А как сражаться с призраком, вестником неотвратимой роковой судьбы?.. А между тем летучий корабль бесшумно проплыл по воздуху и растворился в быстро сгущавшейся темноте ночи. И почти сразу же налетел резкий порыв ветра. Корабль качнуло, жалобно заскрипели снасти. — Спустить паруса! — скомандовал капитан. Матросы медленно, словно нехотя, направились к мачтам. Они все еще находились под впечатлением увиденного. А ветер крепчал с каждой минутой. Откуда ни возьмись, поднялись огромные волны. Под их ударами жалобно застонал корпус судна. Нельзя сказать, что матросы не боролись с разбушевавшейся стихией. И все же, может быть, чуть с меньшей энергией, чуть медленнее, чем обычно. В их действиях проглядывала обреченность, ожидание неизбежного конца. И конец не заставил себя ждать. Гигантский водяной вал обрушился на корабль. С треском рухнули мачты, сломался руль, судно тяжело легло набок. А еще через несколько минут только взлетающие на волнах обломки напоминали о свершившемся… Случалось, не все погибали, кому-то удавалось спастись, ухватившись за обломок мачты или доску, и тогда, оказавшись на берегу, моряк, избегнувший смерти, рассказывал о пережитом ужасе — встрече с кораблем-призраком. Бывало и так, что свидание с Летучим Голландцем не влекло за собой трагических последствий. И все же одно упоминание о корабле-призраке наводило ужас на суеверных моряков, считавших его появление плохим предзнаменованием, предвестником бурь и кораблекрушений. Что же такое на самом деле Летучий Голландец? Чистый вымысел или рассказы о корабле-призраке имеют под собой какую-то почву? Оказывается, имеют. Такой корабль или, правильнее сказать, корабли действительно существуют. Но только в них нет ничего чудесного и сверхъестественного. Призрачные корабли, парящие над поверхностью океана, — всего лишь игра световых лучей. Любой предмет мы видим благодаря тому, что свет, который он излучает или отражает, попадает в наш глаз. Известно также, что световые лучи распространяются по прямым линиям. Однако это верно лишь в тех случаях, когда они движутся в пустоте или в однородной среде. При переходе из одной среды в другую, обладающую иными свойствами, направление светового луча отклоняется от прямой линии — световой луч как бы преломляется. Каждый, должно быть, обращал внимание на то, что ложка, опущенная в стакан с чаем, кажется изломанной на границе воздуха и жидкости. На принципе преломления световых лучей основано действие увеличительных стекол, объективов биноклей, фото- и киноаппаратов, а также призм, разлагающих белый свет на составляющие его цветные лучи. Земная атмосфера практически никогда не бывает оптически однородной. Это связано с тем, что оптические свойства воздуха зависят от ряда причин, в том числе от его плотности. А плотность, в свою очередь, определяется температурой: чем сильнее воздух нагрет, тем он разреженнее. Переходя из одного слоя в другой, обладающий иной плотностью, световые лучи испытывают преломление. Это и есть причина явлений, подобных кораблям-призракам. Такие явления называют миражами. Миражи возникают довольно редко и поэтому производят на человека сильное впечатление, а суеверным людям кажутся даже чем-то потусторонним, сверхъестественным. А вообще-то преломление световых лучей — вполне обычное атмосферное явление, которое мы можем наблюдать чуть ли не ежедневно. Благодаря преломлению света, мы видим все небесные светила несколько выше над горизонтом, чем это есть в действительности. И происходит это потому, что, проходя через воздушные слои различной плотности, лучи света от небесного светила искривляются. Благодаря этому, мы, например, наблюдаем восход Солнца над горизонтом на несколько минут раньше, а заход позже, чем эти явления происходят на самом деле. В результате фактическая продолжительность дня увеличивается в наших средних широтах на 8—12 минут. А как возникают миражи? Если нижние приземные слои воздуха сильно прогреты и его плотность быстро возрастает с высотой, то некоторая часть световых лучей искривляется выпуклостью вниз и подходит к глазу наблюдателя не вдоль земной поверхности, а наклонно снизу вверх. И тогда перед взором наблюдателя возникает сразу два изображения предмета, скажем, дерева. Те лучи, которые достигнут глаза прямым путем, создают обычное изображение. А искривленные — перевернутое, похожее на отражение в воде. Подобный мираж получил название нижнего. Наблюдается он довольно редко, так как необходимое для его возникновения распределение температур и плотности в нижних слоях атмосферы возможно только при полнейшем затишье. Наиболее благоприятные условия для появления нижних миражей бывают в пустынях в утренние часы, когда приземные слои воздуха уже успели сильно нагреться, а ветер еще отсутствует. Вот тогда-то и возникают манящие утомленного зноем путешественника обманчивые картины живительных водоемов, которые исчезают по мере приближения к ним. В нашей стране подобные миражи наблюдаются в Казахстане и Поволжье. Одной из форм нижнего миража является так называемый дорожный мираж, который довольно часто в летнее время возникает на асфальтированных дорогах, сильно нагретых солнечными лучами. Наблюдателю кажется, что поверхность дороги на некотором расстоянии от него покрыта водой, в которой даже отражаются проходящие машины. Другой вид миража — верхний, когда нижний слой воздуха сильно охлажден и плотность резко падает с высотой. При таком состоянии атмосферы световые лучи искривляются выпуклостью вверх и приходят в глаз наблюдателю по наклонному направлению сверху вниз. В результате возникает изображение предмета, как бы висящее в воздухе. При особенно благоприятных условиях можно увидеть сильно увеличенные призрачные изображения предметов, в действительности находящихся далеко за линией горизонта. Именно таково происхождение Летучего Голландца — призрачного отражения кораблей, проплывающих вдали от места наблюдения. Поскольку резкое охлаждение прилегающих к поверхности моря слоев воздуха нередко предшествует наступлению бури, то неудивительно, что моряки, повстречавшиеся с Летучим Голландцем, зачастую вскоре после этого попадали в шторм. Такие совпадения производили на очевидцев, не знавших закономерностей световых явлений в атмосфере, сильное впечатление, надолго запоминались и в конце концов породили мистическую легенду о корабле-призраке. Похожий мираж, хотя и с другими "действующими лицами", наблюдается иногда на западном побережье озера Байкал… Тихая, непроглядная августовская ночь. Ни звука, ни огонька. Все замерло. В неподвижном воздухе застыли стволы деревьев, не слышно шелеста листьев. Теряется в черноте ночи ровная, словно зеркало, водяная гладь. Где-то там вдалеке, на расстоянии пятидесяти километров, — противоположный берег. Ничто не нарушает первозданную тишину сибирской ночи… И вдруг над водной поверхностью возникает странная картина. Примерно в километре от берега над озером появляется пассажирский поезд. Он идет прямо по воздуху на высоте нескольких метров над водой. Идет совершенно беззвучно — ни лязга буферов, ни стука колес. Отчетливо видны освещенные окна вагонов. В некоторых из них мелькают силуэты людей… Безмолвно проплывает по воздуху вагон за вагоном. И призрачный поезд исчезает в загадочной черноте ночи… Вероятно, вы уже догадались, что поезд, плывущий над озером, на самом деле всего лишь воздушный призрак поезда, проходящего по железнодорожному полотну, проложенному на противоположном, восточном, берегу Байкала. Иногда над озером видны не только поезда, но и электрические огни железнодорожных станций. Любопытно, что миражи и некоторые другие необычные оптические явления в атмосфере вызываются теми же самыми причинами, что и обычные, происходящие каждый день, такие, как приподнимание над горизонтом небесных светил или мерцание звезд. И в том и в другом случае причина одна и та же — преломление световых лучей в атмосфере. Но условия, необходимые для возникновения этих явлений, существуют в воздушной оболочке нашей планеты всегда, а условия, при которых возникают миражи, складываются довольно редко. Изучение закономерностей распространения световых лучей в земной атмосфере необходимо не только для естественного объяснения редких оптических явлений. Знание этих закономерностей имеет большое практическое значение. Поэтому проведение оптических исследований в воздушной оболочке нашей планеты и околоземном космическом пространстве занимает важное место в программе научных наблюдений на космических кораблях и орбитальных станциях… Итак, "необыкновенные" явления природы — это просто редкие явления, которые происходят не каждый день. И именно поэтому поражают воображение людей. На самом же деле подобные явления, как и любые другие, имеют вполне естественные причины. Естественные причины есть и у тех необычных и даже загадочных событий, с которыми человек иногда встречается в своей повседневной жизни.