НЕБЕСНАЯ СВЕТОТЕХНИКА
Вечером 8 июня над Москвой сияла двойная радуга – сравнительно редкое оптическое явление в атмосфере. Она была яркой и контрастной, наблюдалась по всему горизонту.
На фотографии видно, что в первой, более яркой дуге, порядок чередования цветов от синего к красному - снизу вверх, а во второй, менее яркой, - от красного к синему - снизу вверх. Небо под радугой гораздо ярче, чем над ней.
Солнце – на западе, близко к закату, его положение можно определить по теням домов. Мы смотрим на радугу, стоя спиной к солнцу.
Объяснение такой радуги известно в физике атмосферы. Отражение солнечных лучей от резкой границы между дождевой тучей и чистым воздухом определяется преломлением и отражением света в каплях воды. На рисунке показано, что в отражении первого порядка свет, падающий на каплю, преломляется на границе, отражается один раз и, вследствие дисперсии показателя преломления, выходит под разными углами для разных длин волн. В отражении второго порядка свет отражается внутри капли дважды, и преломление света на выходе имеет другой порядок следования цветов под разными углами. Яркая область под первой дугой обусловлена отражением света, близким к нормальному падению. Снимок сделан над пересечением Ленинского проспекта и улиц Удальцова и Новаторов, приблизительно в 20 час. 30 мин.
Этот снимок был показан ряду профессоров и сотрудников факультета, некоторые из них тоже обратили внимание на необычную радугу и брались за фотоаппарат, когда ее видели. Наиболее полное объяснение явления дал проф. В.А.Алешкевич, рисунок из лекций которого (с полным внутренним отражением в каплях) и приведен здесь. Объяснение и эмоциональное впечатление профессора Р.Н.Кузьмина также здесь приведено ниже.
профессор А.Э. Юнович
Я видел, как и другие люди, не одну красивую радугу, но та, которая запечатлена профессором А.Э. Юновичем, представляет не просто эстетическую удачу фотографа, но и научную ценность. Ракурс съемки не зависел, от автора. Ему, однако, повезло. Прекрасное время года весна, чистое небо, левая часть которого темно-синяя, правая - светлая. Спускается ночная мгла с запада на освещенный восток, что приводит к контрастам. Радуга через все небо и под ней современный город-Москва. Радуга возникла вследствие полного отражения и дисперсии (разложения) белого спектра лучей заходящего Солнца в дождевых каплях. Чем однороднее капли, тем четче линии радуги и ее границы. Трогает изображение вторичной радуги, которая повисла над основной. Цвета радуги чередуются таким же образом, как и в спектре при пропускании солнечных лучей через призму. Внутренняя область дуги окрашена в фиолетовый цвет, внешняя - в красный. Для вторичной дуги - наоборот. При этом светлые лучи всего спектра рассеиваются с наибольшей интенсивностью в направлении, образующем угол рассеяния около 420 к потоку солнечных лучей. Для вторичной дуги -520. Физик должен отметить, что геометрическое место точек радуги - дуга окружности конуса, вершина которого находится в плоскости объектива фотоаппарата, проходит через весь горизонт, но не образует полное полукольцо. Это связано с тем что А.Э. Юнович находился вечером на балконе своего дома, то есть на высоте, а не в плоскости горизонта. Радуга отразилась на востоке. Классика! Полная теория радуги еще не создана. Геометрические построения рассеяния лучей в одной капле являются правильными, но они не учитывают нелинейных эффектов, которые могут возникать в каплях не из чистой воды, а с примесями, с отклонением формы капель от сферической при движении и испарении и т.д. Можно поставить вопрос и рассеянии света на кластерных структурах в каплях. Огромное поле для научной деятельности физика-теоретика.
В санскрите и старославянских языках "Ра" означало божество, радость, реки Волга и Нил назывались в давние времена - Ра. Христиане воспринимают радугу с благодатью, посланием из рая,- "райская дуга": "Радуга-дуга, дай пирога!- Чего только не бывает на белом свете! Когда я написал эту заметку уже миновали: самый длинный день 21 июня и самый черный день 22 июня, начало Великой отечественной войны. Настал полдень 23 июня, так хотелось увидеть радугу, но в полдень в Москве увидеть радугу нельзя, так как высота полуденного солнца на широте Москвы в эти дни равна 57,50 .
профессор Р.Н.Кузьмин
Редколлегия Советского физика предлагает провести студентам, аспирантам и сотрудникам исследования по физике, а не только оптике замечательного природного явления - «Радуга". Достойные работы будут опубликованы, а победители получат награды.