ВЫПУСК 24

Н. Г. НОВИКОВА. «НЕОБЫКНОВЕННЫЕ» НЕБЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

ПОД РЕДАКЦИЕЙ проф. К. Л. БАЕВА ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА- 1952

ВВЕДЕНИЕ

Наблюдая природу, человек часто сталкивается с явлениями, на первый взгляд загадочными и непонятными. Таковы, например, явления красного снега и «кровавого» дождя, появление на небе одновременно трёх солнц и

«звёздный дождь», затмения Луны и Солнца.

Все такие явления в окружающей нас природе имеют свои закономерные причины. Однако в далёком прошлом, когда люди ещё не знали закономерностей окружающего их мира, многие природные явления казались им

«чудесными», сверхъестественными.

Не имея достаточных знаний об окружающем мире, не зная природы различных явлений и их взаимной связи, наши далёкие предки пытались объяснить непонятные им явления при помощи фантастических сверхъестественных сил. Бессильный перед многими стихийными силами природы, человек прошлого особенно страшился явлений, сильно поражающих его воображение, явлений редких и загадочных.

Не находя таким явлениям простого и естественного объяснения, люди думали, что здесь действуют какие-то небесные, божественные силы, считали эти явления «небесными знамениями».

Считалось, что такие «знамения» предвещают большие и неприятные события – войну, эпидемию, голод. Так рождалось суеверие.

Веру народных масс в «небесные знамения» поддерживала и укрепляла религия. Это позволяло легко скрывать истинные причины кровопролитных войн, голода и повальных болезней.

Постепенно, с развитием наших знаний о Земле, об окружающем нас мире были найдены действительные причины и объяснения всех «необыкновенных», то-есть «необъяснимых» и «чудесных», как многие думали раньше, явлений.

Все «необыкновенные» явления оказываются обыкновенными, естественными, научно объяснимыми. О том, как наука объясняет «необыкновенные» небесные явления, и рассказывается в нашей книге.

ПОЛЯРНЫЕ СИЯНИЯ

Наш рассказ о «необыкновенных» природных явлениях мы начнём с величественного явления природы – п о л я р н о г о или, как его иногда неправильно называют, с е в е р н о г о с и я н и я (называть полярное сияние северным неправильно потому, что полярные сияния наблюдаются не только у северного полюса Земли, но и у южного).
С этим замечательным явлением, разыгрывающимся временами на ночном небе, хорошо знакомы жители северных областей нашей Родины. Высоко в небе возникает небольшое светящееся пятно. Оно растёт, разливается по небу, становится всё ярче и ярче. Светлеет ночь. На тёмном небе полярной ночи загораются разноцветные переливающиеся дуги – красные, оранжевые, розовые. Вспыхивают пучки ярких, дрожащих лучей. В воздухе как бы висят переливающиеся цветами радуги огромные колыхающиеся занавеси.
«Сполохи играют»,– говорят северяне.
В феврале 1950 года большое полярное сияние было видно над Москвой. В течение нескольких часов на северном участке неба ярко светились две большие дуги – яркокрасная и светлозелёная. Дуги беспрерывно изменяли свою яркость и своё место, исчезали, появлялись вновь. Москвичи с большим интересом наблюдали это редкое для Москвы природное явление.
Грандиозная, появляющаяся внезапно, картина полярного сияния и незнание причин этого явления в прошлом вызывали у людей преклонение перед могущественными, неведомыми силами природы, укрепляли веру в божественные, чудесные явления, в «небесные знамения».
Часто величественные переливающиеся сияния на небе люди принимали за «небесные воинства». В одной из русских летописей, где описывается известное сражение Александра Невского с немцами на льду Чудского озера, летописец так и пишет:
«Се же слышах от самовидца и рече ми, яко видех полк божий на вьздусе, пришедше на помощь Александрови и
мнози видеша вернии полки божиа, помогающи Александру».
Современная наука, изучая окружающую природу, познавая закономерности и взаимосвязь различных явлений, находит им простое, естественное, научно правильное объяснение. Все «необыкновенные», то-есть редкие и необъяснимые на первый взгляд явления природы становятся ясными, объяснимыми, понятными. Наука изгоняет из природы «божественные» силы. Найдено научное объяснение и величественным полярным сияниям.

Первым учёным, изучавшим природу полярного сияния, был великий русский учёный М. В. Ломоносов сын рыбака-помора с Белого моря.
Наблюдая полярные сияния, Ломоносов определил высоту, на которой происходит это замечательное явление.
«Северное сияние нарочито порядочное...– писал он в одном из своих сочинений,– приметил я здесь в С.- Петербурге и сколько возможно было смерил...»
Ломоносов нашёл, что нижний край наблюдаемого полярного сияния находится примерно на высоте 150 километров от земной .поверхности.
Таким образом, было установлено, что явления полярного сияния происходят в высоких разреженных слоях атмосферы. Какие же силы вызывают это замечательное явление природы?
Ломоносов предположил, что причиной полярных сияний служат электрические разряды, происходящие в разреженных слоях воздуха. Ещё раньше, изучая проявления электричества, он нашёл, что в разреженном воздухе можно при известных условиях наблюдать электрическое свечение. Такое свечение Ломоносов называл «электрическим светом третьего рода». Ломоносов ставил специальные опыты. Он выкачивал из стеклянного шара воздух и пропускал через него электрический ток. В шаре появлялся «бледный и слабый свет»,
«...возбуждённая Електрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут,– писал учёный,– внезапные лучи испускает, которые во мгновение ока исчезают, и в то же почти время новые на их местах выскакивают, так что беспрерывное
блистание быть кажется».
Из этих опытов Ломоносов сделал смелое предположение: «...весьма вероятно,– писал он,– что северные сияния рождаются от происшедшей на воздухе Електрической силы. Подтверждается сие подобием явления и исчезания, движения, цвету и виду, которые в северном сиянии и в Електрическом свете третьего рода показываются».
Великий русский учёный в основном дал совершенно правильное объяснение природы полярного сияния. Теперь хорошо известно, что это явление действительно представляет собой свечение разреженного воздуха в высоких слоях атмосферы, возбуждаемого электрически заряженными частичками.
Дальнейшее изучение полярных сияний показало также, что они действительно происходят на очень больших высотах – от 80 – 100 до 800 – 1000 и более километров над поверхностью Земли.
Многие учёные после Ломоносова изучали проходимость электрического тока через разреженные газы.
Для опыта брались обычно запаянные с обоих концов стеклянные трубки. Воздух из такой трубки откачивался, и она заполнялась каким-либо разреженным газом – водородом, азотом, аргоном и другими. Электрический ток пропускался через трубку при помощи впаянных в неё специальных металлических пластинок – электродов. Как известно, воздух и другие газы при атмосферном давлении не проводят электричества; они являются так называемыми изоляторами. Но когда газ сильно разрежен, он становится проводником электрического тока. Такое явление и наблюдается в нашей трубке: стоит в ней создать разрежение газа, как в трубке между электродами образуется поток быстро летящих электрически заряженных частиц – э л е к т р о н о в , то-есть потечёт электрический ток. И тут же в трубке появляется мерцающее свечение. Это свечение – результат ударов быстро летящих электронов о частички разреженного газа, заключённого в трубке.
Разные газы светятся под действием электронов различно. Например, аргон даёт голубое свечение, трубка с пеоном светится красным светом.
Но что же вызывает грандиозное свечение воздуха в его верхних, разреженных слоях?
Оказывается, также (электрические заряженные (положительно и отрицательно) частицы; их выбрасывает из своих недр Солнце. Мощные потоки таких частиц падают на воздушную оболочку Земли и вызывают полярные сияния.
Наукой установлено, что особенно много заряженных частиц выбрасывается из областей так называемых
«солнечных пятен».
Связь «солнечных пятен» и полярных сияний на Земле была замечена уже давно. Дело в том, что количество пятен на Солнце, а также площадь, которую они занимают, не одинаковы в разные годы. В отдельные годы число пятен сильно уменьшается, а в другие – значительно возрастает.
Замечено, что солнечные пятна бывают особенно многочисленны через каждые одиннадцать лет. И замечательно – полярные сияния усиливаются и ослабевают также через каждые одиннадцать лет. В годы, когда на Солнце наблюдается наибольшее число пятен, полярные сияния особенно часты и мощны. Убывает число солнечных пятен – и полярные сияния наблюдаются реже.
Надо думать также, что Солнце оказывает влияние на полярные сияния и другим путём. Как известно, в состав солнечного излучения входят так называемые у л ь т р а ф и о л е т о в ы е л у ч и (это те самые лучи, которые вызывают загар кожи). Под действием этих лучей на больших высотах нейтральные атомы газов, входящих в состав воздуха, превращаются в электрически заряженные частицы – ионы. Такой процесс идёт в верхних разреженных слоях атмосферы непрерывно, и благодаря этому над Землёй существует область, хорошо проводящая электричество. Это так называемая и о н о с ф е р а . И именно здесь, в ионосфере, и играют сполохи, полярные сияния.
Наш земной шар представляет собою огромный магнит. Как и всякий другой магнит, он окружён м а г н и т н ы м с и л о в ы м п о л е м . Имеет земной магнит и своя магнитные полюсы – северный и южный.
Они находятся вблизи географических – северного и южного – полюсов Земли. Действие всем известного к о м п а с а – маленькой магнитной стрелки – и основано как раз на том, что наша Земля является большим магнитом. Магнитное силовое поле Земли действует на маленькую магнитную стрелку так, что она становится вдоль силовых линий земного магнитного поля – в направлении с е в е р – ю г .
Влияет магнитное поле Земли и на поток электрически заряженных частиц, идущий от Солнца; под действием этого поля поток электронов отклоняется к магнитным полюсам Земли – северному и южному. Вот почему полярные сияния и возникают близ полюсов.
Разноцветные дуги и пучки переливающихся лучей, которые мы видим на небе во время полярных сияний, связаны, очевидно, с направлением действия магнитных сил Земли. Благодаря непрерывным изменениям этих сил беспрерывно меняется, «играет», и свечение верхних слоев воздуха над Землёй.
Так объясняется загадка самого величественного природного явления – полярного сияния.
В наши дни на использовании открытого М. В. Ломоносовым свечения разреженных газов основано устройство газосветных ламп или, как их часто называют, «ламп дневного света». Эти замечательные лампы получают теперь всё большее применение.
Большая заслуга в создании «ламп дневного света» принадлежит нашим учёным школы акад. С. И. Вавилова Так наука не только объясняет непонятные явления природы, но и ставит добытые ею знания на службу
человеку.
НЕОБЫКНОВЕННЫЕ ДОЖДИ

Это «необыкновенное» природное явление было отмечено около трёхсот пятидесяти лет назад во Франции. В начале июля 1608 года в окрестностях маленького французского городка прошёл совершенно необычный дождь: капли дождя напоминали капли свежей крови!
Крупные тёмнокрасные капли «кровавого» дождя были видны всюду – на листьях деревьев, на стенах домов, на одежде людей. Перепуганные крестьяне не знали, как объяснить это невиданнее явление. Многие из них были уверены, что с неба падает настоящая кровь и ждали чего-то ужасного. Этим воспользовались церковники. Они объявили, что такой дождь предвещает жестокое наказание жителей за их грехи. Надо ждать «конца света».
Но вот дождь прошёл, и ни с кем ничего не случилось.
В истории известно немало и других случаев «кровавых» дождей, подобных дождю 1608 года. Жители многих европейских стран – Италии, Испании, Франции и др.– не раз наблюдали это необычное явление природы.
Так, например, обильный «кровавый» дождь выпал в марте 1813 года в Италии. Об этом событии сохранился подробный рассказ одного учёного:
«В течение двух суток ветер дул с востока, когда жители увидели приближающуюся со стороны моря густую тучу. В два часа пополудни туча закрыла окрестные горы и начала заслонять солнце; цвет её, сначала бледнорозовый, стал огненно-красным. Скоро город был закутан таким густым мраком, что в четыре часа в домах пришлось зажечь лампы. Народ, испуганный темнотою и цветом тучи, бросился молиться. Мрак продолжи усиливаться, и всё небо казалось состоящим из раскалённого железа. Загремел гром и качали падать крупные капли красноватой жидкости, которую одни принимали за кровь, а другие – за расплавленный металл. К ночи воздух очистился, гром и молния прекратились и народ успокоился».

Прошедший дождь оставил жёлто-коричневые пятна, в которых с помощью лупы была обнаружена красноватая пыль.
В прошлом столетии было отмечено более 20 случаев подобных дождей.
Ещё более необычны «дожди» из раков, сельдей, лягушек. Жителям Дании, Норвегии, Шотландии хорошо знакомы такие «дожди». Нередко из воздуха вместе с каплями обыкновенного дождя падают многие тысячи рыб! Последний такой «дождь» прошёл совсем недавно – летом 1949 года в одном из районов Новой Зеландии. В 19 километрах от морского берега во время ливня из воздуха
падали тысячи мелких морских рыб.
В 1933 году необыкновенный «дождь» из морских медуз прошёл на Дальнем Востоке – в районе села Кавалерово, расположенного в 50 километрах от побережья Тихого океана.
В прежнее время причина всех таких «дождей» быта неизвестна. «Кровавые» дожди сильно пугали людей.
Церковники, пользуясь каждым таким случаем, старались убедить людей в том, что такие дожди посылаются богом за
грехи и предвещают голод, болезни, войну.
Теперь причина необычных «дождей» хорошо известна.
В природе наблюдают иногда сильнейшие ветры – у р а г а н ы , а также воздушные вихри особого рода – с м е р ч и . При урагане ветер дует нередко со скоростью 50 – 60 метров в секунду по кругу, поперечник которого достигает сотен километров. В то же время этот клубок ветров мчится вперёд, производя разрушения на своём пути. В смерче воздух также кружится с бешеной скоростью по спирали; но поперечник этой спирали составляет всего десятки и сотни метров. Скорость ветра внутри смерча достигает подчас 100 метров в секунду! Одновременно смерч, как и ураган, несётся вперёд. Смерчи сопровождаются грозами1.
И вот, бывает так, что ураган поднимает в воздух где-нибудь в пустынной местности массу красноватой пыли (а такой пыли много, например, в Северной Африке) и несёт её с собой подчас добрые сотни километров, пока эта пыль, смешавшись с каплями дождя, не выпадет где-нибудь в населённом месте, порождая страх и недоумение людей. Именно так и происходило дело в Италии в марте 1813 года.
Причина «кровавого» дождя 1608 года была ещё необычнее. Как было установлено одним из очевидцев этого явления, капли «дождя» были жидким помётом бабочек, массы которых были принесены ветром. Эти бабочки, занесённые вместе с тучей, и оставляли всюду свои следы, так похожие на капли крови.
В других случаях такие необыкновенные «дожди» вызываются смерчами. Воздух внутри этих вихрей благодаря вращению всегда сильно разрежен. Поэтому, когда смерч идёт по воде или по земле, он вбирает в себя все достаточно лёгкие предметы. Именно таким путём и поднимаются высоко в воздух раки, медузы и рыбы из моря или лягушки из болота. А позднее, когда смерч теряет свою силу, они падают где-нибудь на суше на головы изумлённых людей.
Часто бывает и так – смерч всасывает в себя застоявшуюся воду какого-нибудь болотца, полную мельчайших растений и животных красного или красноватого цвета; такая вода имеет красноватую, «ржавую» окраску, и если она позднее выпадет где-то в виде дождя, то капли этого дождя будут напоминать кровь.
На Севере наблюдают иногда также красный «кровавый» снег. Обычно такой снег появляется неожиданно, за одну ночь, и своим появлением нередко сильно пугает невежественных людей. Между тем и это явление легко объясняется.
Среди мельчайших, одноклеточных растений известна водоросль красного цвета, которая не боится холода и успешно размножается даже на снегу. Называется она первопузырник. Размножается первопузырник чрезвычайно быстро. Стоит, например, ветру занести несколько зародышей первопузырника вечером на снег, как к утру первопузырник закроет поверхность снега на большой площади; снег покраснеет!
Так просто объясняются различные необычные «дожди». Как вы видите, эти «необыкновенные» явления вызываются обыкновенными причинами.
ОТЧЕГО БЫВАЕТ НА НЕБЕ РАДУГА

Кто не видал радуги? Это красивое небесное явление наблюдается при дожде и всегда привлекает наше внимание. Часто думают, что яркая многокрасочная радуга появляется лишь перед окончанием дождя. Это неверно. Нередки случаи, когда радуга появляется и перед началом дождя. Можно наблюдать радугу и независимо от дождя. Посмотрите, например, на брызги воды у фонтана, освещенные солнцем, и вы заметите в них маленькую радугу, подобную небесной. Чтобы увидеть такую радугу, надо встать спиной к солнцу.
В прежние времена, когда люди ещё очень мало знали об окружающем их мире, радугу считали «небесным знамением». Так, древние греки думали, например, что радуга – это улыбка богини Ириды.
Попытки научно объяснить явление радуги жестоко преследовались церковниками. В начале XVII века был отлучён от церкви и приговорён к смертной казни учёный Доминис, который пытался объяснить радугу естественными причинами. Он умер в тюрьме, не дождавшись казни, но труп его был всё-таки предан казни и сожжён!
Правильное научное объяснение радуги было дано после того, как была разгадана природа белого света.
Около трёхсот лет назад чешский учёный Марк Мария открыл, что белый солнечный свет является светом сложным. Марци приготовлял различные гранённые стёкла и наблюдал, как через них проходит солнечный свет. Однажды Марци взял для опыта кусок стекла в виде клина – с т е к л я н н у ю п р и з м у – и поставил её на пути тонкого луча солнечного света в тёмной комнате. Результат был неожиданный: на стеке комнаты, там, где должен был упасть солнечный луч, прошедший через стеклянную трёхгранную приему, появилась многоцветная радужная полоса. Она была подобна небесной радуге – различные цвета в полоске на стене располагались в том же порядке, что и в небесной радуге, переходя друг в друга: за красным цветом шёл оранжевый, затем желтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый.
Марци понял, что белый свет – это свет сложный; при определённых условиях он разлагается на многие цветные лучи, образуя радужные полосы2.
Позднее английский учёный Ньютон объяснил, почему стеклянная призма разлагает белый свет. Оказывается, солнечные лучи, проходя через призму, отклоняются от своего первоначального направления, они, как говорят,

бури».
1 Подробнее об этих атмосферных явлениях см. брошюру в серии «Научно-популярная библиотека» Гостехиздата Н. В. Колобков «Грозы и

2 Подробнее о спектральных цветах см. брошюру С. Г. Суворова «О чём говорит луч света» в серии «Научно-популярная библиотека»
Гостехиздата.
п р е л о м л я ю т с я . При этом различные цветные лучи, входящие в состав белого света, преломляются в призме по- разному – одни больше, другие меньше. Меньше всего преломляются красные лучи, сильнее всего – фиолетовые. Благодаря различному преломлению цветные лучи и становятся видимы, когда белый солнечный луч пройдёт через призму.
Призма как бы разделяет цветные лучи друг от друга. В других стёклах, например в обычном оконном, цветные лучи преломляются одинаково, и мы видим поэтому тот же белый свет.
Многоцветную полосу разложенного белого света называют с п е к т р о м .

То, что белый свет состоит из разноцветных лучей, доказывается и таким опытом. Картонный круг разделён на семь частей, как показано на рисунке 4, и части покрашены в основные спектральные цвета. Если такой круг быстро вращать, то разноцветные полоски сливаются в одно беловато-серое пятно. Получается это по той причине, что зрительные впечатления от различно окрашенных частей крута, попадая на сетчатку глаза, накладываются при быстром вращении круга одно на другое, и, таким образом, как бы смешиваются между собою. Сероватым, а не чисто белым мы видим такой крут потому, что очень трудно покрасить отдельные части крута так, чтобы они в точности соответствовали спектральным цветам природной радуги. После открытия спектральных цветов стало ясно, что и в небесной радуге мы наблюдаем солнечные лучи, разложенные в спектр.
Но каким же путём это происходит в природе? Что адесь заменяет стеклянную призму?

Оказывается, радуга возникает в тех случаях, когда лучи Солнца преломляются и
отражаются в каплях дождя. Вот как это происходит в простейшем виде. Лучи солнечного света падают на каплю воды в месте / (рис. 5). Входя в каплю, они изменяют своё направление, преломляются и три этом разлагаются на цветные лучи. Цветные лучи, пройдя через каплю, отражаются от её внутренней противоположной части (в месте 2) и снова проходят через каплю воды. Выходя из капли в месте 3, цветные лучи преломляются ещё раз и попадают в глаз наблюдателя. При этом, как и в стеклянной призме, более всего отклоняются от своего первоначального направления фиолетовые лучи
видимого спектра, а менее всего – красные. Такое преломление лучей солнечного света происходит одновременно во множестве капель.

Чтобы увидеть радугу, наблюдателю надо стоять между Солнцем и каплями дождя, в которых происходит преломление солнечных лучей, и спиной к Солнцу. Так как цветные лучи выходят из капли под разными углами, то ясно, что от каждой капли в глаз наблюдателя может попасть лишь один какой-либо цветной луч. Остальные лучи, идущие из той же капли, наблюдатель не увидит, они пройдут мимо его глаза – выше или ниже.
От самых верхних капель, преломлённые лучи от которых ещё увидит наблюдатель, будут падать в глаза
наблюдателя лишь красные лучи – ведь они отклоняются при преломлении меньше всех. От капель, лежащих ниже, в глаз будут попадать уже оранжевые лучи. Капли, лежащие ещё ниже, пошлют в глаза наблюдателя уже жёлтые лучи, и так далее – до фиолетовых включительно.
Лучи, отражаемые соседними каплями, сливаются и таким образом наблюдатель видит ряд цветных полос – от верхней красной до фиолетовой нижней.
Но почему же мы видим радугу в виде дуги? И это объясняется довольно просто. Соедините мысленно Солнце со всеми точками, лежащими, скажем, на красной полосе радуги, вы получите ко«усообразную поверхность, ось которой проходит через глаз наблюдателя (рис. 6). Каждая капля на этой поверхности находится в одинаковом отношении как к Солнцу, так и к наблюдателю. Поэтому от всех этих капель в глаз наблюдателя и попадают одни красные лучи. Сливаясь, они и дают красную дугообразную линию. Такую же линию, но оранжевую, образуют дождевые капли, находящиеся ниже, и так далее.
Так образуется радуга, которая видна до тех пор, пока дождевые капли падают достаточно часто и равномерно.
Яркость радуги зависит от количества капелек воды в воздухе и от их размеров. Установлено, что чем крупнее капли, тем ярче радуга. Вот почему радуга особенно ярка во время кратковременного летнего дождя, когда на землю выпадают частые крупные капли. Замечено также, что в зависимости от величины капелек изменяется и вид радуги – меняется яркость и ширина её отдельных полос. Так, капли диаметром от 0,5 до 1 миллиметра дают радугу с яркими фиолетовой и зелёной полосами и с очень слабой голубой полосой. Когда размеры капелек значительно меньше, в

радуге мало заметна красная полоса,

а более выделяется жёлтая. Например, капельки диаметром в 0,1 долю миллиметра и несколько меньше дают яркую красивую радугу, несколько более широкую, чем обычно, в которой чистого красного цвета нет совсем. Если в радуге ясно заметна белая полоса, то это означает, что величина капель дождя не превышает 0,03 доли миллиметра.
Вообще, чем меньше величина капелек воды, дающих явление радуги, тем белесоватее оттенки радужных цветов, а также тем шире радужная полоса.
Таким образом, по виду радужных полос на небе можно определять величину дождевых капель.
Мельчайшие капельки воды, образующие туман и облака, радуги уже не дают.
Когда Солнце находится на горизонте, мы видим радугу в виде полного полукруга. По мере подъёма Солнца радуга постепенно уменьшается в размерах,
опускаясь к горизонту. Когда Солнце поднимается над горизонтом выше 42 градусов, радуга уходит за горизонт (градус
– единица измерения дуг окружностей; дуга в один градус – 1/360 часть окружности; диск Луны, для примера, равен 1/2 градуса). Поэтому-то летом в полдень радуги и не бывает видно. Во второй половине дня, при заходе Солнца, снова можно увидеть радугу.
Таким образом, с земли нельзя увидеть радугу более чем в половину окружности. Но если подняться над землёй, то можно увидеть и почти полный круг радуги.

Чаще всего мы видим одну радугу. Однако нередки случаи, когда на небе появляются одновременно две радужные полосы, расположенные одна над другой (рис. 7). При этом у другой радуги цвета полос располагаются в обратном порядке – верхняя часть дуги имеет фиолетовую окраску, а нижняя – красную.
Причина этого явления также установлена. Двойная радуга объясняется тем, что солнечные лучи дважды отражаются в каплях, находящихся выше капель, дающих обычную радугу. Таксе двойное отражение света в капле воды изображено на рисунке 8. Сравнивая простое отражение света в капле (см. рис. 5) с двойным его отражением, нетрудно установить, что если при простом
отражении в глаз попадает красный луч, то при двойном отражении наблюдатель увидит фиолетовый луч.

Схема образования двойной радуги показана на рисунке 9.
Так как при двойном отражении в капле теряется больше света, яркость второй радуги всегда меньше, она выглядит бледнее.
Наблюдают, правда, довольно редко, и ещё большее число радужных небесных дуг – три, четыре и даже пять одновременно!
Это интересное явление наблюдали, например, ленинградцы 24 сентября 1948 года, когда во второй
половине дня среди туч над Невой появилось четыре радуги.

6

Такое явление происходит благодаря тому, что радуга может возникать не только от прямых солнечных лучей; нередко она появляется и в отражённых лучах Солнца. Это можно видеть на берегу морских заливов, больших рек и озёр. Многократные радуги, наблюдаемые на небе одновременно, и вызываются часто этой причиной. Три-четыре такие радуги – обыкновенные и отражённые – опоясавшие небо, создают подчас очень красивую картину.
Так как отражённые от водной поверхности лучи Солнца идут снизу вверх, то радуга, образующаяся в этих лучах, может выглядеть иногда совершенно необычно: «вверх ногами»(рис. 10).
И, наконец, расскажем о лунной радуге. Обычно думают, что радуга бывает только днём. На самом деле радуга бывает и ночью, правда, всегда
более слабая, и наблюдается она весьма редко. Увидеть такую радугу можно после ночного дождя, когда из-за туч выглянет Луна. Радуга появляется на небе в стороне, противоположной Луне.
ГАЛО И ВЕНЦЫ

Много самых различных суеверных предрассудков было связано в прошлое время с появлением на небе окрашенных светящихся к р у г о в , л о ж н ы х с о л н ц , п о л о с и к р е с т о в . Все эти явления, которые носят название г а л о , или г а л о с ы , чрезвычайно сильно действовали на воображение людей. Причина этих небесных явлений долго была неизвестной, все они считались чудесными. Невежественные люди видели в них «небесные знамения», знаки божьей воли. Каждое появление на небе ложных солнц, светящегося креста и пи столба историки прошлых веков связывали с каким-либо событием в жизни страны – с войной, с эпидемией, со смертью короля.
В наши дни наука даёт таким явлениям правильное объяснение. Однако и теперь, глядя на появляющиеся временами на небе различные, порой совершенно необыкновенные, световые явления, даже непредубеждённый человек, далёкий от суеверия, приходит в изумление: как может такое получаться?
И действительно, формы световых небесных явлений – гало – нередко способны вызывать изумление.
Вот какое, например, изумительное по своей форме сложное гало наблюдали в Петербурге 29 июня 1790 года.
Около восьми часов утра вокруг Солнца появились два радужных круга, один больше, другой меньше; сверху и снизу к ним примыкали яркие полудуги, похожие на широкие рога (рис. 11). Солнце и радужные круги пересекала белая полоса, параллельно горизонту опоясывающая небо. В местах пересечения этой полосы с малым радужным кругом сияли два ложных солнца; их стороны, обращенные к Солнцу, были красны, а от противоположных сторон тянулись длинные светящиеся хвосты. Три таких же пятна были видны и против
Солнца – на белой полосе. Шестое очень яркое пятно блестело на малом радужном круге выше Солнца!

Всё это держалось на небе около пяти часов. Описанное сложное гало – большая редкость.
Гораздо чаще на небе как днём, так и ночью – при свете Луны – появляются эти же светящиеся фигуры, но в отдельности – один светящийся радужный круг, одна светлая полоса или дуга, ложные солнца. Реже наблюдают такие формы гало, как светящиеся столбы и кресты.
Какова же причина этого причудливого,
«необыкновенного» явления природы?
Гало наблюдается на небе, когда Солнце или Луну закрывают полупрозрачные облака – перисто-слоистые или перисто-кучевые. Высота этих облаков обычно составляет 5 – 6 километров, и они состоят из мельчайших кристаликов льда, плавающих в воздухе.
Не всякие перистые облака дают яркое, хорошо заметное гало. Для этого нужно, чтобы облака были не слишком плотны, и в то же время в воздухе имелось достаточное количество ледяных кристаликов.
Образование гало происходит благодаря преломлению и отражению света в этих кристаликах.
Образование гало возможно и на чистом, безоблачном небе. Это происходит в тех случаях, когда в атмосфере достаточно много кристаликов льда, как отдельных элементов, без облачного образования.
Кроме того, для образования яркого гало, необходимо, чтобы ледяные кристаллы имели правильную форму. Основной формой таких правильных кристаллов является прямая шестигранная призма. Правильная форма этих шестигранников получается, когда кристаллы льда образуются не очень быстро.
Луч света, проходя через правильный шестигранник, испытывает в нём преломление. Если такой шестигранник поворачивать вокруг своей оси, то световой луч, входя в одну из граней кристалла, будет выходить из других его граней под разными углами. Среди этих углов имеется некоторый наименьший угол, который при вращении шестигранной призмы изменяется сравнительно медленно. Благодаря этому из множества кристаликов, плавающих в воздухе во
всевозможных положениях и вращающихся при своём медленном падении, наиболее освещенными будут нам казаться те кристаллы, которые находятся в положении, дающем наименьшее отклонение лучей света; только от этих кристаликов наш глаз будет воспринимать преломлённые в них лучи. Такие кристалики, как показывает расчёт, располагаются на небе как бы на некотором определённом расстоянии вокруг Солнца. В этом месте небо и будет казаться нам сильно освещенным – на небе появляется светящийся круг – гало.

Видимый радиус этого круга – около 22 градусов, то-есть наблюдатель видит радиус этого круга под углом в 22 градуса.
Проходя через призму, световой луч, как мы знаем, не только преломляется, но и разлагается на свои составные части – цветные лучи, благодаря их различному преломлению в призме. Поэтому светлое кольцо вокруг Солнца будет окрашено в радужные тона – внутренняя часть этого круга бывает окрашена красным, а наружная – синеватым цветом. Внутри круга небо кажется темнее.
Такой же круг, но менее резкий, можно видеть и ночью, вокруг Луны (рис. 12).
Реже наблюдают другое гало – круг, радиус которого мы видим на небе под углом 46 градусов. Он образуется от преломления света в ледяных кристаллах между их боковыми гранями и основаниями, составляющими угол в 90 градусов.
Чаще всего, однако, в том и другом случаях бывает виден не весь круг, а лишь отдельные его части, например, верхняя часть круга.
Так образуются гало – круги.
Гало – ложные солнца – появляются на небе, когда Солнце находится невысоко над горизонтом. Они располагаются на одной высоте с Солнцем, обычно
на угловом расстоянии в 22 и 46 градусов и значительно реже на расстоянии 90 и 180 градусов.
Установлено, что такие гало образуются в случае, когда оси взвешенных в воздухе кристаликов льда располагаются не беспорядочно, а вертикально и горизонтально.
Ложные солнца нередко бывают очень яркими. Поэтому-то в истории и сохранились рассказы о нескольких солнцах, появляющихся на небе.
Ложные солнца – явление довольно частое. В Сибири светлые пятна около Солнца называют «пасолнцами», там к ним привыкли, и никаких суеверных страхов они не вызывают.
Таковы основные формы гало, связанные с преломлением света.
Интересные световые явления связаны также с о т р а ж е н и е м света от кристаллов льда.
Так, наблюдается гало в виде круга в 22 градуса на снегу. Он образуется благодаря отражению лучей Солнца от кристаликов льда, покрывающих поверхность снега.

Временами в воздухе возникает яркий вертикальный столб (рис. 14) длиной до 40 градусов, стоящий над Солнцем или Луной. Это явление наблюдают, когда
Солнце или Луна находятся у горизонта – выше или ниже его на несколько градусов.
Возникновение таких столбов также связано с отражением лучей от ледяных кристаллов, плавающих в атмосфере. Такое отражение может быть как обыкновенным, от передних граней призм, так и внутренним, от поверхностей задних граней (в направлении падения лучей света).
Вспомните, как изображение Луны, Солнца, да и любого другого источника света, отражаясь от поверхности воды, подёрнутой рябью, кажется нам сильно растянутым в длину благодаря отражению в волнах. Такое же явление отражения происходит при известных условиях и в воздухе, где роль отражателей выполняют мелкие кристалики льда.
Как показывают опыты и расчёты, это наблюдается при отражении света от горизонтальных граней ледяных кристаллов, плавающих в воздухе.
Нередко бывает и так, что светящийся столб тянется от Солнца кверху и книзу.
Зимою, в сильные морозы, можно видеть два столба
– по обе стороны Солнца. Такие столбы – части дуг гало – круга, который весь не виден.
Благодаря отражению появляется и горизонтальная светлая полоса, опоясывающая небо. Здесь лучи света отражаются от вертикальных граней плавающих в воздухе ледяных кристаллов.
И, наконец, так же нетрудно объяснить явление светящихся крестов, вызывающих и сейчас у суеверных людей тревогу.
Кресты образуются, когда светящиеся вертикальные столбы – части дуг гало-круга – пересекают видимую у Солнца часть горизонтального круга. В других случаях возможно пересечение светового столба, поднимающегося над Солнцем, с верхней частью радужного круга.
Все описанные формы гало чаще наблюдаются в странах с холодным климатом.
Советский учёный А. П. Моисеев, начиная с 1917 года, изучает различные гало, появляющиеся в районе Москвы. Он установил, что некоторые формы гало появляются на московском небе очень часто. Например, гало в виде круга видно каждый год в среднем 110 раз! Чаще всего оно появляется в летние месяцы.
Нередкое явление в наших местах и ложные солнца. По наблюдениям А. П. Моисеева, их можно видеть в среднем 25 раз в год и чаще всего зимою. Во многих случаях светлые пятна не уступали в яркости Солнцу.
Сложные формы гало наблюдаются значительно реже; за 25 лет А. П. Моисеев их видел 109 раз, из них 43 раза зимою.
Учёный установил, что существует определённая зависимость числа галосов от числа солнечных пятен.
Другим оптическим явлением в атмосфере, на которое издавна люди обращали своё внимание, служат в е н ц ы , появляющиеся в туманные дни и ночи вокруг Луны, Солнца, а иногда и вокруг ярких звёзд. Наблюдаются они и тогда, когда Солнце и Луна закрываются тонкой пеленой облаков.
Венцы также имеют радужную окраску. Но цвета здесь располагаются в обратном порядке (в сравнении с гало): внутренняя часть его окрашена в голубоватый цвет, а наружная – в красный. Иногда между ними можно видеть желтоватый цвет.
Часто к такому венцу примыкают добавочные цветные кольца.
Размеры венцов различны. Нередко они почти сливаются с Луной или Солнцем, в других случаях – от стоят от них на несколько градусов.
Причиной появления радужных венцов вокруг небесных светил служит явление так называемой д и ф ф р а к ц и и света. Оно заключается в том, что лучи белого света при известных условиях о т к л о н я ю т с я от своего прямолинейного пути и разлагаются при этом на цветные лучи. Так бывает, например, когда свет проходит через мельчайшие отверстия. Это можно наблюдать на простых опытах. Посмотрите на источник света через перо птицы и вы увидите радужные круги: лучи света, проходя через тончайшие щели пера, будут давать диффракцию. Такое же явление можно видеть, если через лист чёрной бумаги, в котором проделано много мельчайших отверстий, смотреть на Солнце.
Как же происходит диффракция света в воздухе?
Диффракция света в воздухе наблюдается, когда лучи света проходят между теми мельчайшими капельками воды или кристаликами льда, из которых состоят облака.
Если облако состоит из капелек воды, венцы не так ярки. Красивые радужные венцы наблюдают лишь при облаках, состоящих из маленьких кристаликов льда.
Чтобы венец образовался, необходимо также, чтобы размеры капелек воды и кристаликов льда в облаке были приблизительно одинаковы.
Чем крупнее капельки и кристалики в облаке, тем меньше размеры венцов. Поэтому, когда в облаке про<-исходит постепенное увеличение капелек воды или кристаликов льда, венец делается всё меньше и, наконец, становится незаметным.
Теперь выросшие кристалики льда могут дать гало.
Образование радужного венца вокруг источника света – лампочки – можно нередко наблюдать в помещении, где в воздухе много пара, например, в жарко натопленной бане.
Все оптические явления в атмосфере изучает наука – а т м о с ф е р н а я о п т и к а . В этой области успешно работают советские учёные. Изучая различные явления, связанные с прохождением света в атмосфере, они не только дают им научно правильное, материалистическое объяснение, но и используют добытые знания для дальнейшего развития науки, для научного предвидения различных состояний погоды.
Так, наблюдение венцов помогает определять величину кристаликов льда и капель воды, из которых образуются различные облака. А это позволяет, в свою очередь, полнее изучить жизнь облаков.
Наблюдение венцов и гало даёт также возможность научного предсказания погоды.
Так, если появившийся венец постепенно уменьшается, что говорит о том, что капельки и кристалики в облаке увеличиваются, значит, можно ожидать осадки. Увеличение венцов, наоборот, предвещает наступление сухой, ясной погоды.
Летом этот вид гало появляется при сухой погоде.
МИРАЖИ

Мы познакомились с «необыкновенными» оптическими явлениями, связанными с прохождением света в высоких слоях атмосферы.
Но игра света происходит и в самых нижних слоях воздуха, у поверхности земли.
Мы привыкли считать, что в чистом воздухе свет распространяется строго прямолинейно. В действительности это далеко не так. Окружающий нас воздух не является однородной средой, он состоит из слоев различной плотности. Благодаря этому луч света, идущий к наблюдателю от далёкого предмета, всегда искривляется.
Здесь происходит знакомое нам явление преломления света при переходе из одной среды в другую, с той, однако, разницей, что при переходе светового луча из слоя с одной плотностью в слой более или менее плотный – не происходит такого резкого преломления, какое мы наблюдаем, например, на границе в о з д у х – в о д а ; луч света искривляется в воздухе постепенно. Объясняется это тем, что рядом лежащие слои воздуха никогда не имеют резкой границы по плотности.
Искривление луча света в атмосфере Земли называют з е м н о й р е ф р а к ц и е й .
С этим явлением мы встречаемся повседневно. Благодаря рефракции света все отдалённые предметы кажутся нам немного выше и немного ближе, чем они есть на самом деле. Не замечаем этого явления мы лишь потому, что таким образом видим все далёкие предметы.
По этой причине мы видим Солнце и Луну уже после того, как они уйдут за горизонт, ещё несколько минут. В средних широтах продолжительность дня благодаря этому увеличивается на 10 – 15 минут. Этот последний пример – случай рефракции астрономической.
Обычно рефракция света в атмосфере даёт лишь небольшие отклонения видимых предметов и потому не замечается. Но бывает и иначе. В силу различных причин, плотность воздуха в нижних слоях, граничащих друг с другом, бывает иногда резко различна. И тогда нередко далёкие предметы начинают нам казаться сильно видоизменёнными – перевёрнутыми, изуродованными, увеличенными или уменьшенными до неузнаваемости. Возникает поразительное явление так называемого м и р а ж а или м а р е в а .
В истории известно большое число описаний различных миражей.
Одно из первых описаний этого замечательного оптического явления было дано ещё в древнем мире, около двух тысяч лет назад:
«В Африке происходят удивительные вещи. В некоторые времена года, особенно при полном отсутствии ветра, в воздухе показываются изображения различных зверей, неподвижных и движущихся. То эти звери как будто бегут от зрителей, то сами его преследуют: все они страшной величины, так что пугают тех, кто не привык к таким зрелищам. Когда они настигают зрителя, то окружают тело как бы холодным туманом. Путешественники очень пугаются этого явления, а местные жители не обращают на него никакого внимания».
Мираж – частое явление в пустыне. Кто не слыхал рассказов о том, как впереди каравана путешественников, на горизонте, появляется большое озеро. Уставшие люди и верблюды ускоряют ход. Но проходит немного времени, и далёкое призрачное озеро исчезает. Это был мираж.
Иногда рефракция света в атмосфере, подобно кривому зеркалу, даёт настолько искажённое изображение далёких предметов, что в воздухе появляются совершенно фантастические картины.
Неожиданные и диковинные видения – порождение игры света в атмосфере – укрепляли у людей прошлого времени веру в сверхъестественные силы. Невежественные, суеверные люди считали, что мираж – это проделки духов воздуха, издевающихся над уставшими путниками. В других случаях, когда в воздухе отражалась какая-то красивая фантастическая картина, люди думали, что они видят отражения небесного рая.

Во многих восточных сказках рассказывалось о злой фее Моргане, которая любит дразнить людей. Именно она показывает усталым путешественникам в знойной пустыне сначала город, затем озеро, манящие деревья, бесследно исчезающие, когда люди подходят к ним ближе. Отсюда до наших дней меняющийся мираж зовут «ф а т а - м о р г а н о й » («фата-моргана» и значит фея Моргана).
Каким же образом возникают в атмосфере воздушные призраки-миражи? Как объясняются такие явления наукой?
Известно, что плотность воздуха сильно изменяется при изменении температуры – при нагревании воздух расширяется и делается менее плотным, при охлаждении воздух сжимается и делается более плотным.
Представим себе пустынную каменистую местность в жаркий летний день. Раскалённые песок и камень отдают своё тепло воздуху, лежащему у поверхности земли. В результате нижние слои атмосферы очень сильно нагреваются и становятся значительно менее плотными, чем её вышележащие слои. Как же в таком воздухе пойдут лучи света от далёких предметов? А вот как (см. рис. 15).

Луч света, идя к наблюдателю, будет проходить через слой воздуха различной плотности. Переходя из более плотных слоев к менее плотным, он будет сильно искривляться в сторону более плотного слоя. Такое искривление может дойти до того, что луч света как бы отразится от нижнего слоя воздуха – пойдёт снова кверху – в более плотный слой воздуха и попадёт в глаз наблюдателя. Таким образом, всё дерево, нормальное изображение которого наблюдатель будет видеть сквозь верхние слои воздуха, отразится помимо того ещё «вверх ногами» в нижних слоях и будет видимо наблюдателем в таком положении.
При этом часто можно видеть также изображение водной поверхности, в которой как бы и отражаются деревья, кустарники, камни.
В действительности – это обратное изображение неба, которое и создаёт впечатление блестящей поверхности большого озера.
Это – явление так называемого н и ж н е г о м и р а ж а . Оно возникает, как мы уже сказали, в случае, когда слои воздуха, лежащие у земли, нагреты значительно сильнее вышележащих. Такой мираж виден, когда наблюдатель находится на большом расстоянии от предмета и располагается на незначительной высоте.
В летнее время нижний мираж часто наблюдается на асфальтированных и гудронированных дорогах,
сильно нагревающихся Солнцем. Гладкая матовая поверхность дороги кажется вдали как бы политой водою и отражает далёкие предметы.
Нередко воздушные призраки при нижнем мираже принимают гигантские, искажённые формы.
Рано утром, когда нижние слои воздуха ещё остаются сильно охлаждёнными от соприкосновения с землёй, верхние слои оказываются более тёплыми. Это явление, называемое т е м п е р а т у р н о й и н в е р с и е й , вызывает
иногда явление в е р х н е г о м и р а ж а . На рисунке 16 показана схема такого миража.
При явлении верхнего миража наблюдают как прямое изображение предмета, так и опрокинутое изображение его, висящее в воздухе. Бывают также случаи, когда в воздухе виден д в о й н о й в е р х н и й м и р а ж – прямое и перевёрнутое изображения вместе. Такое явление наблюдается, когда в воздухе имеется неравномерное распределение слоев воздуха различной плотности.

Температурные инверсии (слово «инверсия» означает
«перестановка») наблюдают часто на севере, в зимнее и весеннее время, когда южные ветры приносят тёплый воздух. При этом нижние слои воздуха будут охлаждаться снежным покровом, а верхние будут оставаться тёплыми. Поэтому верхний мираж особенно часто можно видеть в полярных странах, а также над морем, где нижние слои часто холоднее верхних. В этом случае лучи, проходя атмосферу, сильно изгибаются вниз, и мы видим вверху, над действительным изображением ледяной горы или корабля, их воздушных двойников, зеркально отражённых более нагретыми слоями воздуха (рис. 17).
Известны случаи, когда при явлении верхнего миража люди видят в воздухе целый город, отражённый «вверх ногами», сверкающий огнями. Такая замечательная картина наблюдалась в 1869 году в Париже при свете Луны – в небе были ясно видны изображения многих улиц и зданий этого города (рис. 18).
На море очевидцы видят при верхнем мираже изображения далёких островов и кораблей, которые находятся под горизонтом.

«Я так отчётливо видел в бинокль контуры и оснастку корабля,– писал один полярный путешественник,– что не колеблясь признал его за корабль моего отца. Впоследствии, сравнивая наши лоции, мы убедились, что были на расстоянии пятидесяти пяти километров друг от друга», то- есть они не могли видеть друг друга.
В прошлые века среди моряков существовала легенда о «Летучем голландце» – корабле, на котором, якобы, плавали мертвецы. Встреча с этим судном считалась у суеверных матросов большой бедой – она означала кораблекрушение. Конечно, корабль с мертвецами мог быть не чем иным, как выдумкой. Однако многие моряки не раз рассказывали, что они встречали такой корабль. Он плыл прямо на них, не отвечая на сигналы, совершенно безмолвный и затем внезапно исчезал в тумане.
Весьма вероятно, что такие рассказы, да и вся легенда о «Летучем голландце» являются результатом виденных моряками верхних миражей.
В летнее время можно наблюдать ещё один вид
миража – б о к о в о й . Он происходит в слоях воздуха, находящихся у сильно нагретой солнцем стены. Здесь стена играет роль нагретой почвы. Слой воздуха, прилегающий к стене, нагрет сильнее и менее плотен. Рядом лежащий слой
– более плотный. На границе этих слоев и наблюдается отражение световых лучей. Если встать близко к такой стене и смотреть вдоль неё, то можно увидеть двойное – прямое и отражённое – изображение предметов, находящихся недалеко от стены.
Боковой мираж может быть двойным и тройным.
Миражи наблюдаются только при отсутствии ветра. Ветер перемешивает слои воздуха с различной плотностью, и мираж не может возникнуть.
Однако, когда слои воздуха разной плотности находятся в медленном движении, перемещаясь друг относительно друга, ломают границы между собою,– возникает более редкое явление – ф а т а - м о р г а н а или д в и ж у щ и й с я м и р а ж .
Фата-моргана даёт ещё более изумительные, фантастические картины, пугая суеверных людей. Между тем и это явление – всего лишь «игра» света в атмосфере.
Сказочные картины фата-морганы особенно ярки в полярных странах (хотя это явление бывает и в жарких пустынях – см. описание движущегося миража на стр. 31).
Вот какое описание движущегося миража оставил один полярный путешественник:
«Горизонт как бы раздвоился, и предметы, находящиеся далеко за ним, поднялись кверху и повисли в воздухе, беспрестанно изменяя свой вид. Ледяные горы и поля, линии берегов с холмами и долинами показывались вдруг, сохраняли в течение нескольких минут свои очертания, поднимались и опускались, растягивались и суживались, а затем исчезали.
Все эти изменения происходили так быстро, как в калейдоскопе; самые необыкновенные формы, какие только можно вообразить, показывались над горизонтом. То появится нечто вроде колокольни или пика, то крест, то меч, то как бы какие-то человеческие формы, и затем всё заменяется ясным контуром ледяной горы, возвышающейся подобно
крепости.
Ледяные поля принимали вид равнин, усеянных деревьями и животными; медведи, собаки, птицы, люди танцовали перед нами на воздухе, иногда прыгая с поверхности моря к небу... Невозможно описать это странное и величественное зрелище. Видение за видением появлялись как бы по мановению волшебной палочки и затем так же быстро исчезали.

Такой спектакль продолжался большую часть дня, но поднявшийся затем сильный северный ветер сразу прекратил его».
Помимо земной рефракции, вызывающей описанные явления миража, существует, как мы уже говорили, и р е ф р а к ц и я а с т р о н о м и ч е с к а я . Лучи света, идущие от далёких небесных тел через атмосферу Земли, также отклоняются от своего прямолинейного пути. Лишь в одном случае астрономическая рефракция равна нулю – когда небесное тело находится в зените, то- есть у нас над головой, и лучи его падают в глаз наблюдателя отвесно. Во всех других случаях мы видим светила несколько выше, чем это есть в действительности.
Особенно заметна астрономическая рефракция, когда Солнце или Луна находятся у самого горизонта; в этом случае наблюдатель видит солнечные лучи, проходящие через большую толщу нижних слоев атмосферы различной плотности.
При этом, когда плотность горизонтально лежащих слоев воздуха изменяется очень неправильно, то также часто наблюдают явление миража (рис. 19).
Благодаря астрономической рефракции мы наблюдаем и м е р ц а н и е з в ё з д . Это мерцание особенно заметно в ясные зимние ночи. Яркие звёзды, разбросанные по тёмному небу, как бы беспрестанно то вспыхивают, то гаснут.
Это явление находит своё простое объяснение. Атмосфера Земли неоднородна, она состоит из слоев самой различной плотности. Границы между этими слоями никогда не бывают постоянными; различные воздушные потоки и вихри нарушают эти границы, перемешивают слои воздуха различной плотности. Благодаря этому лучи света, идущие к нам от далёких солнц вселенной, испытывают в различных слоях атмосферы Земли многократное отклонение. В результате такого отклонения, которое беспрерывно изменяется, от каждой звезды в наши глаза попадает то больше света, то меньше.

Эти изменения в яркости света становятся ещё более заметными, когда звезда приближается к горизонту – здесь свет проходит через большую толщу более плотных слоев воздуха, где больше воздушных волн.
Замечено, что степень мерцания зависит от содержа- лия в воздухе водяных паров; когда их много, мерцание более заметно. Это позволяет по мерцанию звёзд судить
об изменениях погоды3.
Явлением астрономической рефракции объясняется и «игра» Солнца, когда восходящее Солнце как бы прыгает, беспрерывно меняя свою форму и цвет; особенно бывают заметны переливы красного и оранжевого цветов. «Игра» Солнца прекращается, как только оно поднимается над горизонтом. Это явление наблюдается в тех случаях, когда воздух, нагреваясь у поверхности земли, находится в постоянном движении, он как бы дрожит и колеблется.
Подобное же явление мы наблюдаем в жаркие летние дни, когда нагревающийся у земли воздух как бы переливается, лёгкими прозрачными струйками поднимаясь вверх. Тогда можно видеть, как «играют», колышутся изображения далёких предметов. И здесь мы встречаемся с рефракцией света.
Так наука объясняет многообразные и удивительные явления миража. Это объяснение – естественное, проверенное опытом – изгоняет и здесь из природы «таинственные», выдуманные человеческим воображением силы.
В заключение рассказа о «воздушных призраках» остановимся ещё на одной группе необычайных явлений. Они наблюдаются чаще всего в горных странах.
В Германии, в горах Гарц, есть высокая гора Броккен. Здесь наблюдают явление, которое называют Б р о к к е н с к и м п р и з р а к о м . Его описали очень многие туристы, побывавшие на Броккене.
Вот один из таких рассказов:
«В минуту восхода солнца мы с проводником приблизились к самому высокому месту горы. Сильный ветер гнал к западу облака. Густой туман, окружающий вершину горы, постепенно рассеивался. Вдруг на западе показались две тени человеческих фигур громадных размеров. Эти тени были окружены радужным кругом. Когда ветер сорвал с проводника шляпу и он поднял руку к голове, то одна из теней отчётливо повторила этот жест и затем стала повторять все его движения. Эффект был поразителен».
«Призраки», появляющиеся на горе Броккен, известны с древнейших времён; они всегда казались чем-то сверхъестественным, вызывая у невежественных людей суеверный ужас. Между тем причина этого явления проста.
Гигантские «призраки», появляющиеся в горном воздухе,– это не что иное, как тени фигур альпинистов на фоне облаков. Такие тени появляются в тех случаях, когда с одной стороны на человека, стоящего на горе, падают лучи восходящего или заходящего Солнца, а с другой находятся густые перистые облака. А радужные круги, появляющиеся вокруг теней, вызываются той же причиной, что и венцы вокруг небесных светил. Лучи поднимающегося над горизонтом Солнца, пробиваясь сквозь утренний туман, испытывают на мельчайших капельках воды диффракцию.
Явление «Броккенского призрака» можно видеть во всех горных странах.

Так, группа учёных наблюдала подобную картину в горах Андалузии. Когда всходило Солнце, они находились на вершине высокой горы. Густой туман закрывал всю западную сторону горы, тогда как на востоке лёгкие пары не мешали любоваться солнечным восходом. Один из учёных,
повернувшись к западу, был поражён представившейся картиной: скала, на которой он стоял, его фигура, фигуры его спутников и собаки были до малейших подробностей воспроизведены в тумане. Всё изображение было окружено венцом, состоящим из пяти цветных полос. Тени исчезли, как только стал рассеиваться туман.
Некоторые полярные путешественники наблюдали такое же явление на далёком севере, среди льдов. Там оно бывает при тумане и Солнце, стоящем у горизонта.
Таковы разнообразные оптические явления в атмосфере, с давних пор привлекающие внимание человека.
В заключение следует отметить, что все такие явления зависят от того, как расположены Солнце и Луна по отношению к глазу наблюдателя. Поэтому каждый наблюдатель видит свою радугу, свой венец, свой мираж.
Познакомимся теперь с другими «необыкновенными» небесными явлениями – явлениями, связанными с движением космических тел.
«ХВОСТАТЫЕ ЗВЁЗДЫ»

Среди других «необыкновенных» небесных явлений, о которых мы ещё не рассказывали, особенное внимание человека привлекали и привлекают к о м е т ы (слово комета происходит от греческого слова «кометес», что значит
«хвостатая», «волосатая»). Большие кометы – яркие небесные светила с длинным светящимся хвостом,– редкое, запоминающееся зрелище.
Внезапность появления таких комет, их необычайный вид и увеличивающиеся размеры с давних времен вызывали у людей страх. Церковники и всякого рода «предсказатели» связывали с появлением комет различные бедствия – неурожаи, болезни, войны, гибель Земли. Кометы считались проявлением божьего гнева, зловещим небесным знамением».
Невежественный взгляд на кометы был и у большинства средневековых учёных. Так, ещё в XVII веке немец

3 Подробнее о погоде см брошюру в серии «Научно-популярная библиотека» Гостехиздата Н. В. Колобков «Погода и её предвидение».
Гильдебрандт делил кометы на восемь групп по их «зловредным действиям». К первой группе он относил кометы, причиняющие болезни, ко второй – кометы, предвещающие тяжёлые времена и голод, и т. д.
Почти все были уверены в том, что кометы могут распространять в воздухе вредные испарения, действующие на людей.
Благодаря такому взгляду на эти, в действительности совершенно безопасные для Земли и её обитателей космические тела, каждое появление комет подробно описывалось историками.
Вот как, например, описывается в русской летописи комета, появившаяся в 1066 году:
«В сии же времена бысть знамение на западе, звезда превелика, луче имуща аки кровавы, всходяша с вечера по заходе солнечней и пребысть за семь дней; се же проявления не на добро: по сем бо быша усобица много и нашествие поганых на Русьскую землю, се бо звезда бе акы кровава, проявляющи кровопролитие».
Повидимому, хвост кометы 1066 года был виден на фоне вечерней зари и поэтому казался «кровавым», то-есть красным.
Средневековый взгляд на кометы, как на что-то ужасное, сохранялся до самого недавнего прошлого. Ещё совсем недавно много суеверных разговоров и слухов было связано при появлении яркой кометы с вопросом: а что будет, если комета столкнётся с Землёй?
В мае 1910 года, когда на небе появилась яркая комета Галлея, в газетах сообщалось: «Венские астрономы убеждены, что хвост кометы заденет Землю. Среди населения, особенно в провинции, паника». Многие жители Тегерана (Иран) выкопали ямы и прятались в них от «небесного гнева».
Много нелепых слухов о комете Галлея 1910 года распространялось и в царской России. Население, не зная истинных причин этого вполне естественного природного явления, верило любой вздорной выдумке. Пользуясь этим, церковники пугали людей «концом света» и «божьей карой» за грехи. На улицах городов служились молебны. Вместе с тем власти запрещали научные беседы о кометах. Так, в Москве была запрещена популярная лекция о комете Галлея

астронома К. Л. Баева в рабочем кружке «Знание неба».
В настоящее время природа комет хорошо изучена. Комета появляется на небе в виде небольшого малозаметного туманного пятнышка. Но проходит несколько дней, и на ночном небе уже можно видеть яркую звезду, как бы окутанную лёгким облачком. «Звезда» быстро растёт. С огромной скоростью она несётся по направлению к Солнцу. Проходит ещё несколько дней, и комета принимает новый необыкновенный вид: сзади неё появляется длинный светящийся хвост, напоминающий огненные волосы! Яркость её всё увеличивается, комета уже видна Днём, при Солнце.
Обогнув Солнце, яркая «хвостатая звезда» начинает удаляться от него. По мере удаления от Солнца яркость кометы уменьшается, хвост её постепенно исчезает, и через короткое время комета вновь становится малозаметным туманным пятнышком.
Появление такой яркой кометы, хорошо видимой простым глазом, – явление редкое. За прошедшее столетие известны, например, большие кометы 1843, 1858 и 1910 годов. В последнее время яркая комета наблюдалась в южном полушарии в декабре 1947 года.
Но общее количество комет в мировом пространстве огромно. Большинство из них невидимо невооружённым глазом, но с помощью телескопов их можно видеть часто. Астрономы наблюдают обычно несколько комет ежегодно.
Наукой установлено, что, подобно планетам, кометы движутся вокруг Солнца под влиянием его притяжения, приближаясь к нему через определённые промежутки времени. Упоминавшаяся уже нами комета Галлея, которая наблюдалась вблизи Солнца последний раз в 1910 году, совершает своё полное обращение вокруг Солнца за 75 – 77

лет (рис. 22). До 1910 года она побывала вблизи
Солнца в 1835 году, в 1759 году и ранее. Всего отмечено 28 случаев её появления. Появление кометы Галлея было отмечено ещё в китайских летописях, за 240 лет до нашей эры.
Следующего появления кометы Галлея надо ждать около 1986 года.
Время обращения комет вокруг Солнца различно. Так, небольшая комета Энке обходит вокруг Солнца всего за три с лишним года. С другой стороны, известны и такие кометы, период полного обращения которых вокруг Солнца составляет не одну тысячу лет.
Пути движения многих комет теперь изучены настолько хорошо, что учёные знают заранее, где и когда
будет видна на небе та или другая «хвостатая звезда».
Изучая кометы, астрономы установили, что масса комет ничтожна; у самых больших комет она во много миллионов раз меньше массы Земли. Наблюдения показывают, что кометы не являются сплошным твёрдым телом: сквозь туманное тело кометы просвечивают звёзды. С другой стороны, установлено, что скопление газов и мельчайшей пыли не может долго существовать. Устойчивое скопление мелких частиц вещества, каким являются кометы, должно состоять из довольно крупных осколков – от 1 сантиметра и больше.
Наблюдения над проходящими кометами дали возможность установить, что в кометах встречаются осколки размером в сотни метров.
Обычно различают г о л о в у кометы, её я д р о и х в о с т . Ядро головы кометы – это наиболее яркая часть головы; оно и состоит из мелких осколков и камней. Ядро окутано оболочкой из пыли и газов.
Когда комета приближается к Солнцу, её ядро разогревается и начинает выделять газы: азот, окнсь углерода (угарный газ) и другие – они-то и образуют туманную оболочку и один или несколько хвостов кометы.
Хвосты комет направлены в сторону от Солнца. Это происходит благодаря тому, что раскалённые газы и мельчайшие частички, составляющие хвост кометы, испытывают давление солнечных лучей. Давление света на твёрдые тела и на газы было доказано знаменитым русским физиком П. Н. Лебедевым.
Большое значение в изучении комет и кометных хвостов имели работы крупнейшего русского учёного Ф. А. Бредихина и советского учёного С. В. Орлова, удостоенного Сталинской премии. Проф. С. В. Орлов показал, что размеры кометных ядер не могут превышать 10 километров в поперечнике. Отсюда понятно, что даже прямое столкновение кометы с Землёй не грозит нашей планете какой-либо катастрофой, о которой так много писалось ещё совсем недавно в научно-фантастических рассказах. Земля имеет достаточно крепкую броню – воздушную оболочку. Да и сама масса комет, в сравнении с массой Земли, как мы уже говорили, ничтожна.
И такие прямые столкновения Земли с кометами уже бывали не раз. В 1872 году, например, Земля столкнулась с остатками распавшейся в 1846 году кометы Биелы. Результатом этого столкновения был лишь обильный «звёздный дождь» (о «звёздных дождях» рассказывается дальше). Это пролетали через нашу атмосферу мельчайшие осколки и пылинки, входившие в ядро кометы. Большинство из них не достигло Земли.
Ничего страшного не сулит Земле и столкновение её с кометными хвостами. Такие случаи также неоднократно бывали. Так, в мае 1910 года Земля, как и ожидали астрономы, действительно прошла через хвост кометы Галлея и это нам ничем не повредило. Воздушная оболочка Земли надёжно предохраняет от проникновения к нам метеорной пыли и газов.
ПАДАЮТ ЛИ ЗВЁЗДЫ С НЕБА?

Кто из вас не знает старого суеверия. В ясную ночь с тёмного неба скатывается яркая звёздочка – значит, «кто-то умер». Это суеверие возникло в те времена, когда люди ещё не имели сколь-либо ясного представления о небе. Считалось, что небо – это твёрдый голубой свод, опирающийся на Землю. А к этому твёрдому небу прикреплены своего рода небольшие светильники – звёзды. У каждого человека есть, якобы, на небе своя звезда; она загорается с его рождением и «падает» с его смертью.
Времена таких невежественных представлений о небе и звёздах прошли. Теперь мы знаем, что каждая звезда – это огромное небесное тело, часто во много раз больше нашего Солнца. И нелепо думать, что вместе с рождением людей на Земле во вселенной появляются огромные небесные тела. Конечно, никакой связи между жизнью человека и звёздами не существует.

Не существует в действительности и падающих звёзд. И в самом деле, каждый вечер мы наблюдаем, как с неба «падают» десятки и сотни
«звёзд», а в то же время на небе остаются неизменными все созвездия. В чём же здесь дело? А в том, что так называемые «падающие звёзды» не имеют никакой связи с настоящими звёздами. Это – всего-навсего маленькие крупинки вещества, влетающие в атмосферу из мирового пространства. Научное название «падающих звёзд» – м е т е о р ы .
В настоящее время наукой установлено, что в мировом межзвёздном пространстве носится по разным направлениям множество мелких твёрдых частиц – небольших камней и глыб, крупных и мелких пылинок. Нередко эти частицы встречаются с Землёй и с огромной скоростью (десятки километров в секунду) влетают в нашу атмосферу. На высоте 150 – 120 километров над поверхностью Земли метеорное тело начинает испытывать сопротивление воздуха; перед ним образуется своеобразная сжатая воздушная «подушка». Метеорные частицы вещества сильно разогреваются и превращаются в газы, в среднем уже на высоте 130 – 60 километров над земной поверхностью.
Частицы вещества, дающие явление метеоров, в большинстве своём весят доли грамма.
Временами на небе можно наблюдать не отдельные «падающие звёзды», а целый «звёздный дождь» (рис. 24). Конечно, и здесь нет никакого чуда. Это небесное явление наблюдается, когда Земля встречается на своём пути не с отдельными метеорными частицами, а с целыми роями этих мелких частиц. Часто они представляют собою остатки прежних комет. Каждое мгновение в это время наблюдаются десятки огненных метеоров. Надолго запоминающееся зрелище!

15
Такой крупный «звёздный дождь» наблюдался, например, в октябре 1933 года, а также в октябре 1946 года. Возникают метеорные дожди, как мы уже говорили, и при столкновении Земли с ядром кометы. Особенно яркий
«дождь» был по этой причине в 1885 году при новой встрече Земли с остатками кометы Биелы.
В прошлые века явление «звёздных дождей» суеверные люди связывали с событиями на земле, считали предвестником дурного. Не зная причин этого необычного явления, не зная, чем его объяснить, люди верили различным нелепым выдумкам.
Теперь мы знаем не только причину этого явления, но и можем предсказывать время появления метеорных
«дождей» в будущем. Известно, что ежегодно Земля встречает на своём пути вокруг Солнца в определённые месяцы одни и те же скопления метеорных тел. Например, каждый год 9 – 14 августа Земля встречается с роем метеорных частиц. В эти дни и наблюдаются ежегодно слабые «звёздные дожди».
При этом нам кажется с Земли, что поток метеоров вылетает как бы из созвездия Персея. Поэтому ежегодные августовские метеоры называются П е р с е и д а м и . Персеиды наблюдают уже свыше 1000 лет!
Есть метеорные потоки, которые дают обильные «звёздные дожди» лишь раз в несколько десятков лет. Таков поток метеоров, выходящий из созвездия Льва – Л е о н и д ы (от слова лео – лев). Леониды дают обильные «звёздные дожди» раз в 33 года. Раньше выпадение Леонид описывалось историками и летописцами как диковинные «небесные видения». В Китае они были отмечены ещё более 3700 лет назад.
Блестящие «звёздные дожди» дают временами апрельские метеоры (19 – 22 апреля), выходящие из созвездия Лиры – Л и р и д ы . Последний такой «дождь» Лирид был в апреле 1952 года.
НЕБЕСНЫЕ КАМНИ

Помимо небольших ярких вспышек метеоров, люди с давних пор наблюдают на небе и другое родственное явление – б о л и д ы . Болид – это большой яркий метеор. Словно молния, прорезает ночное небо болид (рис. 25). В свете яркого огненного тела меркнут звёзды, светлеет небо, тени бегут по земле. Слышны раскаты грома. Позади болида тянется волнующийся огненный хвост, который долго виден в воздухе.

Явление болида производило устрашающее впечатление на наших предков. Именно оно породило в прошлом суеверные рассказы «очевидцев» о летающих огненных драконах и
«змеях-горынычах».
В действительности это явление объясняется очень простой причиной. Как и метеор, болид наблюдается при вторжении из мирового пространства в атмосферу Земли осколка вещества, только более крупного. Если явление метеора вызывают частицы весом в доли грамма, то метеорная частица величиной с вишню и более даёт уже явление болида.
Подобно артиллерийскому снаряду влетает в атмосферу небольшой камешек. Врезаясь в воздух, он сильно сжимает его, образуя перед собой воздушную «подушку». Сжатый воздух разогревается до 2000 и более градусов и начинает испускать свет; камешек также сильно раскаляется и оплавляется с поверхности. Потоки встречного воздуха «шлифуют» тело болида, отрывая от его поверхности мельчайшие частички
раскалённого вещества. Так возникает у болида огненный хвост.
Раскалённый болид ярко светит, разбрасывая искры. Яркость света отдельных болидов часто превышает 3 – 5 миллиардов свечей!
Большинство болидов погасает, «сгорая» на высоте 60 – 40 километров над Землёй. Но более крупные из них гаснут ниже – в 10 – 25 километрах от земной поверхности, когда метеорное тело влетает в более плотные слои атмосферы и благодаря этому теряет свою космическую скорость и охлаждается. В этом случае «небесный камень» долетает до поверхности Земли. Такой камень называют м е т е о р и т о м (рис. 26).
На высоте 50 – 55 километров и ближе к земной поверхности при полёте болида в воздухе возникают звуковые колебания: громовые раскаты, жужжание, свист.
Огромный метеорит или, вернее, его многочисленные осколки упали на землю 12 февраля 1947 года в дальневосточной тайге – в отрогах Сихотэ-Алиньского хребта.

В этот день сотни людей видели, как утром над лесом стремительно пролетело ослепительно сверкающее огненное тело, оставляя после себя искры и тёмный расплывающийся в воздухе след. Это тело сильно осветило местность, а когда оно упало на землю, был слышен сильный грохот, подобный выстрелам из артиллерийских орудий.
В район падения Сихотэ-Алиньского метеорита была отправлена научная экспедиция Академии наук СССР. На месте падения метеорита было обнаружено свыше 100 воронок. Самая большая воронка имела поперечник около
28 метров и глубину 6 метров. В воронках учёные нашли тысячи крупных и мелких «небесных камней» – железных осколков. Громадный метеорит, прежде чем упасть на
землю, раздробился на куски.
Такое дробление крупных метеорных тел происходит очень часто. Благодаря этому крупные метеориты выпадают нередко в виде каменного или железного «дождя». Сихотэ-Алиньский железный «дождь» является самым крупным в мире из всех известных науке. В районе выпадения этого «дождя» на большой площади был повален лес. Отдельные деревья были вырваны с корнем и отброшены.
В старину такие грандиозные явления, как падение метеорита 1947 года, надолго оставались в памяти народа и рождали легенды.
У индейцев Северной Америки существует предание, что когда-то к их предкам на землю сошёл огненный бог. Теперь мы можем объяснить происхождение этой легенды. В штате Аризона, в Америке, в конце прошлого века был обнаружен большой кратер – углубление, напоминающее чашу. Вблизи кратера было найдено свыше 200 тонн метеоритных обломков. Исследование аризонского кратера показало, что здесь не более чем 6 тысяч лет назад упал гигантский метеорит. От него-то, как видно, и идёт легенда об огненном боге, сошедшем на землю.
Такие же кратеры существуют и в других местах земного шара, например на острове Саарема в Эстонской ССР (рис. 27).
Много преданий существует и непосредственно о метеоритах – о «небесных камнях». У многих, народов в старину такие камни почитались как священные. Падение метеорита считали «божественным знамением». Известен случай, когда упавший в 1492 году в Германии крупный метеорит был прикован в церкви к стене, чтобы о« «не смог

улететь обратно на небо».
Верующие мусульмане до сих пор поклоняются
«священному камню», находящемуся в мечети Каабе, в городе Мекка (Аравия). Мусульманская религиозная сказка гласит, что этот камень был сброшен с неба. Можно думать, что он действительно упал «с неба», то-есть является обычным крупным метеоритом.
Метеориты находили и в могилах, при раскопках древних гробниц с останками царей. Это также свидетельствует о том, что в прошлом метеориты, как «посланцы небес», нередко обожествлялись, считались «священными». Известно, что изображения метеоритов помещались даже на некоторых древних монетах.
Поклонение «небесным камням» особенно поощрялось церковью. Это поддерживало в народе повиновение, укрепляло веру и приносило хорошие доходы. На месте падения метеоритов строились часовни, устраивались молебствия.
Падение больших метеоритов – явление очень редкое. Мелких же метеоритов выпадает на Землю много – не менее
тысячи ежегодно.
Однако лишь ничтожная часть этих «небесных камешков» попадает в руки учёных.
Известны случаи, когда метеориты пробивали крыши и потолки зданий, влетали в открытые окна. Так, в 1864 году в Тобольске метеорит попал в церковь.
Всего в Советском Союзе пока найдено около 120 метеоритов, в том числе около десяти метеоритных «дождей». В последнее время каменный метеоритный «дождь» выпал (в июне 1949 года) в Челябинской области, в районе села Кунашак.
Чаще на Землю падают каменные метеориты с примесью железа, реже – чисто железные. Крупнейший из железных метеоритов был найден в Южной Африке; он весит 60 тонн.
Учёные подробно изучают камни, попавшие к нам из мирового пространства. Начало науки о метеоритах было положено у нас в России ещё в конце XVIII века.
Член-корреспондент Петербургской Академии наук учёный Э. Ф. Хладный первый научно доказал, что метеориты имеют неземное происхождение. Он показал также связь метеоров с падением метеоритов.
Большую творческую работу по изучению метеоритов ведут наши советские учёные. В их работе принимают участие и широкие круги населения, помогающие изучать условия падения на Землю «небесных камней» и находить выпавшие метеориты.
Изучение метеоритов показывает, что они являются, повидимому, обломками небесных тел. Был определён и возраст некоторых метеоритов – оказалось, что с момента их образования прошли миллионы и даже миллиарды лет.
Подробные исследования «небесных камней» приводят нас также к другому замечательному выводу. Оказывается, что состав метеоритов близок к составу земных пород. В них содержатся те же химические элементы, из которых построены различные тела на Земле! Так, в каменных метеоритах находят большой процент кислорода, кремния, железа, магния и небольшие количества серы, кальция и алюминия. В железных метеоритах содержится более всего железа и никеля, а также кобальт, медь, фосфор, сера и другие элементы. Все эти химические элементы входят в состав большинства земных тел. Ни в одном из метеоритов не найдено элементов, которых нет на Земле!
Очень интересное открытие было сделано в 1947 году сотрудницей советского академика А. Н. Заварицкого – Л. Г. Кваша. В одном из каменных метеоритов она открыла присутствие минерала, содержащего воду. Позднее из этого минерала были выделены капельки космической воды! Это открытие даёт в руки учёных возможность более уверенного объяснения происхождения «небесных камней».
Всесторонние исследования метеоритов дают убедительное подтверждение диалектико-материалистического учения о материальном единстве Земли и всех других космических тел вселенной, о единстве природы4.

4 О кометах, «падающих звёздах» и метеоритах см. также научно-популярную брошюру в серии «Научно-популярная библиотека
ЗАТМЕНИЯ СОЛНЦА И ЛУНЫ

На ясном безоблачном небе сияет яркое Солнце. Природа живёт полной жизнью. Но вот солнечный свет начинает ослабевать. Свет становится всё более и более тусклым. Солнце принимает вид Луны на ущербе. Темнеет ещё больше.

В природе происходит что-то значительное, необыкновенное.

Лучи Солнца падают всё белее скупо на Землю, они уже не греют, как несколько минут назад. На Землю быстро опускается неожиданная ночь. Угасающее Солнце наблюдается уже в виде узкого серпа. Но и он начинает быстро исчезать. Гаснет последний луч и наступает ночь. На серовато-зеленоватом небе появляются яркие звёзды.

Это наступило полное с о л н е ч н о е з а т м е н и е .

На месте погасшего Солнца виден чёрный диск, окружённый серебристым сиянием.

Проходят минуты. И вот, наконец, на тёмном круге с его правой стороны вновь вспыхивают яркие солнечные лучи. Постепенно с Солнца сползает закрывшая его тень всё больше и больше. Через час уже ничто не говорит в природе о прошедшем затмении Солнца. Необыкновенное природное явление прошло, не оставив следа.

В наши дни солнечное затмение – явление хорошо знакомое. О нём задолго до его наступления предупреждают население в газетах, по радио.

Не то было в прошлом. Неожиданное, необъяснимое затмение Солнца среди ясного дня было, пожалуй, самым страшным, самым грозным явлением в жизни людей прошлых веков. Ужас и смятение овладевали человеком, когда яркое Солнце

«исчезало» с неба. Невежественные, суеверные люди в сильнейшем страхе ждали смерти. Солнечное затмение, по их мнению, было началом «конца света». Существовали поверья, что на Солнце нападает злой дух или огромный дракон и пытается его похитить или проглотить.

Каждое затмение Солнца как неожиданное, необъяснимое и устрашающее явление природы описывалось историками прошлого. Так, в русской летописи за 1187 г. написано: «Того же лета... тма бысть по всей земле, яко же дивитися всим человеком, солнце бо погибе, а небо погоре облакы огнезарными. Таковая бо знамения не на добро бывают...».

Много записей о затмениях Солнца имеется в китайских летописях. Наиболее древняя запись о таком событии относится к 2136 году до нашей эры.

Закономерность солнечных затмений была подмечена уже несколько тысяч лет назад. Однако лишь много позднее, с развитием науки, учёные стали очень точно предсказывать это явление.

Что же мы знаем о солнечных затмениях в настоящее время? Какова действительная причина этого «необыкновенного» явления природы?

Когда-то думали, что Земля является неподвижным центром вселенной, вокруг которого движутся Солнце и звёзды. Такой взгляд поддерживала церковь, религия. Это ненаучное представление было опровергнуто великим польским астрономом Николаем Коперником. Он доказал, что в действительности не Солнце вращается вокруг Земли, а наоборот, – Земля, как и другие планеты нашей солнечной системы, движется вокруг Солнца. Помимо этого движения, Земля вращается вокруг своей оси

– воображаемой линии, проходящей через полюсы Земли,– поворачиваясь к Солнцу то одной, то другой стороной. Именно поэтому нам кажется, что Солнце ежедневно всходит на востоке и заходит на западе5.

У Земли имеется один спутник – Луна, который обращается вокруг Земли. Луна приблизительно в 400 раз меньше по диаметру Солнца, но так как Солнце находится от Земли в 400 раз дальше, чем Луна, то и Солнце, и Луна кажутся нам примерно одних размеров.

Луна не имеет собственного света. Она светит лишь тем светом, который падает на неё от Солнца и отражается от её поверхности. Поэтому, в зависимости от того, как расположена Луна по отношению к Солнцу, в разное время мы видим у Луны освещенной то большую, то меньшую её часть. Во время н о в о л у н и я , то-есть когда

мы совсем не видим Луны на небе, она находится между Солнцем и Землёй (рис. 28). В это время полушарие Луны, обращенное к нам, не освещено Солнцем, и Луна с Земли не видна. Проходит двое суток и на небе появляется узкий серп Луны. Это означает, что Луна в своём движении вокруг Земли передвинулась так, что с Земли стала видна небольшая часть освещаемого лунного полушария (см. рис. 28). Луна движется всё дальше, и мы видим всё большую и большую часть её освещенной Солнцем поверхности.

Когда Луна окажется от Земли в стороне, противоположной Солнцу, мы видим всё её освещенное полушарие. Это – п о л н о л у н и е . Затем видимая освещенная часть Луны начинает снова уменьшаться, пока не наступит новолуние. Движения Луны вокруг Земли и имеют непосредственное отношение к солнечным затмениям.

Во время новолуния, когда Луна проходит между Землёй и Солнцем, бывает так, что Луна проходит близ линии, соединяющей центры Земли и Солнца. В этом случае на Землю падает лунная тень (рис. 28), имеющая вид конуса. Она закроет лишь небольшой участок земной поверхности – поперечник лунной тени на Земле не превышает 270 километров

Гостехиздата В. В. Федынский и И. С. Астапович «Малые тела Вселенной».

5 Подробнее об этом см. брошюру в серии «Научно-популярной библиотеки» Гостехиздата проф. Р. В. Куницкий «День и ночь. Времена года».

В этом месте и наступает полное солнечное затмение – Луна полностью загораживает собой Солнце.

Так как Луна движется вокруг Земли, а Земля – вокруг своей оси, то естественно, что лунная тень будет быстро двигаться по Земле, в местах падения тени Луны будет полоса полного солнечного затмения.

Вокруг пятна лунной тени находится лунная полутень (рис. 29). В этом месте наблюдатель будет видеть с Земли лишь часть Солнца; для него происходит ч а с т н о е затмение

Солнца.

Лунная тень движется по Земле с очень большой скоростью. Поэтому она не может надолго закрыть какое-либо одно место на Земле. Продолжительность полных солнечных затмений не превышает восьми минут; чаще же она равна двум-трём минутам.

Солнечное затмение бывает не каждое новолуние.

Причина этого кроется в том, что плоскость, в которой движется Земля вокруг Солнца, немного не совпадает с плоскостью, в которой движется Луна вокруг Земли (рис. 30). Благодаря этому Земля попадает в конус лункой тени не каждое новолуние.

Союза, произойдёт 30 июня 1954 года (см. рис. 31).

Каждый год происходит лишь не менее двух и не более пяти затмений Солнца. А так как каждое затмение можно наблюдать лишь в пределах узкой полосы (хотя длина этой полосы и достигает иногда 10 тысяч километров), то, живя на одном месте, можно видеть полное затмение Солнца в среднем лишь раз в несколько столетий. Кроме того, около трети всех происходящих затмений

Солнца являются частными, а при них чаще закрывается лишь незначительный край Солнца, и затмение остаётся незамеченным.

Теперь учёные исключительно точно – до 1 секунды – на много лет вперёд, предсказывают наступление солнечных

затмений, а также определяют, где именно на Земле будет виден тот или иной вид затмения.

Эти научные предсказания делаются на

основании знания законов движения Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли. Большую помощь при расчётах будущих

затмений Солнца

оказали учёным исторические записи о происходивших в прошлые века затмениях.

Ближайшее

полное солнечное затмение, которое будет видно в пределах Советского

Каждое полное солнечное затмение тщательно наблюдается астрономами. Наблюдения Солнца во время затмения помогают учёным изучать процессы, происходящие в его атмосфере, и тем самым углублять наши знания о природе этого светила6.

В заключение нашего рассказа о «необыкновенных» небесных явлениях остановимся на л у н н ы х з а т м е н и я х .

Земля, обращаясь вокруг Солнца, отбрасывает в сторону, противоположную Солнцу, громадную тень. В эту тень и попадает Луна при её затмении (рис. 32). Происходит это, как легко понять, при полнолунии.

Лунные затмения также происходят не каждое полнолуние. Они бывают не чаще трёх раз в год. В отдельные же годы их не бывает совсем.

Причина этого та же, что и для затмений Солнца. Далекс не каждое полнолуние Луна оказывается на линии, соединяющей Землю и Солнце. А значит, и не всегда Луна во время полнолуния попадает в конус земной тени.

6 Подробно о солнечных и лунных затмениях, о том, как их наблюдают учёные и что дают эти наблюдения для науки, см. брошюру в серии

«Научно-популярная библиотека» Гостехиздата проф А. А. Михайлов «Солнечные и лунные затмения».

Продолжительность полного лунного затмения может достигать 1 часа 40 минут. Часто Луна во время затмения кажется красноватой.

Такой вид Луны в прошлые века сильно пугал суеверных людей. Они думали, что такой «зловещий» цвет Луны предвещает большое кровопролитие, войну. Летописцы, отмечая лунные затмения, считали это дурным предзнаменованием. «Бысть знамение в луне: бысть кровава вся погибе»,– писалось в одной русской летописи.

Причина «кровавой» окраски Луны при затмении теперь ясна. Дело в том, что в область земной тени попадают солнечные лучи, проходящие сквозь атмосферу земного

шара. При этом в воздухе поглощаются почти целиком все цветные лучи сложного белого света кроме красных и частично оранжевых. Эти-то красные и оранжевые лучи, преломляясь в земной атмосфере и попадая благодаря этому внутрь земной тени, и освещают поверхность Луны во время её затмения. Луна приобретает «кровавый» вид.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Товарищ Сталин учит: «...марксистский философский материализм исходит из того, что мир и его закономерности вполне познаваемы, что наши знания о законах природы, проверенные опытом, практикой, являются достоверными знаниями, имеющими значение объективных истин, что нет в мире непознаваемых вещей, а есть только вещи, ещё не познанные, которые будут раскрыты и познаны силами науки и практики».

Изучая законы природы, познавая взаимосвязь её явлений, человек находит каждому природному явлению своё естественное, строго научное объяснение. Становятся понятными, легко объяснимыми все загадочные,

«необыкновенные» явления окружающего нас мира.

Советские люди, свободные от классового угнетения, вооружённые передовой материалистической наукой, всё больше убеждаются в лживости религиозных сказок о «небесных знамениях».

////////////////////////////

Н. Г. НОВИКОВА. «НЕОБЫКНОВЕННЫЕ» НЕБЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ПОЛЯРНЫЕ СИЯНИЯ

НЕОБЫКНОВЕННЫЕ ДОЖДИ

ОТЧЕГО БЫВАЕТ НА НЕБЕ РАДУГА

ГАЛО И ВЕНЦЫ

МИРАЖИ

«ХВОСТАТЫЕ ЗВЁЗДЫ»

ПАДАЮТ ЛИ ЗВЁЗДЫ С НЕБА?

НЕБЕСНЫЕ КАМНИ

ЗАТМЕНИЯ СОЛНЦА И ЛУНЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ