Текст книги "Из грязи и золота (СИ)"
Автор книги: София Баюн
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 20 страниц)
Припустімо, сонця не видно — воно ховається за хмарами чи будинками, але світить. Це не повинно завадити вам побачити веселку, за умови, що між сонячним світлом і краплями відсутні хмари. Під вечір я, наприклад, бачу веселку з вітальні, вікна якої виходять на схід, хоч мені й не видно сонця, яке в цей час пішло на захід. Крім того, зазвичай веселку легко помітити й без уявної лінії та не знаючи про 42 градуси, але в одному випадку ці дві обставини можуть мати вирішальне значення. Я люблю гуляти пляжами Плам-Айленду, що неподалік від узбережжя штату Массачусетс. Під вечір сонце на заході, а океан — зі східного боку. Якщо хвилі досить високі й від них здіймаються хмари дрібних бризок, у яких відбувається те саме, що в дощових краплях, то можна побачити два невеличкі фрагменти веселки: один під кутом приблизно 42 градуси лівіше від уявної лінії, а другий — правіше. Ці веселки «живуть» лише якусь мить, тому помітити їх значно простіше, якщо наперед знаєш, куди дивитися. Хвилі находять одна за одною, тому якщо наберетеся терпіння, ви обов’язково їх дочекаєтеся. Далі я розповім про це більше.
Наступного разу, коли ви побачите веселку, можете звернути увагу на ось що. Пам’ятаєте нашу розмову про максимальний кут, під яким світло певного кольору виходить із краплі? Хоч ви й бачите на виході з крапель синє, червоне або зелене світло, самі краплі не такі перебірливі: вони заломлюють, відбивають і знову заломлюють безліч світла, що виходить і під меншими за 40 градусів кутами. Це світло — суміш усіх кольорів приблизно однакової інтенсивності, яку ми сприймаємо як біле світло. Саме тому небо всередині веселки дуже світле і ясне. Водночас світло, що заломлюється, відбивається і знову заломлюється в краплі, не може вийти з неї під кутом, більшим за 42 градуси, тому небо біля зовнішнього краю веселки темніше, ніж усередині неї. Це особливо впадає у вічі, якщо порівняти колір неба під і над дугою. Можливо, ви ніколи цього й не помітили б, якби спеціально не звернули уваги. На сайті Atmospheric Optics (atoptics.co.uk) є чудові фотографії веселок, на яких можна побачити цей ефект.
Щойно я почав пояснювати студентам веселки, я зрозумів, яка це глибока тема — і скільки мені ще треба дізнатися. Візьмімо подвійну веселку, яку ви, мабуть, спостерігаєте час від часу. Насправді в небі майже завжди з’являються дві веселки: так звана первинна веселка, про яку ми досі говорили, і та, що зветься вторинною веселкою.
Якщо ви бачили подвійну веселку, то, очевидно, помітили, що вторинна веселка значно тьмяніша за первинну. Проте, мабуть, не завважили, що кольори вторинної веселки розташовані у зворотному порядку: синій — зовні, а червоний — усередині. У вклейці із фотографіями ви можете побачити чудовий знімок подвійної веселки.
Щоб зрозуміти, як виникає вторинна веселка, повернімося до нашої ідеальної краплі — звісно, не забувайте, що для вторинної веселки їх так само потрібна незліченна кількість. Деякі промені, потрапляючи в краплі, відбиваються всередині тільки раз. Деякі відбиваються двічі. Хоча світло може відбиватися всередині краплі багато разів, первинну веселку створюють лише ті, в яких це стається один раз. Тоді як вторинну веселку — тільки ті, в яких світло відбивається двічі. Через те що промінь зайвий раз відскакує всередині краплі, кольори на вторинній веселці розташовані у зворотному порядку.
Дуги подвійної веселки розташовані на відстані одна від одної — вторинна завжди зовні — тому що червоне світло після другого відбивання виходить із краплі під кутами, більшими (так, більшими) за 50 градусів, а синє — під кутами, більшими за 53 градуси. Тому вторинну веселку слід шукати на відстані близько 10 градусів над первинною. Невиразність вторинної веселки зумовлена тим, що променів, які відбиваються двічі, значно менше, ніж тих, що віддзеркалюються раз, тому світла для її створення менше. Звісно, із цієї самої причини її складніше помітити, але тепер, коли ви знаєте, що вона супроводжує первинну веселку і де її шукати, ви безперечно бачитимете її частіше. Також я пропоную вам на кілька хвилин завітати на сайт Atmospheric Optics.
Тепер, знаючи, як виникають веселки, ви можете створити маленьке диво на власному подвір’ї, під’їзній доріжці або навіть тротуарі. Усе, що вам потрібно, — це садовий шланг. Але оскільки ви можете маніпулювати краплями і вони розташовані близько до вас, врахуйте декілька суттєвих відмінностей. По-перше, створити веселку можна, навіть коли сонце перебуває в зеніті. Чому? Бо можна розсіяти краплі між собою та своєю тінню, що в природі стається дуже рідко. Якщо є краплі, на які потрапляє сонячне світло, цього досить, щоб з’явилася веселка. Можливо, ви вже робили це, але не так цілеспрямовано.
Якщо шланг має насадку, відрегулюйте його на дрібне розпилювання, щоб краплі були маленькими, і вдень, коли сонце буде високо, спрямуйте шланг до землі й відкрийте воду. Ви не зможете побачити все коло, а лише фрагменти веселки. А розвертаючись зі шлангом по колу, ви шматок за шматком побачите повне коло веселки. Навіщо розвертатися? Тому що в людей немає очей на потилиці!
Червону смугу ви побачите під кутом 42 градуси до уявної лінії, на внутрішньому краї веселки буде синя смуга, а всередині — біле світло. Я люблю виконувати цей скромний акт творення, коли поливаю сад, і особливо мене тішить можливість розвернутися на 360 градусів і створити повну веселку. (Звісно, тоді сонце не завжди залишатиметься за спиною).
Якось холодного зимового дня 1972 року я так хотів зробити хороші фотографії цих саморобних веселок для студентів, що змусив свою бідолашну семирічну дочку Емму стояти на подвір’ї зі шлангом і високо розбризкувати воду, поки я клацав фотоапаратом. Але, напевно, дочці вченого іноді доводиться трохи страждати заради науки. І я таки отримав чудові фотографії. Мені навіть вдалося сфотографувати вторинну веселку на тлі темного асфальту під’їзної доріжки. У вклейці ви можете побачити фотографію Емми.
Сподіваюся, ви спробуєте здійснити цей експеримент — але влітку. І не засмучуйтеся, якщо не побачите вторинної веселки, можливо, вона занадто бліда, а асфальт на доріжці не досить темний, тому її не видно.
Тепер, коли ви розумієте, де й за яких умов з’являється веселка, ви захочете шукати їх знову і знову. Часто я нічого не можу із собою вдіяти. Кілька днів тому, коли ми із С’юзан поверталися додому, почався дощ, але ми їхали точно на захід, у бік сонця. Тому я, попри щільний рух, зупинився на узбіччі, вийшов з машини та озирнувся — а от і вона, справжня красуня!
Зізнаюся, що щоразу, проходячи повз фонтан у сонячну погоду, я намагаюся стати туди, звідки може бути видно веселку, яка, я знаю, там є. Якщо ви сонячного дня опинитеся біля фонтана, теж спробуйте. Станьте між сонцем і фонтаном спиною до сонця і пам’ятайте, що бризки від фонтана виконують таку саму роль, як розсіяні в небі краплі. Знайдіть тінь від своєї голови — це буде уявна лінія. Потім подивіться під кутом 42 градуси до неї. Якщо в цьому напрямку достатньо крапель, ви помітите спочатку червону смугу веселки, а тоді з’явиться й решта. У фонтані рідко можна побачити повне півколо веселки — хіба що ви стоїте до нього дуже близько — але це так красиво, що спробувати, безперечно, варто.
Попереджаю, щойно ви знайдете веселку, у вас може виникнути сильне бажання розказати про неї своєму оточенню. Я частенько показую фонтанні веселки перехожим і впевнений, що дехто з них вважає мене диваком. Але чому тільки я повинен насолоджуватися цими прихованими дивами? Звісно, я демонструю їх іншим. Якщо ви знаєте, що просто перед вами може бути веселка, чому б не пошукати її, а знайшовши, не допомогти іншим також побачити її? Адже це таке захопливе явище!
Студенти часто мене запитують, чи трапляється третинна веселка. І так і ні. Третинна веселка, як ви, можливо, вже здогадалися, виникає, коли сонячне світло всередині краплі відбивається тричі. Центром третьої дуги є «сонце» і так само, як у первинної веселки, її центр лежить в антисонячній точці, кут до якої — приблизно 42 градуси, а червона смуга розташована із зовнішнього краю. Таким чином, щоб її побачити, потрібно дивитися в бік сонця, а між вами й сонцем має іти дощ. Але в такому випадку сонця майже ніколи не видно. Це ще не всі проблеми — багато сонячного світла проходитиме крізь краплі, взагалі не відбиваючись, і тому навколо сонця з’явиться дуже яскраве й велике сяйво, через що побачити третинну веселку майже неможливо. Вона ще тьмяніша за вторинну. Також вона значно ширша за первинну і вторинну веселки: а отже, й без того слабке світло ще більше розсіюється по небу, внаслідок чого побачити її ще складніше. Як мені відомо, фотографій третинної веселки не існує, і я не чув, щоб хтось її бачив. Утім інформація про такі спостереження є.
Безумовно, усіх цікавить питання, чи реальні веселки. Люди кажуть собі: «Можливо, це міраж, що без кінця відступає, поки ми наближаємося до нього». Урешті-решт, чому ми не бачимо кінця веселки? Якщо ви в глибині душі теж так вважаєте, можете заспокоїтися. Веселки існують насправді, це результат взаємодії між справжнім сонячним світлом, справжніми краплями і вашими справжніми очима. Але оскільки йдеться про конкретну взаємодію саме між вашими очима, сонцем і краплями, ви й людина через дорогу побачите різні веселки. Однаково істинні, але різні.
Зазвичай ми не бачимо, як кінець веселки торкається землі, не тому, що його не існує, а тому, що він дуже далеко або його затуляють будинки, дерева чи гори, або в повітрі біля землі менше крапель, і веселка занадто тьмяна. Але якщо вам вдасться достатньо наблизитися до веселки, ви можете навіть її торкнутися, зокрема, це можна зробити з веселкою, що з’являється у бризках води зі шланга.
У мене навіть сформувалася звичка тримати веселки в руці, коли я приймаю душ. Я відкрив це випадково. Стоячи обличчям до струменів води, я несподівано побачив у душі дві (саме так, дві!) яскраві первинні веселки, кожна кілька десятків сантиметрів завдовжки й кілька сантиметрів завширшки. Це було так неймовірно й прекрасно — наче у сні. Я простягнув руки та взяв ці веселки в долоні. Дивовижне відчуття! Я сорок років читав лекції про веселки, але мені ще не доводилося бачити дві первинні веселки на відстані витягнутої руки.
Сталося от що. Крізь вікно ванної у душ потрапила вузька смуга світла. У певному розумінні це було так, наче я стояв не перед фонтаном, а всередині нього. Оскільки вода була дуже близько від мене, а мої очі розташовані на відстані приблизно шести сантиметрів одне від одного, кожне око мало свою уявну лінію. Правильні кути, потрібна кількість води — і кожне око побачило свою первинну веселку. Коли я заплющував одне око, одна з веселок зникала. Заплющував друге — щезала друга. Я залюбки сфотографував би це неймовірне видовище, але не можу, тому що у фотоапарата лише одне «око».
Завдяки тим веселкам, що були так близько, я по-новому усвідомив, які ж вони реальні. Коли я повертав голову, вони теж рухалися, але поки я не ворушив головою, вони також залишалися на місці.
Іноді я по змозі обираю для ранкового душу час, коли можна «спіймати» ці веселки. Щоб сонце зазирало у вікно ванної під прямим кутом, воно має перебувати в певному положенні на небі, і це можливо тільки від середини травня до середини липня. Ви, мабуть, знаєте, що в певні місяці сонце сходить раніше й піднімається на небо вище і що в Північній півкулі воно взимку сходить південніше, а влітку — північніше.
Вікно моєї ванної виходить на південь, але через сусідню будівлю світло аж ніяк не може потрапити у ванну строго з півдня. Тому сонячне проміння падає туди тільки приблизно з південного сходу. Коли я вперше побачив веселку в душі, я приймав його дуже пізно, близько десятої ранку. Щоб ви побачили веселку в душі, у вашій ванній має бути вікно, крізь яке сонячне світло зможе потрапити на водяні бризки. Насправді, якщо з вікна ванної ніколи не видно сонця, немає сенсу шукати веселки в душі — їх просто там не буде. Сонячне світло повинно мати змогу досягти вашого душу. І навіть якщо воно таки потрапляє туди, це ще не є гарантією, що ви побачите веселку, бо потрібна достатня кількість крапель води, розташованих під кутом 42 градуси від уявної лінії, а це не завжди можливо.
Очевидно, всі ці умови рідко коли виконуються, але чому б не спробувати? І якщо з’ясується, що сонячне світло потрапляє у ваш душ саме під кінець дня — що ж, тоді ви можете подумати про зміну графіка ранкового душу.
Чому моряки одягають сонцезахисні окуляри
Коли вирішите піти на полювання на веселки, обов’язково зніміть сонцезахисні окуляри, якщо вони поляризовані, інакше ви можете все проґавити. Зі мною колись стався подібний кумедний випадок. Як я вже розповідав, я люблю прогулянки по пляжу на Плам-Айленді. І я вже пояснював, як можна побачити маленькі веселки в бризках хвиль. Якось давно я ішов уздовж пляжу. День видався сонячний, було вітряно, і від хвиль, що накочувалися на берег, здіймалося безліч дрібних бризок, тому я часто бачив невеличкі фрагменти веселок, про які вже згадував у цьому розділі. Я став показувати їх своєму другу, який гуляв разом зі мною, але він сказав, що нічого такого не бачить. Цей діалог повторювався, певно, з півдесятка разів. «Он вона!» — кричав я дещо роздратовано. «Нічого не бачу!» — вигукував він у відповідь. Але потім мені сяйнула думка, і я попросив його зняти сонцезахисні окуляри й показати мені — звісно, вони виявилися поляризованими. Без окулярів він побачив веселки й навіть став показувати їх мені. У чому була річ?
Веселки за своєю природою дещо дивні, тому що майже повністю складаються з поляризованого світла. Мабуть, термін «поляризований» відомий вам як характеристика сонцезахисних окулярів. З наукового погляду він не зовсім точний, але спершу я поясню, що таке поляризоване світло, а тоді повернемося до сонцезахисних окулярів і веселок.
Хвилі виникають унаслідок коливання «чогось». Унаслідок коливання камертона або скрипкової струни утворюються звукові хвилі, про які я розповім у наступному розділі. Світлові хвилі з’являються через коливання електронів. Хвилі, в яких усі коливання відбуваються в одному напрямку, перпендикулярному до напрямку їхнього поширення, називають лінійно поляризованими. Для простоти я далі опускатиму слово «лінійний», тому що в цьому розділі йтиметься лише про такий вид поляризованого світла.
У звукових хвилях поляризація неможлива, тому що напрямок їхнього поширення збігається з напрямком руху молекул повітря в поздовжніх механічних хвилях. Подібні хвилі можна створити за допомогою іграшки-пружинки «слінкі». Натомість у світлі може відбуватися поляризація. Сонячне світло або світло від лампочки у вас удома — приклади неполяризованого світла. Утім його можна легко перетворити на поляризоване. Один зі способів — купити так звані поляризовані сонцезахисні окуляри. Тепер ви розумієте, чому ця назва не зовсім правильна. Насправді це поляризаційні окуляри. Або можна купити лінійний поляризатор (винахід Едвіна Ленда, засновника компанії Polaroid) і поглянути на світ крізь нього. Поляризатори Ленда, зазвичай завтовшки 1 міліметр, мають різні розміри. Майже все світло, що проходить крізь такі поляризатори (включно з поляризаційними окулярами), стає поляризованим.
Якщо два прямокутні поляризатори (я роздаю їх усім студентам, щоб вони могли експериментувати з ними вдома) покласти один на одного під прямим кутом, вони взагалі не пропускатимуть світло.
Природа створює багато поляризованого світла і без допомоги поляризаторів Ленда. Світло з блакитного неба, що падає під прямим кутом до сонця, майже повністю поляризоване. Як про це дізнатися? Подивіться на небо (в будь-яку точку під прямим кутом до сонця) через один лінійний поляризатор і, не перестаючи дивитися, повільно обертайте його. Ви помітите, що яскравість неба зміниться. Коли небо стане майже повністю темним, світло із цієї частини неба буде практично повністю поляризованим. Таким чином, щоб розпізнати поляризоване світло, достатньо одного поляризатора (хоча значно цікавіше, якщо їх у вас два).
У розділі 1 я описував свій демонстраційний дослід, у якому біле світло, розсіюючись у сигаретному димі, стає блакитним. Я влаштовую все так, що блакитне світло розсіюється в аудиторію приблизно під прямим кутом: воно також майже повністю поляризоване. Студенти можуть переконатися в цьому за допомогою поляризаторів, які вони завжди беруть із собою на лекції.
Сонячне світло, що відбивається від води або скла, також може стати майже повністю поляризованим, якщо падає на поверхню під певним кутом, який називають кутом Брюстера. (Девід Брюстер — шотландський фізик ХІХ століття, який багато працював у царині оптики). Саме тому човнярі й моряки одягають поляризаційні сонцезахисні окуляри — вони не пропускають більшість світла, що відбивається від поверхні води.
Я завжди ношу в гаманці хоча б один поляризатор — так-так, завжди — і закликаю до цього студентів.
Чому я розповідаю вам усе це про поляризоване світло? Тому що світло від веселки майже повністю поляризоване. Світло поляризується, коли відбивається всередині краплі, а це, як ви тепер знаєте, необхідна умова для виникнення веселки.
На лекції я створюю особливу веселку (за допомогою однієї, але дуже великої краплі води), яка дозволяє мені продемонструвати, що: 1) червона смуга розташована із зовнішнього краю веселки, 2) фіолетова — із внутрішнього, 3) світло всередині дуги веселки біле і яскраве, на відміну від світла за дугою, а також 4) світло від веселки поляризоване. Остання особливість веселок надзвичайно мене захоплює (і це одна із причин, чому я завжди ношу із собою поляризатори). Ви можете переглянути цей чудовий експеримент на відео з моєї лекції: cutt.ly/awrxgJt.
Окрім веселки
Веселки — найвідоміші та найбарвистіші витвори атмосфери, проте аж ніяк не єдині. Існує ще сила-силенна атмосферних явищ, деякі з них досить дивні й надзвичайні, а деякі — глибоко незбагненні. Але поки що не прощаймося з веселками й погляньмо, куди вони нас приведуть.
Якщо уважно придивитися до дуже яскравої веселки, часом можна помітити з її внутрішнього краю кілька то яскравіших, то темніших смуг. Їх називають додатковими веселками (вони зображені на фотографії у вклейці). Щоб пояснити це явище, нам доведеться відмовитися від уявлень Ньютона про природу світлових променів. Він вважав, що світло складається із частинок, і коли окремі промені проникають у дощову краплю, заломлюються в ній і виходять з неї, вони поводяться як маленькі частинки. Але ми зможемо пояснити додаткові веселки, тільки якщо уявлятимемо світло як хвилі. І щоб виникла додаткова веселка, світлові хвилі мають пройти крізь дуже маленькі краплі — діаметром менше міліметра.
Хвильову природу світла продемонстрував один з найважливіших у всій фізиці експериментів, який зазвичай називають експериментом з подвійною щілиною. Орієнтовно в 1801–1803 роках англійський учений Томас Юнг, розщепивши вузький пучок світла на два, побачив на екрані візерунок (суму цих двох пучків), який можна пояснити, тільки якщо припустити, що світло складається із хвиль. Згодом цей експеримент проводили інакше, використовуючи дві щілини (або мікроотвори). Для подальших пояснень уявімо, що вузький пучок світла падає на два близько розташовані крихітні отвори в аркуші тонкого картону. Світло, проходячи крізь ці отвори, потрапляє на екран. Якби світло складалося із частинок, кожна з них пройшла б або крізь один отвір, або крізь другий (вона не може пройти крізь обидва), і тому ви побачили б на екрані дві яскраві точки. Утім ми спостерігаємо зовсім інший малюнок. Він точно повторює те, що було б, якби на екран потрапили дві хвилі — одна вийшла з одного мікроотвору, і водночас така сама — із другого. Додавання хвиль відбувається за принципами так званої інтерференції. Коли гребені хвиль з одного отвору збігаються із западинами хвиль із другого, хвилі гасять одна одну. Це явище має назву послаблювальна (або деструктивна) інтерференція, і місця на екрані, де це спостерігають (і їх кілька), залишаються темними. Хіба це не чарівно — світло плюс світло дає темряву! І навпаки, в інших місцях екрана, де дві хвилі синхронізовані одна з одною, а їхні найвищі й найнижчі точки збігаються, відбувається підсилювальна (або конструктивна) інтерференція, і ми в результаті отримаємо яскраві точки (їх теж буде кілька). Таким чином, ми побачимо на екрані розсіяний малюнок з темних і світлих точок, і саме це спостерігав Юнг під час свого експерименту з розщеплення світлового пучка.
Я демонструю цей дослід на лекції, використовуючи світло червоного, а також зеленого лазера. Це дуже ефектно. Студенти помічають, що зелене й червоне світло утворюють дуже схожий малюнок, хіба що у випадку із зеленим світлом яскраві й темні плями розташовані дещо ближче. Відстань між ними залежить від кольору світла, а отже, від довжини хвилі (більше про довжину хвилі я розповім у наступному розділі).
Учені століттями сперечалися, із чого складається світло — з частинок або хвиль, і цей експеримент дозволив дійти приголомшливого й неспростовного висновку, що світло — це хвиля. Тепер нам відомо, що світло може поводитися і як частинка, і як хвиля, але до цього неймовірного висновку наука прийде тільки через століття, коли з’явиться квантова механіка. Зараз ми не заглиблюватимемося в це.
Повернемося до додаткових веселок. Ті темні та яскраві смуги виникають саме через інтерференцію світлових хвиль. Це явище дуже чітко виражене, коли діаметр крапель становить близько 0,5 міліметра. Ви можете побачити фотографію додаткової веселки у вклейці, а інші знімки на сайті: atoptics.co.uk/rainbows/supdrsz.htm.
Інтерференція створює ще разючіший ефект, коли діаметр краплі менше ніж 40 мікрон (0,04 міліметра). У таких випадках промені різних кольорів так сильно розсіюються, що їхні хвилі повністю накладаються. Кольори змішуються, і веселка стає білою. На білій веселці часто видно одну чи дві темні смуги (додаткові веселки). Білі веселки надзвичайно рідкісні, особисто я їх ніколи не бачив. У середині 1970-х мій студент Карл Вельс надіслав мені світлини кількох прекрасних білих веселок. Він фотографував їх улітку о другій ночі (саме так) із Крижаного острова Флетчера — великого плавучого айсберга завбільшки приблизно 5 на 11 кілометрів. Тоді він перебував приблизно за 490 кілометрів від Північного полюса. Прекрасну фотографію білої веселки ви можете роздивитися у вклейці.
Також білі веселки можна побачити в тумані, який складається з надзвичайно крихітних краплинок води. Часом білі туманні веселки важко розгледіти. Ви, можливо, безліч разів їх бачили, навіть не здогадуючись про це. Зазвичай вони з’являються, коли туман не дуже густий і тому пропускає сонячне світло. Рано-вранці на березі річки або в гавані, коли сонце ще низько і часто стоїть туман, я полюю на туманні веселки і спостерігав їх неодноразово.
Інколи туманну веселку можна створити за допомогою фар машини. Якщо ви в дорозі й навколо вас збирається вечірній туман, пошукайте місце, де можна безпечно припаркуватися. Або якщо туман застав вас удома, розверніть машину до туману та ввімкніть фари. Потім відійдіть від машини й подивіться на місце в тумані, куди падає світло фар. Якщо пощастить, ви, можливо, побачите туманну веселку. З нею темрява туманної ночі стає ще більш моторошною. Ви можете побачити, що відбулося, коли один хлопець випадково помітив туманну веселку від фар своєї машини: cutt.ly/VtLwHe. Помітили темні смуги в білих дугах?
Розмір крапель і хвильова природа світла пояснюють ще одне надзвичайно гарне оптичне явище, яке прикрашає небеса, — глорії. Найкраще їх видно з літака, що летить понад хмарами. Спробуйте їх пошукати — повірте, воно того варте. Для цього ви, звісно, маєте сидіти біля вікна, але не над крилами, які затуляють усе, що внизу. Вам слід переконатися, що сонце з протилежного боку від вашого місця, тому зверніть увагу на час польоту і напрямок рейсу. Якщо з вікна видно сонце, експеримент завершено. (Тут я змушений попросити вас узяти це на віру: щоб дати переконливе пояснення, потрібно здійснити багато дуже складних обчислень). Якщо дотримано всіх умов, спробуйте вирахувати розташування антисонячної точки й подивіться вниз на неї. Може, вам поталанить, і ви побачите у хмарах кольорові кільця, а якщо літак перебуває не надто високо над хмарами — то, можливо, навіть глорію навколо тіні літака. Діаметр глорії може варіюватися від кількох до приблизно 20 градусів. Що дрібніші краплі, то більші глорії.
Я зробив багато фотографій глорій, до того ж на деяких чітко видно тінь мого літака, і найцікавіше те, що місце розташування мого крісла збігається із центром глорії — антисонячною точкою. Одна з моїх фотографій увійшла в цю книжку.
Глорії можна побачити в найрізноманітніших місцях, не лише з вікна літака. Їх часто спостерігають мандрівники, коли дивляться згори на імлисту долину, стоячи спиною до сонця. У таких випадках стає трохи страхітливо. Туристи бачать на поверхні туману власну тінь, оточену глорією, а часом кількома кольоровими кільцями, і це схоже на якусь примару. Таке явище також відоме як Брокенський привид — за назвою піка в Німеччині, де його бачать найчастіше. Глорії навколо людських тіней так схожі на німби святих, а самі фігури мають такий потойбічний вигляд, що ви не здивуєтеся, що англійське слово «glory» серед іншого означає сяйво у формі круга навколо голови або над головою. У Китаї глорію називають «світло Будди».
Якось я зробив чудове фото власної тіні в оточенні глорії, яке я називаю образом святого Волтера. Багато років тому мої друзі-астрономи з Радянського Союзу запросили мене попрацювати з їхнім шестиметровим телескопом на Кавказі. На той час це був найбільший телескоп у світі. Погода стояла просто жахлива й зовсім не сприяла спостереженням. Поки я був там, щодня приблизно о пів на шосту вечора з долини здіймалася стіна туману, що повністю вкривала телескоп. Цілком і повністю. За весь час ми так і не змогли поспостерігати за небом. У вклейці є фотографія, де зображено, як піднімається цей туман. З розмов з астрономами я довідався, що тумани там — дуже часте явище. І я запитав: «Чому тоді встановили тут телескоп?». Мені відповіли, що його збудували на цьому місці, бо так захотіла дружина одного партійного чиновника, і це не обговорювалося. Я ледь не впав зі стільця.
Хай там як, за кілька днів мені спало на думку, що, можливо, я зможу зробити пречудові кадри. Щодня, коли починав заповзати туман із долини на сході, сонце на заході було ще досить яскравим — ідеальні передумови для глорії. Тому наступного дня я взяв із собою в обсерваторію фотоапарат, трохи нервуючись, що туман відмовиться від співпраці зі мною. Але, як і слід було чекати, все оповилося туманом, сонце ще світило, а я стояв до нього спиною. Я чекав і чекав, аж тут — бац! — навколо моєї тіні з’явилася глорія, і я зробив фото. Мене брала нетерплячка швидше проявити плівку — це було ще в доцифрову добу — справа варта заходу! Моя тінь довга й примарна, а тінь фотоапарата — у центрі кілець розкішної глорії. Ви можете побачити цю фотографію у вклейці.
Щоб побачити ореол навколо власної голови, не обов’язково їхати в таке екзотичне місце. Якщо сонячної ранкової години подивитися на свою тінь на вкритій росою траві (звісно, коли сонце точно за спиною), часто можна побачити те, що німецькою називається Heiligenschein, буквально — «священне світло»: сяйво навколо тіні голови. (Воно не різнокольорове — це не глорія). Такий ефект створюють краплини роси, які відбивають сонячне світло. Якщо ви спробуєте — а я сподіваюся, що так, — їх простіше знайти, ніж глорію. Рано-вранці сонце ще низько, тому ваша тінь буде доволі довга й дуже нагадуватиме витягнуті, увінчані німбами фігури святих на середньовічних картинах.
Багато різних видів веселок і німбів можуть заскочити вас зненацька в найнесподіваніших місцях. Мій улюблений випадок стався якось сонячного дня в червні 2004 року (я пам’ятаю, що це було літнє сонцестояння — 21 червня), коли я відвідував музей deCordova в Лінкольні, штат Массачусетс, разом із С’юзан (яка тоді ще не була моєю дружиною), сином і його дівчиною. Ми йшли територією музею до входу, коли мене гукнув син. Перед нами на землі була приголомшлива, барвиста веселка, що утворювала майже повне коло. (Оскільки було сонцестояння, сонце піднялося на максимальну висоту для Бостона — приблизно 70 градусів над горизонтом). Це було фантастично!
Я дістав фотоапарат і якнайшвидше наклацав побільше фотографій. Як несподівано. На землі не було крапель води, і я швидко зрозумів, що ця веселка в будь-якому разі не могла утворитися із крапель, бо її кут був значно менший за 42 градуси. А проте на вигляд це була справжнісінька дощова веселка: із зовнішнього краю — червона смуга, із внутрішнього — фіолетова, а всередині дуги — яскраве біле світло. Що могло її спричинити? Я здогадувався, що її, напевно, створили якісь прозорі сферичні частинки, але що б то могло бути?
Одна з моїх фотографій цієї веселки, яку ви можете побачити у вклейці, виявилася такою вдалою, що 13 вересня 2004 року її опублікували на сайті NASA як загадкову астрономічну фотографію дня10. (До речі, це прекрасний веб-сайт, раджу вам заходити на нього щодня: apod.nasa.gov/apod/astropix.html). Я одержав приблизно три тисячі повідомлень із гіпотезами, що б це могло бути. Моя улюблена відповідь — записка від чотирирічного Бенджаміна Ґайслера, написана рукою: «Думаю, ваша загадкова фотографія зроблена світлом, кольоровою крейдою, фломастерами й олівцями». Я повісив її на дошці оголошень біля свого кабінету в МТІ. З усіх відповідей лише тридцять респондентів мали правильний хід думок, але найточнішими були п’ять.
Найкращою підказкою до цієї загадки є те, що коли ми відвідували музей, там проводили капітальний ремонт. Зокрема, стіни в багатьох місцях обробляли за допомогою піскоструминної установки. Мій давній колега Маркос Ханкін, який у МТІ відповідав за фізичні демонстраційні експерименти, сказав мені (тоді я цього ще не знав), що в деяких піскоструминних апаратах використовують скляні кульки. А на землі й справді було розкидано величезну кількість крихітних скляних кульок. Я приніс жменю додому. Ми тоді побачили скляну веселку, яку тепер визнано окремим видом веселки, що утворюється завдяки скляним кулькам. Її кут приблизно 28 градусів, але точне значення залежить від типу скла.
