Почему на морозе свет идет вверх. Световой столб. Интересные и невероятные факты из истории и наших дней

Этой зимой в небе весьма часто наблюдались редкие оптические явления:

Солнечный световой столб

Наблюдался 16 января 2010 года в Липецке, перед самым заходом Солнца
Температура 19 градусов мороза

Солнечный световой столб это оптическое явление, которое представляет собой полосы света, идущие вертикально вверх от Солнца! Чаще всего световые столбы можно наблюдать при заходе или восходе Солнца
Световые столбы бывают видны в тёмное время суток и от других ярких объектов, например, от фонарей
Световой столб возникает, когда солнечный свет отражается от поверхностей мельчайших ледяных кристаллов, представляющих собой ледяные пластинки или стержни с шестиугольным сечением, взвешенных в воздухе. Такие кристаллы образуются в высоких перистых облаках, наиболее часто в перисто-слоистых. При низких температурах подобные кристаллы также могут образовываться и в более низких слоях атмосферы. Поэтому, световые столбы чаще наблюдаются в холодное время года. При формировании светового столба свет отражается либо от верхней или нижней поверхности ледяной пластинки, либо от торцов или граней ледяного стержня
В редких случаях световой столб может сопровождаться так называемым паргелическим кругом. Он представляет собой светлую полосу, которая видна на небе на той же высоте, что и Солнце. При благоприятных условиях она составляет замкнутый круг, проходящий через Солнце и ложные Солнца

Гало это преломление и отражение света в ледяных кристалликах облаков верхнего яруса; представляют собой светлые или радужные круги вокруг Солнца или Луны
Гало часто наблюдаются в передней части циклонов, в перисто-слоистых облаках их тёплого фронта, и поэтому могут служить признаком их приближения
Как правило, гало возникают как круги радиусом 22 или 46°, центры которых совпадают с центром солнечного (или лунного) диска. Круги слабо окрашены в радужные цвета (красный внутри)
Окрашенные гало объясняются преломлением света в шестигранных призматических кристаллах ледяных облаков, неокрашенные (бесцветные) формы - отражением света от граней кристаллов. Разнообразие форм гало зависит в основном от типов и движения кристаллов, от ориентации их осей в пространстве, а также от высоты Солнца
Гало бывают около 100 различных видов

Круговое гало

В этот день дул крепкий юго-восточный ветер, 11 метров в секунду, с сильными порывами, позёмок. С утра облачно с прояснениями, облака низкие, рваные, просвечивающиеся разных форм быстро несутся по небу. С 11 до 12 часов наблюдалось гало, причём в 11.52 оно стало круговым с двумя яркими участками по бокам, паргелиями

Затем от него остался небольшой верхний участок
Чуть позже, около 13 часов над ним появился яркий второй участок!
Гало стало двойным!

Двойное гало

Верхнее гало быстро увеличивало свою яркость!

Зенитная дуга

И вскоре стала видна вот такая яркая зенитная дуга:

Улыбка Солнца

13 марта 2010 года в Липецке наблюдалось красивое полное 22* гало!
В этот день с утра пасмурно, слабый снег до 13 часов
С 11 часов через сплошную слоистую облачность просвечивало Солнце!
С 14.11 до 15.34 наблюдалось круговое гало средней яркости:

Мартовское гало

Гало над соснами

С 15 часов начались прояснения, появились высококучевые облака и яркие фрагменты перистых
В 17.44 небо стало совершенно ясным, светло-голубого цвета

8 СОВЕТОВ ДЛЯ АВТОПУТЕШЕСТВЕННИКОВ Путешествия на машине – это не только удобно и бюджетно, это настоящее приключение! Публикуем для вас восемь лайфхаков, которые помогут вам избежать частых проблем при путешествии на автомобиле на дальние расстояния. Пройдите техосмотр Нет ничего более проблемного, чем внезапная поломка в дороге. Особенно если вы собираетесь в путешествие за пределами России – ведь там ремонт может стоить огромных денег. Чтобы обойти эти неприятности, советуем заранее пройти техосмотр и убедиться в том, что тормозной системе, ходовой части и двигателю ничего не угрожает. Проверьте документы Обязательно возьмите с собой паспорт, страховой полис, водительское удостоверение, полный пакет документов на машину. Если вы собираетесь пересекать границу, то узнайте заранее, какие дополнительные документы от вас могут потребовать, а также помните, что некоторые машины могут не пропустить через границу. Застрахуйтесь Хорошо, если страховой полис не понадобится, но в момент ЧП он сможет обеспечить вам квалифицированную первую помощь. Более того, для поездок за границу – это строго обязательный пункт! В Сбербанке вы можете оформить страховку онлайн за пару минут с суммой покрытия до 120 000€, а также застраховать себя от кражи документов и порчи спортинвентаря. Возьмите важные мелочи Например, сумку-холодильник, чтобы можно было брать еду в дорогу и экономить на кафешках, а также powerbank , обновленную аптечку для путешествий, необходимые инструменты (набор гаечных ключей, трос, домкрат, знак аварийной остановки и др.). Также не забудьте про удобную одежду, которая не будет ограничивать ваши движения, пока вы едете в машине. Составьте подробный маршрут Хорошее самочувствие водителя – это залог безопасности, поэтому изучите дорогу, по которой вы собираетесь ехать, и внимательно рассчитайте места для отдыха и ночлега. Желательно составить маршрут таким образом, чтобы расстояние между пунктами для отдыха не превышало 300-400км. Специалисты считают, что это наиболее удачное расстояние, чтобы не переутомиться и не потерять концентрацию. Распределите вещи правильно Те, что понадобятся вам в дороге, переложите поближе (перекус, теплая толстовка, вода, гаджеты и пр.), а объемные и ненужные – подальше, чтобы они вам не мешали. Также учтите, что правильно распределить багаж – это еще и вопрос безопасности. В случае удара при неправильном распределении может сместиться центр тяжести, и автомобиль станет менее устойчивым. Установите полезные приложения Конечно, первые в этом списке – офлайн-карты. Если вы путешествуете по Европе, то обязательно скачайте на смартфон ViaMichelin (для поездок по Америке – Roadtrippers). Это планировщики маршрута, которые показывают не только дорогу и жилье, но и различные придорожные достопримечательности. Организуйте место в машине Так как автомобиль на время станет точкой вашего досуга, обеда и сна одновременно, следует правильно организовать пространство. Не не лишним будет сделать небольшую урну для мусора, на спинки прикрепить органайзеры с важными мелочами, а если с вами едут дети, то дать возможность им занять себя самостоятельно: с помощью подставки с планшетом или присосок на стекло с игрушками и карандашами. А вы часто путешествуете на машине?

Световой столб – удивительное, создавшее вокруг себя множество теорий, выдумок и поверий, оптическое природное явление.

Эффектное оптическое явление вертикальных полос света, соединяющих землю и небо, часто появляется при заходе или восходе Солнца, в тихую холодную погоду, при повышенной влажности в атмосфере. Долгое время оно считалось проявлением божественного знамения, но ученые развеяли увлекательный сверхъестественный миф. Оказалось, что объяснение удивительного зрительного эффекта нужно искать в обычных кристаллах льда. Они возникают в перисто-слоистых облаках, насыщенных замершими частицами воды, но при низкой температуре воздуха, появляются ближе к поверхности земли. Дорожку света среди них могут зажечь Солнце, Венера или Луна, а также более прозаические источники – уличные фонари, прожекторные установки, фары машин.

Как возникает световой столб?

Замерзшие капли воды, ставшие причиной этого захватывающего феномена, имеют плоскую шестиугольную или столбовидную форму. Свет отражается от различных граней – верхних, нижних или торцевых, – поэтому их взаимное расположение влияет на вид столба. Игра света может породить даже ложные «солнца» или паргелический круг – заметный ареол вокруг нашей звезды. Множество отражений лучей сливаются в нашем восприятии в окружность над горизонтом. Причина всех этих явлений одна – преломление лучей в кристаллах замерзшей воды.

Часто источником освещения становится не масштабный небесный объект, такой как Солнце или Луна, а простая лампочка. Поэтому диаметр световых столбов аналогичен их размеру. Кроме этой величины оптическое явление наследует и цвет породившего его объекта. Ученые не раз отмечали то, что низко расположенный генератор света, создает более длинные колонны.

Ледяные иглы – близкие родственники световых столбов

Явление, названное ледяными иглами, представляет собой более короткие, но многочисленные полосы света. Природа и место их появления аналогичны возникновению столбов – низко над землей, в морозном воздухе парят мелкие кристаллы льда, от которых отражается свет. Ледяные иглы также считаются атмосферным явлением.

Особенности наблюдения

Световые столбы способны формироваться вокруг любого источника света: фонаря, Луны, светящейся витрины. В северных районах и странах, например, на Аляске, где от низких температур в воздухе образуются кристаллы льда, обычная лампа уличного фонаря может дать уникальное свечение, удачно названное «Световой лес». Природное отражение от замерзших капель воды и лампочки, покрашенные в красный, синий, зеленый оттенок, становятся причиной появления фантастических разноцветных колонн, гордо устремляющихся в небо.

Интересные и невероятные факты из истории и наших дней

По древней легенде человек, увидевший столб света, обретет несметное богатство и счастье. Ведь теперь – он избран, и ему явилось божественное знамение.

Некоторые особо скептически настроенные наблюдатели не видят в явлении как мистических, так и природных первопричин, считая световые столбы лучами обыкновенных прожекторов.

С появлением историй про НЛО и расцвета увлечения уфологией, это явление связывали с долгожданным прибытием космических пришельцев. Но если вам посчастливится увидеть столб света, не пугайтесь! Это не инопланетный корабль пытается втянуть на борт очередную жертву, а ледяные частицы вполне естественного происхождения отражают свет Луны, фонаря или фар автомобиля.

Столбы света над фонарями.

Если зимой в тихую, морозную ночь вы выйдете на городскую площадь, освещенную фонарями, и если существуют некоторые благоприятные обстоятельства, о которых будет сказано чуть позже, то, может быть, вам посчастливится быть свидетелем редкого эффектного зрелища: вы увидите над площадью лес светящихся столбов. Световой столб стоит над каждым фонарем строго вертикально и уходит далеко вверх. Можете обойти фонарь со всех сторон, световой столб останется на своем месте.

В книге М. Миннарта «Свет и цвет в природе» кратко говорится об этом явлении. Там сказано, что оно наблюдается в Канаде и в России и что причина его - отражение света мелкими ледяными частицами, взвешенными в воздухе. От этого еще довольно далеко до детального объяснения механизма возникновения световых столбов.

То, что в создании световых столбов участвуют мелкие снежинки или льдинки, находящиеся в атмосфере, не вызывает никаких сомнений. Освещенные фонарем снежинки и льдинки блестят, как будто сами светятся. Но почему светится только столб, стоящий над фонарем?

Проделав простой эксперимент, вы убедитесь, что появление столбов связано со стереоэффектом. Вы смотрите на фонарь, закрыв правый глаз, и вместо столба видите вертикальную полоску сверкающих снежинок, находящихся в воздухе между глазом и фонарем, но несколько выше его. Такую же полоску вы видите, когда смотрите, закрыв левый глаз,- это сверкают снежинки в другой области, а именно в той, которая находится между правым глазом и фонарем. Теперь откроем оба глаза: два изображения, две сверкающие полоски сливаются, и вы видите световой столб. Уже над фонарем. Еще раз подчеркнем - это своего рода оптический обман, вы видите две разные светящиеся полоски, два разных объема воздуха со своими сверкающими частицами - один перед правым глазом, а другой перед левым.

А теперь подумаем: почему сверкающие полоски вертикальны и почему снежинки сверкают только тогда, когда попадают в вертикальную плоскость, проходящую через глаз и через источник света? Почему не видны снежинки за пределами этой плоскости?

Снежинки - это, как правило, плоские звездочки: в центре маленький шестиугольник, от его углов растут шесть лучей с веточками, параллельными кромкам шестиугольника. От этих веточек отрастают другие, и в итоге звездочка может принять довольно сложные формы. Процесс кристаллизации влаги идет от центра снежинки, и это позволяет понять, какие промежуточные формы принимает звездочка.

В начальной стадии частички льда прилипают к углам правильного шестиугольника и их цепочки от двух соседних углов растут навстречу друг другу. Из таких цепочек вырастает новый геометрически подобный шестиугольник большего размера, или, иными словами, первоначально возникший шестиугольник увеличивается.

Но вот наступает такой момент, когда растущие цепочки не успевают встретиться, а на углах уже начинают нарастать новые цепочки. И тогда на углах получаются микроскопические плоские ледяные елочки с веточками, параллельными сторонам шестиугольника. Дальше на лучах нарастают новые палочки, и звездочка становится все более сложной.

Если влаги в атмосфере мало, процесс заканчивается на сравнительно ранней стадии и в воздухе рождаются мелкие снежинки в виде шестиугольников и самых простейших звездочек. Как мы увидим дальше, это и есть одно из «некоторых благоприятных обстоятельств», необходимых для возникновения световых столбов.

Теперь поговорим о том, как ведут себя эти мельчайшие снежинки при медленном падении в тихую погоду.

Строго говоря, следовало бы провести исследования падающих снежинок в реальных условиях, скажем, с помощью киносъемки. Но, предположив, что поведение снежинки в основном определяется ее формой, можно экспериментировать с моделью сравнительно больших размеров. Такие эксперименты автор проделал совместно с инженером А. А. Бородиным, в опытах использовались модели снежинок, вырезанных из бумаги. Были получены следующие результаты:

1. «Снежинки» с двумя взаимно перпендикулярными осями симметрии авторотируют. Авторотацией в аэродинамике называется движение тела, сопровождаемое вращением за счет взаимодействия с атмосферой.

3. Чем больше удлинение «снежинки», или отношение большей оси к меньшей, тем при той же ее площади вращение идет быстрее.

4. Правильные шестиугольники и шестиконечные звездочки вращаются вокруг оси, соединяющей противолежащие углы и лучи. Именно так авторотировали и наши бумажные «снежинки».

На первом рисунке изображен фонарь на столбе и наблюдатель, причем предполагается, что плоскость чертежа проходит через центр светящейся части фонаря (например, через центр шара из белого матового стекла) и через глаз наблюдателя. В этой же плоскости находятся четыре снежинки - 1, 2, 3, 4. Их оси вращения перпендикулярны к плоскости чертежа, а сами снежинки показаны в виде коротких черточек в тот момент своего вращения, когда свет от фонаря, отражаясь от снежинки, как от зеркала, попадает в глаз. Показанные четыре снежинки сверкают по два раза за оборот, а точнее, немного чаще или реже, так как, падая, меняют свое местоположение.

Точки 1, 2, 3, 4 со штрихами. Это - кажущееся положение световых точек; они создают иллюзию световой линии. По положению точки 4 видно, что световой столб может иметь участок ниже фонаря, если только он не слишком засвечивается прямым светом самого фонаря.

Падая и вращаясь, снежинки посылают световые вспышки в глаз до тех пор, пока не уйдут из вертикальной плоскости «глаз - фонарь» или пока их ось вращения не отклонится от перпендикуляра к этой плоскости.

Скорость падения снежинки невелика, а угловая скорость и, следовательно, число световых всплесков в секунду могут быть довольно большими.

На втором рисунке схематично показано, как расположены в плане фонарь и левый (л) и правый (п) глаза наблюдателя, а также несколько снежинок, посылающих световые вспышки в сторону наблюдателя. Для наглядности диаметр фонаря, а следовательно, и углы сильно преувеличены.

Сделано это для того, чтобы яснее показать: снежинки, которые видит наблюдатель, располагаются в пределах некоторых углов. То есть наблюдатель видит не линии, а светящиеся полосы, которые и создают в итоге иллюзию световых столбов. Нетрудно сообразить, что число снежинок, которые находятся между фонарем и глазом и блеск которых видит наблюдатель, будет тем больше, чем больше углы αл и αп. Можно даже подсчитать долю этих видимых снежинок в общем числе снежинок, падающих на землю в пространстве, которое ограничено вертикальными плоскостями, проходящими через линию, a-л и b-л (для левого глаза) и c-п и d-п (для правого глаза). Доля эта довольно велика, примерно она равна (αл+αп):360.

Может быть также подсчитано относительное число снежинок, которые находятся за пределами углов αл и αп, но тем не менее в каком-то определенном положении направляют отраженный свет точно в глаза наблюдателя (положение оси авторотации такой снежинки отмечено цифрой 5 на втором рисунке). Расчеты показывают, что за пределами углов αл и αп вероятность существования снежинок в таком положении чрезвычайно мала. Именно поэтому наблюдатель и видит яркий свет, отраженный авторотирующими снежинками только в пределах сравнительно небольших углов αл и αп видит световые столбы.

Н. Фадеев