Яркие пятна по сторонам Солнца, светящаяся дуга вокруг него или вертикальная полоса над фонарём могут выглядеть как разные проявления одного необычного свечения. Часто их действительно объединяет общий «строительный материал» — крошечные кристаллы льда в атмосфере. Но то, какую именно фигуру увидит наблюдатель, зависит от формы кристаллов, их положения и пути света через них или от них.
Разобраться в этих явлениях полезно не только ради красивого зрелища. Они показывают, как геометрия и оптика превращают обычный солнечный или искусственный свет в дуги, пятна и столбы. Ниже — справочник по трём связанным явлениям: гало, паргелиям и световым столбам, а также пояснение, чем они отличаются от радуги.
- Общее объяснение: свет встречает ледяные кристаллы
- Гало: кольцо вокруг Солнца или Луны
- Паргелии: «ложные солнца» по сторонам светила
- Световые столбы: вертикальные полосы над источником
- Как отличить похожие явления
- Почему радуга — не то же самое, что гало
- Когда и как наблюдать
- Что можно и чего нельзя заключить по наблюдению
- Коротко: три главных различия
- FAQ
- Паргелии и гало — одно и то же?
- Почему световой столб выглядит вертикальным?
- Можно ли смотреть на солнечное гало без риска?
- Всегда ли световой столб означает сильный мороз?
Общее объяснение: свет встречает ледяные кристаллы
В холодных облаках и иногда в приземном воздухе встречаются кристаллы льда. Многие из них имеют шестигранную форму: у них есть плоские грани и углы, через которые свет может преломляться. Если кристалл прозрачен, часть света проходит внутрь, меняет направление на границе воздуха и льда, а затем выходит через другую грань. Для наблюдателя важны не только свойства льда, но и то, под каким углом свет попадает на кристалл.
Кристаллы в облаке не обязательно ориентированы одинаково. Одни беспорядочно кувыркаются, другие из-за формы и движения в воздухе могут располагаться более упорядоченно. Поэтому два явления, вызванные льдом, могут выглядеть совсем по-разному: беспорядочно ориентированные частицы создают окружность гало, а ориентированные плоские кристаллы способны сформировать яркие пятна по сторонам Солнца. Воздух при этом не светится сам по себе — наблюдатель видит свет, который изменил направление или отразился на кристаллах.
Гало: кольцо вокруг Солнца или Луны
Наиболее известное ледяное гало — светлое кольцо с угловым радиусом около 22 градусов вокруг Солнца или Луны. Это не круг фиксированного размера на небе: его видимый диаметр зависит от того, насколько далеко от наблюдателя расположено светило. Для образования кольца свет преломляется в ледяных кристаллах, проходя через грани, расположенные друг к другу под подходящим углом. В разных точках кольца лучи направлены к наблюдателю под близкими углами, поэтому фигура кажется окружностью.
Внутренний край такого гало обычно заметнее, чем внешний, а цвет может быть слабым. Если различимы оттенки, красноватый чаще располагается ближе к Солнцу, поскольку разные цвета преломляются неодинаково. Полное кольцо увидеть получается не всегда: его часть может быть скрыта облаками, зданиями или горизонтом. Смотреть прямо на Солнце ради наблюдения опасно; лучше закрыть его непрозрачным предметом, оставив видимой область неба вокруг.
Существует и гало с радиусом около 46 градусов, но оно наблюдается реже и обычно выглядит менее ярким. Его появление связано с другим сочетанием путей света через кристаллы. На практике не каждое светлое пятно или дуга возле Солнца — часть гало: форму и положение явления нужно оценивать вместе. Одна фотография без контекста иногда не позволяет уверенно определить оптический эффект.
Паргелии: «ложные солнца» по сторонам светила
Паргелии, или солнечные собаки, — яркие цветные пятна, которые могут появиться справа и слева от Солнца. Обычно они располагаются примерно на уровне солнечного диска и находятся на расстоянии около 22 градусов от него. Их часто можно заметить по бокам кольца гало, но паргелий не является просто «ярким участком» кольца: его формирование зависит от ориентации ледяных кристаллов.
Типичный механизм связан с плоскими шестигранными кристаллами, которые в облаке располагаются примерно горизонтально. Солнечный луч преломляется через боковые грани такой пластины и выходит в направлении наблюдателя. Когда подходящие кристаллы распределены в облаке, многие лучи приходят с близкими направлениями, и на небе возникают светлые пятна. Дисциплинированная ориентация здесь важна: при хаотичном вращении кристаллов свет распределялся бы иначе и яркие боковые участки были бы менее выражены.
Паргелии могут иметь слабые цветные края, обычно с красноватым оттенком со стороны Солнца и более холодными оттенками дальше от него. Их яркость и вид зависят от состояния облаков, количества подходящих кристаллов и высоты Солнца. При низком положении светила солнечные собаки могут казаться особенно заметными, но их наличие не гарантировано даже при морозной погоде. Это оптическое явление, а не отдельное небесное тело и не признак того, что в атмосфере возникло дополнительное Солнце.
Световые столбы: вертикальные полосы над источником
Световой столб выглядит как вертикальная светящаяся полоса, расположенная над ярким источником или иногда под ним. Источником может быть Солнце, Луна либо искусственный свет — например, уличный фонарь. В отличие от паргелиев, столб обычно не образует пару отдельных пятен по сторонам светила. Его видимая вертикальность связана с ориентацией отражающих поверхностей ледяных кристаллов.
Плоские кристаллы в воздухе могут располагаться так, что их почти горизонтальные грани отражают свет в сторону наблюдателя. Наблюдатель видит совокупность отражений от множества частиц, находящихся на разных высотах, и они складываются в вертикальную полосу. Поэтому столб — не материальный луч, который фонарь «посылает» вверх, и не светящаяся колонна в воздухе. Он возникает из-за того, что отражённый свет от множества кристаллов попадает в глаз наблюдателя с подходящих направлений.
Для солнечного столба обычно нужны ледяные кристаллы, способные отражать солнечный свет, а для столба над наземным фонарём — кристаллы в воздухе над ним или поблизости. В последнем случае явление может наблюдаться в холодную погоду, когда в воздухе присутствуют ледяные частицы. Однако сам мороз не гарантирует появления столба: важны и наличие кристаллов, и их ориентация, и положение наблюдателя относительно источника.
Как отличить похожие явления
Полезно сначала обратить внимание на форму, а затем — на положение относительно источника света. Кольцо вокруг Солнца или Луны указывает на гало; отдельные яркие участки по бокам Солнца — на возможные паргелии; вертикальная полоса над фонарём или светилом — на световой столб. Цвет не всегда помогает: он может быть слабым, искажённым облаками или незаметным невооружённым глазом.
| Явление | Как выглядит | Основной механизм | Что особенно важно |
|---|---|---|---|
| Гало 22° | Кольцо вокруг Солнца или Луны | Преломление света в ледяных кристаллах | Кристаллы создают направления лучей, соответствующие кольцу |
| Паргелии | Яркие пятна по сторонам Солнца | Преломление в ориентированных плоских кристаллах | Часто находятся примерно на уровне светила и около 22° от него |
| Световой столб | Вертикальная полоса над источником или под ним | Отражение света на ледяных кристаллах | Нужны подходящие ориентации кристаллов и положение наблюдателя |
| Радуга | Цветная дуга, обычно противоположная Солнцу | Преломление и внутреннее отражение в каплях воды | Формируется водяными каплями, а не ледяными кристаллами |
Почему радуга — не то же самое, что гало
Радуга тоже возникает благодаря оптике, но в обычной радуге свет взаимодействует с каплями жидкой воды. Он преломляется при входе в каплю, отражается внутри неё и снова преломляется при выходе. Поэтому радуга обычно появляется в направлении, противоположном Солнцу, когда дождевые капли находятся перед наблюдателем. Гало и паргелии, напротив, связаны прежде всего с ледяными кристаллами в облаках.
Для первичной радуги характерен угол порядка 42 градусов относительно точки, противоположной Солнцу; это не то же самое, что радиус солнечного гало около 22 градусов. Угловое положение объясняет, почему радуга появляется на другой стороне неба. Важно также, что наблюдатель видит радугу в определённом направлении: у двух людей, стоящих рядом, геометрия наблюдения различается, поэтому они не смотрят на одну и ту же фиксированную «дугу» как на предмет.
Когда и как наблюдать
Гало и паргелии ищут в области неба вокруг Солнца, а световые столбы — над яркими источниками света. Для ледяных явлений необходимы кристаллы, которые могут находиться в высоких облаках или в холодном приземном воздухе. Поэтому ориентироваться только на температуру у поверхности недостаточно: мороз не означает, что в нужном месте уже есть облако с подходящими кристаллами. Равным образом облачность сама по себе не гарантирует конкретную оптическую фигуру.
Наблюдать безопаснее, не направляя взгляд на солнечный диск. Можно использовать край здания, дерево или другой непрозрачный объект, чтобы закрыть Солнце и оставить открытым участок неба рядом. Для фотографии полезно записать время, направление съёмки и погодные условия: это помогает позже отличить гало от бликов в объективе и других артефактов. Вертикальная полоса на снимке не всегда доказывает наличие светового столба — иногда похожий след создаёт оптика камеры.
Что можно и чего нельзя заключить по наблюдению
Такие явления позволяют понять, что в атмосфере есть частицы, способные преломлять или отражать свет, и что их форма и ориентация влияют на результат. Но по одному гало нельзя надёжно определить точную высоту облака, его состав или то, какая погода будет в конкретном месте через несколько часов. Оптический эффект показывает геометрию взаимодействия света с частицами, а не служит самостоятельным прогнозом.
Слово «редкое» тоже требует осторожности. Для конкретного наблюдателя паргелий или световой столб может быть необычной встречей, но это не означает, что явление уникально или чрезвычайно маловероятно в масштабе атмосферы. Частота наблюдений зависит от местных условий, широты, сезона, облачности и того, насколько внимательно люди смотрят на небо. Научное объяснение не делает зрелище менее впечатляющим: оно показывает, как простой набор физических условий создаёт сложную картину.
Коротко: три главных различия
- Гало — чаще всего кольцо вокруг Солнца или Луны, возникающее при преломлении света ледяными кристаллами.
- Паргелии — отдельные яркие пятна по сторонам Солнца; для них важны ориентированные плоские кристаллы.
- Световые столбы — вертикальные полосы, которые возникают благодаря отражению света на ледяных частицах.
FAQ
Паргелии и гало — одно и то же?
Нет. Они могут появляться рядом и связаны с ледяными кристаллами, но различаются формой и механизмом. Гало обычно выглядит как кольцо, а паргелии — как яркие пятна по сторонам Солнца, для появления которых важна ориентация плоских кристаллов.
Почему световой столб выглядит вертикальным?
Его создают отражения от множества ледяных кристаллов, расположенных на разных высотах. Если поверхности кристаллов ориентированы подходящим образом, отражённый свет виден наблюдателю в виде вертикальной полосы. Это не твёрдый объект и не отдельный луч в атмосфере.
Можно ли смотреть на солнечное гало без риска?
Не следует смотреть прямо на Солнце: наблюдайте за областью вокруг него, закрыв солнечный диск непрозрачным предметом. Не направляйте оптический видоискатель камеры или бинокль на Солнце без специальной защиты. Само наличие гало не делает прямое наблюдение светила безопасным.
Всегда ли световой столб означает сильный мороз?
Нет. Для явления нужны ледяные кристаллы и подходящая геометрия отражения, а температура у поверхности сама по себе этого не подтверждает. Столбы могут быть связаны как с солнечным светом, так и с искусственными источниками, если в воздухе присутствуют подходящие кристаллы.
