Корона, гало и радужные облака: как различать оптические явления в небе

Небольшое цветное кольцо вокруг Луны, светлые пятна по сторонам Солнца или переливы на краю облака легко принять за разные проявления одного эффекта. На деле за похожей картиной могут стоять разные оптические процессы: преломление света в ледяных кристаллах, дифракция на каплях или рассеяние в атмосфере. Различить их полезно не только ради точного названия. Наблюдение помогает понять, какие частицы находятся в облаке, но само по себе не даёт надёжного прогноза погоды.

В этом обзоре речь пойдёт о четырёх заметных явлениях: короне, гало, иризации облаков и сумеречных лучах. Их можно наблюдать без специального оборудования, если соблюдать осторожность и не смотреть прямо на Солнце. Главные подсказки — размер и форма цветной области, её положение относительно светила и то, как она связана с облаками. Важно также учитывать, что вид неба меняется с точки наблюдения и состоянием атмосферы.

Почему атмосфера создаёт цветные кольца и полосы

Свет распространяется через воздух, содержащий молекулы, капли воды, ледяные кристаллы и аэрозольные частицы. Когда свет встречает эти неоднородности, он может преломляться, отражаться, рассеиваться или дифрагировать. Наблюдаемая картина зависит от размера и формы частиц, их ориентации, расстояния между ними и угла, под которым человек смотрит на источник света. Поэтому два внешне похожих цветных ореола могут иметь разное происхождение.

Различия в цвете возникают потому, что свет разных длин волн взаимодействует с препятствиями неодинаково. В гало важна геометрия преломления в кристаллах льда; в короне — дифракция на мелких частицах облака. Эти механизмы дают разные характерные размеры и порядок цветов. Однако реальные облака неоднородны, а цвета часто перекрываются, поэтому наблюдатель не всегда увидит чёткие границы спектра.

Корона: компактные кольца у Солнца или Луны

Корона — цветные кольца, расположенные близко к диску Солнца или Луны. Обычно в ней заметны светлая внутренняя область и один или несколько цветных ободков; их ширина и яркость могут меняться. Причина — дифракция света на мелких каплях воды, взвешенных в облаке. Когда размеры капель относительно однородны, кольца выражены лучше; при большом разнообразии размеров цвета становятся менее чёткими.

Корону часто можно увидеть, когда светило просвечивает сквозь тонкое облако. Лунная корона бывает особенно удобна для наблюдения: слабый свет не так ослепляет, как солнечный. Размер колец связан с размером капель: при прочих равных более мелкие частицы дают более широкую угловую картину. Но по одному визуальному впечатлению нельзя точно определить размеры капель или высоту облака.

Не следует путать корону с большим ореолом, который охватывает значительную часть неба. Корона прилегает к диску и имеет сравнительно малый угловой размер. Её вид может быстро изменяться, если меняется облачная структура или если облако перемещается относительно наблюдателя. Для описания полезно отметить, вокруг какого светила возникли кольца, насколько близко они расположены к диску и были ли цвета упорядочены.

Гало: большие дуги, кольца и световые пятна

Гало возникает главным образом при преломлении света в ледяных кристаллах облаков. Наиболее известная разновидность — кольцо радиусом около 22 градусов вокруг Солнца или Луны. Оно может выглядеть как полный круг, но нередко видна лишь часть дуги. У солнечного гало красноватый оттенок обычно заметнее у внутреннего края, а внешняя часть выглядит более бледной; на практике цвета часто размыты.

Кристаллы льда имеют упорядоченную геометрическую форму, и направление прохождения луча через их грани определяет, куда попадёт свет. Если в облаке присутствуют кристаллы подходящей ориентации, рядом с гало могут появляться яркие пятна по бокам Солнца — паргелии, или «ложные солнца». Они располагаются примерно на уровне светила и могут быть заметнее, когда Солнце стоит низко. Видимость зависит от состава облака и ориентации кристаллов, поэтому эти пятна возникают не при каждом гало.

Гало часто связано с высокими тонкими облаками, содержащими ледяные кристаллы, например с перистыми или перисто-слоистыми. Такие облака иногда предшествуют изменению погоды, но связь не является гарантированным прогнозом. Одно кольцо не позволяет определить, когда начнутся осадки и начнутся ли они вообще в конкретной местности. Для прогноза нужны другие наблюдения и данные, а не только оптический эффект.

Иризация: радужные края облаков

Иризация — нежные цветные пятна или полосы на облаке, чаще всего возле Солнца. Она связана с дифракцией света на достаточно мелких каплях воды или ледяных частицах. Цвета могут напоминать перламутр и выглядеть размытыми, а окрашенные участки часто располагаются на краях облака или в его тонких частях. При перемещении или изменении облака рисунок тоже может быстро меняться.

По виду иризация иногда напоминает фрагмент короны. Практическая подсказка — где именно находятся цвета: у короны обычно заметны кольца вокруг светила, а иризация чаще образует неправильные пятна и полосы на облачной поверхности. Но граница между этими описаниями не всегда очевидна: оба явления могут быть связаны с дифракцией, а наблюдаемая картина зависит от облачной структуры. Поэтому точнее говорить о вероятном типе явления, если форма не выражена чётко.

Яркие переливы сами по себе не означают, что облако необычно опасно или что скоро обязательно изменится погода. Они показывают, что в облаке есть частицы, способные создавать заметную дифракционную картину. Для практического наблюдения важнее записать время, направление, форму облака и то, как долго сохранялись цвета. Такие детали полезнее, чем попытка вывести прогноз по одному оттенку.

Сумеречные лучи: светлые полосы и тёмные промежутки

Сумеречные лучи — чередующиеся светлые полосы и тени, которые расходятся от Солнца, скрытого облаками, или от просвета возле горизонта. Солнечный свет рассеивается в атмосфере, а облака или другие препятствия отбрасывают тени. Хотя лучи кажутся расходящимися, в действительности солнечные лучи почти параллельны; впечатление расхождения создаёт перспектива, как у параллельных линий, уходящих вдаль.

Иногда сходный рисунок виден в противоположной от Солнца части неба. Такие полосы называют противосумеречными лучами. Их геометрия также связана с перспективой: полосы могут казаться сходящимися к точке у горизонта. Для появления выразительной картины нужны подходящее положение Солнца, облачные тени и условия, при которых атмосферное рассеяние делает освещённые участки заметными.

Сумеречные лучи отличаются от гало и короны тем, что обычно выглядят как широкие световые полосы, а не как цветные кольца. Они не указывают на наличие особого вида кристаллов или капель в конкретном облаке. Это прежде всего эффект освещения и перспективы, подчёркнутый рассеянием света. Поэтому по нему нельзя судить о точном составе облаков.

Как отличить явления при наблюдении

Сначала оцените форму и масштаб картины. Компактные кольца вокруг диска указывают на корону, большой круг или его дуга — на гало, а цветные пятна непосредственно на облаке — на возможную иризацию. Широкие светлые полосы, разделённые тенями, характерны для сумеречных лучей. Это ориентиры, а не безошибочная классификация: облака меняются, и несколько эффектов могут наблюдаться одновременно.

Безопасность и полезные заметки

Наблюдая солнечное гало, корону или иризацию, не смотрите прямо на Солнце и не направляйте на него бинокль или другой оптический прибор. Лучше закрыть светило краем здания или наблюдать участок неба рядом с ним, не переводя взгляд на яркий диск. Для записи явления достаточно отметить дату, время, примерное направление, форму и цветовую последовательность. Фотография может помочь сохранить картину, но автоматическая обработка камеры иногда меняет насыщенность и контраст.

• Укажите, наблюдали ли вы эффект вокруг Солнца, Луны или на отдельном облаке.
• Опишите форму: полный круг, дуга, компактные кольца, пятна или полосы.
• Отметьте, было ли облако тонким и однородным или состояло из отдельных участков.
• Не делайте точный прогноз погоды только по одному оптическому явлению.

FAQ

Гало и корона — это одно и то же?

Нет. Корона обычно образует небольшие кольца близко к Солнцу или Луне и связана с дифракцией на мелких частицах облака. Гало — более крупная дуга или круг, возникающий главным образом из-за преломления света ледяными кристаллами. Если картина размыта или неполная, определить её тип только на глаз бывает трудно.

Означает ли гало, что скоро будет дождь?

Не обязательно. Гало связано с ледяными кристаллами в облаках, а некоторые облачные системы могут сопровождать приближение перемены погоды. Но по одному гало нельзя надёжно установить, будут ли осадки в конкретном месте и когда именно. Для прогноза следует учитывать комплекс метеорологических наблюдений.

Почему цветные кольца вокруг Луны видны чаще, чем вокруг Солнца?

Ночью лунный свет позволяет наблюдать слабые детали без ослепления ярким диском. Днём солнечное излучение намного интенсивнее, поэтому смотреть на Солнце опасно и неприятно, а слабые цвета могут теряться на фоне яркого неба. Корона вокруг Солнца всё же бывает заметна сквозь тонкое облако, но наблюдать её следует осторожно, не глядя на сам диск.

Можно ли по цветам определить высоту облака или размер капель?

Надёжно — нет. Цвет и размер рисунка зависят от оптического механизма, свойств частиц, структуры облака и положения наблюдателя. Например, ширина короны связана с размером рассеивающих частиц, но визуальная оценка не заменяет измерений. Для точных выводов нужны специальные наблюдения и приборы.

Небольшие атмосферные эффекты ценны тем, что делают видимыми процессы, которые обычно скрыты: преломление в ледяных кристаллах, дифракцию на мелких частицах и рассеяние света в воздухе. Их можно различать по форме, масштабу и расположению, не приписывая каждому явлению однозначное предсказательное значение. Самая надёжная привычка наблюдателя — описывать увиденное точно и отделять признаки атмосферы от предположений о погоде.