ТАЙНЫ НЕБЕСНОГО "ЭКРАНА"

Природное "кино"

Какое-то радостное чувство испытываем мы, когда на гигантском небесном экране иногда возникает удивительно красочное видение — широкая цветная дуга, сияющая и переливающаяся цветами волшебной красоты. Одним своим концом она скрывается где-то далеко за горизонтом, а другим опускается как будто совсем рядом.
«Райская дуга»,— говорили в старину; отсюда и пошло название «радуга». С давних пор люди заметили, что радуга всегда появляется на стороне, противоположной Солнцу, и так, что видеть сразу два объекта невозможно. Она возникает, когда солнечные лучи освещают завесу падающего дождя.
Радугой можно любоваться у величественных водопадов, над которыми высоко поднимается в виде облаков мельчайшая водяная пыль, у больших фонтанов и водяных мельниц.
За необычность, красоту, признак смены плохой погоды люди издавна считали ее доброй предвестницей и приписывали ей магические свойства. У многих народов мира были свои боги света и демоны мрака и зла. Радуга, по поверьям, была оружием богов света, боровшихся с мрачными силами тьмы. Арабский бог Кузах, например, расправлялся с духами тьмы, поражая их стрелами из лука-радуги. Окончив бой, он забрасывал оружие на облака, а солнце радостно освещало его яркими лучами. Индусский бог Индра, одержав победу над демонами мрака, вешал свое оружие на радугу. Древние греки, глядя на радугу, радостно восклицали: «Сегодня богиня Ирида улыбается нам!» В древние времена радугу считали за «божье» знамение. Того, кто сомневался, отрицал ее божественное происхождение или пытался познать истинные причины небесного явления, церковники преследовали и жестоко карали.

Из истории, например, известно, что в XVII в. итальянский ученый Антонио Доминико, чтобы узнать причины возникновения радуги, пытался искусственным путем воспроизвести это явление. Но служители религиозного культа обвинили его в связи с нечистой силой, прокляли и бросили в темницу. Под жестокими пытками ученый умер.
Но как ни жестоко расправлялась инквизиция с «еретиками», к числу которых в первую очередь причислялись ученые естествоиспытатели, находились люди, для которых истина была дороже всего.
Дело, начатое Антонио Доминико, продолжил чешский ученый Марк Марци. Он изучал прохождение солнечных лучей через стекло и обнаружил, что они при этом распадаются на разные цвета. Французский философ и физик Рене Декарт (1596—1650) пытался теоретически доказать, что радуга возникает в результате сложного процесса преломления солнечных лучей в каплях воды.
И лишь гениальному физику Ньютону удалось постичь некоторые тайны радуги. Однажды летом 1666 г. ученый уснул в своем кабинете. Чтобы не нарушать отдыха уставшего человека, снаружи потихоньку прикрыли ставни. Проснувшись, Ньютон увидел солнечный лучик, пробивавшийся через маленькое отверстие в ставне. В то время он много работал над оптическими приборами, изобретал новые, усовершенствовал старые. Что надоумило Ньютона поставить на пути лучика трехгранную призму—научное предвидение или просто случайность? Как бы там ни было, но это привело ученого к гениальному открытию.
Ньютон увидел, что лучик преломился и рассыпался на гамму цветов. И сколько он ни повторял опыт, все оставалось так, как было первый раз, а именно: среди цветных полосок самое верхнее место занимала красная, за ней следовала оранжевая, затем желтая, зеленая, голубая, синяя и, наконец, последняя — фиолетовая. «Значит, световой луч не простой, а складывается из семи основных цветов,— рассуждал Ньютон,— а что, если...»
Ученый за первой линзой поставил другую, такую же, но перевернул ее вершиной вниз. И тогда случилось новое «чудо»: цветные лучи, пройдя через вторую линзу, сложились вместе и снова образовали один общий белый луч.
Систему цветов распавшегося солнечного луча Ньютон назвал спектром — латинским словом, обозначающим видение, призрак. По-научному оно называется дисперсией света.
После того как научились разлагать солнечный луч на цветные части, возник вопрос: а почему они располагаются в такой строгой последовательности? Оказалось, каждый цветной луч имеет свой собственный угол излома. У фиолетового, занимающего нижнее положение в спектре, этот угол самый большой, а у верхнего красного луча — самый малый. Остальные лучи занимают промежуточное положение. Теперь уже нетрудно понять, почему мы, рассказывая о радуге, остановились на опытах Ньютона и спектре. Ученый, сидя в своем кабинете, видел радугу в миниатюре.
— Но ведь на небе нет стеклянных призм, почему же радуга тоже небесный спектр? — может спросить читатель.
В воздухе действительно нет никаких стеклянных призм, и их заменяют дождевые капли и кристаллики льда.
Войдя в каплю, солнечный луч преломляется, а дойдя до противоположной внутренней поверхности, отражается от нее и, снова преломившись, выходит наружу. При этом происходит разложение белого луча на цветные. Значит, получается так: капля, поймав солнечный луч, отражает его обратно, но в преобразованном виде.
Далее, от каждой капельки мы сможем увидеть лишь один какой-нибудь из цветных отраженных лучиков, а другие, рассеявшись (углы-то излома у них разные!), пройдут выше или ниже глаза наблюдателя. Верхние капли отразят красные лучики, а капли, расположенные немного ниже,— оранжевые, наконец, нижние капли пошлют фиолетовые. Отраженные лучики соседних капель сливаются и образуют общую цветную полосу. Капель-то великое множество, и располагаются они на разной высоте, вот почему мы видим лучики, слившиеся в цветные полосы. Если Солнце находится близко к горизонту, радуга занимает больше места на небосводе, а когда оно стоит высоко, величина дуги меньше. Люди, поднимавшиеся на воздушном шаре или самолете, иногда видели радугу в виде полного круга. Конечно, вы тоже видели радугу и, может быть, заметили, как она иногда сияет во всем своем великолепии, а иногда бывает тусклой и еле заметной на небесном фоне. Яркость радуги зависит от величины дождевых капель. Если они крупные, т. е. диаметром 1—2 мм, то радуга очень яркая, причем особенно хорошо выделяются красная, фиолетовая и голубая полосы. Малые капли посылают слабые цветовые лучики, и радуга кажется блеклой, размытой, красной дуги почти не видно. Совсем маленькие капельки (диаметром менее 0,05 мм) вообще не могут посылать четкие цветные лучи, и в таком случае видна лишь бесцветная дуга.
Белую радугу можно увидеть во время сильных морозов, когда в воздухе находится множество мельчайших кристалликов льда.
Представьте себе, что мы вместе наблюдаем это явление. Но каждый из нас увидит свою радугу, вы от одной серии капель, я — от другой. Отойдите в сторону, и вам покажется, что радуга переместилась; поднимитесь на гору, и она тоже как будто приподнимется. Каждый раз будет видна радуга, образованная разными каскадами капель.
Но почему тогда радуга не мерцает, ведь капли не висят неподвижно в воздухе, а падают? Вот здесь мы и подошли к природному «небесному кино».
Конечно, вы знаете, что Главный принцип кино основан на способности нашего зрения сохранять в течение короткого времени увиденное изображение. Поэтому, когда мы смотрим кинокартину, на экране видим не неподвижные кадры, запечатленные на киноленте, а сменяющие друг друга примерно через 1/24 секунды. Наш глаз еще не успел «забыть» предыдущий кадр, а ему уже показывают следующий; в результате получается иллюзия движения. Так происходит и с каплями. Они быстро сменяют друг друга, и потому посылаемые ими цветные лучики сливаются в единое изображение.
Любуясь воздушным призраком, мы иногда обнаруживаем, что он имеет своего двойника — другую дугу, скромную, слабо заметную. А некоторым приходилось видеть одновременно три-четыре радуги. Такие случаи бывают, но очень редко. Наружная, главная дуга бывает яркой и цветной, а другие имеют вид узких и бледных полос, потому что образовались не от прямых солнечных лучей, а от отраженных водной поверхностью. Обширные водные пространства могут быть причиной появления на небесном экране радуги «вверх ногами». Это бывает тоже очень редко, когда солнечные лучи дважды отражаются на своем пути: первый раз — от спокойной, зеркальной глади водоема и второй раз — от дождевых капель. Когда же дождь постепенно стихает, а затем и вовсе прекращается, кто-то будто невидимой рукой стирает радугу с неба: она блекнет, размывается и исчезает.
Радугу можно увидеть и ночью после дождя, когда сквозь тучи пробираются лунные лучи. Она менее яркая, но хорошо различима на небосводе. И совсем редко появляется радуга зимой, но зато как сияет! Ведь зимой все оптические явления особенно ярки и красочны. Одно из таких событий произошло под новый, 1986 г., когда жители Куйбышева (Самара) любовались великолепной цветной радугой. Диковинки атмосферы
Что обычно мы видим на небе? Солнце, луну, звезды, облака — ответите вы.
Да, мы привыкли к тому, что солнце и луна, поделив небесные просторы, совершают свои круговые прогулки: одно — днем, другая — ночью. Ночью мы видим звезды, а в разное время суток — облака, редкие или такие густые и плотные, что сквозь их завесу не видно ни светил, ни созвездий.
Но иногда на гигантском небесном экране возникают разнообразные диковинные изображения, порожденные игрой света и теней: причудливые призраки, играющие самыми различными цветами и оттенками, круги и венцы вокруг солнца, огненные столбы и «окровавленные мечи», повисающие в воздухе над землей, несколько солнц, одновременно пылающих на небе, и многое другое, прекрасное и поразительное. Эти явления мимолетны. Покра-.... .
........
.....газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов примерно одинаковы. Если сильно нагревать (до десятков тысяч градусов) какое-нибудь вещество, оно испаряется и превращается в газ. При усилении нагрева происходит процесс ионизации: молекулы газа распадаются на атомы, которые затем превращаются в ионы — электрически заряженные частицы. Плазма — самое распространенное вещество во Вселенной: в состоянии плазмы находятся звезды, звездные атмосферы, межзвездная среда. Около Земли плазма существует в виде «солнечного ветра», заполняет магнитосферу. В результате процессов, происходящих в околоземной плазме, возникают полярные сияния, магнитные бури. При распаде плазмы вещество может переходить в другое состояние. Частицы плазмы обладают большой энергией.
Шаровая молния обладает собственной энергией, что дает ей возможность перемещаться в воздухе, пульсировать, принимать разные цветовые оттенки, порождать и отражать радиоволновое излучение. Чтобы изучить природный феномен, ученые пытаются воспроизвести шаровую молнию в лабораторных условиях, но пока безуспешно.
Современные достижения науки и неустанный поиск ученых позволяют надеяться, что в скором времени это «таинственное существо» перестанет быть загадкой.
Блистательная, красивая и быстрая молния всегда считалась грозным явлением природы, причиняющим человеку только беды и неприятности. Но вместе с тем молния приносит людям также много полезного. Об этом, может быть, не все знают. Молния, например, природный механизм по выработке... азотных удобрений. Каждая ее вспышка дает две-три тонны окиси азота. За год на поверхность земли вместе с дождями выпадают сотни миллионов тонн связанного азота. Он стимулирует и поддерживает жизнь растений, хорошо ими усваивается.
Искусственная молния уже давно служит человеку. Она режет и сваривает металлы и приводит в действие механизмы. Ее глазами в недрах земли ищут сокровища и полезные ископаемые. А в последние годы молния поистине стала творить «чудеса»— возвращать жизнь человеку. Присоединяя электроды к телу больного, врачи дают импульсный разряд электрического тока напряжением 2500—4000 В. Угасшее было сердце встрепенется и начинает работать, человек обретает жизнь. И это — чудо, но в новом понимании: как одно из величайших достижений науки.


Загадочные воздушные огни
В предыдущей главе мы рассказали о молнии — мощном и грозном разряде атмосферного электричества. Но бывают разряды и другого вида — тихие и спокойные, не причиняющие вреда. Вместе с тем они представляют собой эффектное зрелище.

«Небо приобрело зловещий свинцовый цвет, и все вокруг удивительно затихло. «Быть страшной буре!» — подумал я и приказал спустить паруса. Едва матросы кинулись выполнять распоряжение, как застыли от удивления... Мы увидели на мачтах более тридцати огней, похожих на пламя гигантских свечей. На флюгере большой мачты сиял огонь высотой более полутора футов. Я послал матроса, чтобы снять его. Забравшись наверх, матрос крикнул, что огонь шипит, как ракета из сырого пороха. .Я велел снять его вместе с флюгером и принести вниз. Но огонь перескочил на конец мачты, откуда снять его было невозможно. Он оставался там некоторое время, а потом начал гаснуть понемногу и совсем исчез...» — такую запись сделал в 1696 г. капитан одного из парусных судов, совершающих рейс по Тихому океану. Подобное явление наблюдали многие моряки в другое время и в иных местах.
Однажды Христофору Колумбу, знаменитому мореплавателю XV в., удалось предотвратить назревавший бунт матросов при совершенно необычных обстоятельствах.
Жестокая буря как-то потрепала каравеллы Колумба. Матросы роптали и требовали возвращения на родину. Но не таков был Колумб, чтобы ни с чем повернуть обратно. Он искал золото и пряности, а трюмы кораблей были еще пусты. И тогда он прибегнул к хитрой уловке. Собрав матросов на палубе, Колумб показал им на сиявшие в это время на мачтах яркие огни. «Вы видите, святой Эльм посылает свое благословение. Смело вперед, и мы достигнем заветной цели!»
Другой прославленный мореплаватель — Магеллан (ок. 1480— 1521) в своих воспоминаниях сообщал, что в жестокие бури, когда суда и моряки подвергались большой опасности, святой Эльм зажигал на мачтах свои свечи, слал благословения путешественникам.
Поверия в некоего святого Эльма, благоволящего морякам, родились во времена глубокой древности, на заре развития судоходства. Загадочные огни часто видели моряки на мачтах своих судов, бороздящих безбрежные воды океанов.
Огни святого Эльма... откуда появилось это странное название?
Для этого перенесемся в эпоху итальянского средневековья. На просторной площади одного из городов стояла церковь ничем не примечательного святого Эльма. И большей популярностью в стране пользовался не этот святой, а сам храм.
Время от времени шпили церкви начинали гореть голубоватым пламенем; весьма эффектное зрелище привлекало массы людей. Все это было прелюдией к одной из очередных гроз. А когда гроза разражалась, огни угасали.
До нашего времени дошло несколько рассказов, где говорится о случаях массового появления огней Эльма в прошлом и о том, какое это производило впечатление на всех, кто их видел.
Более двух тысяч лет назад карфагенские войска, ведомые прославленным полководцем Ганнибалом (ок. 247—183 гг. до н. э.), совершали переход через Альпы. Они преодолевали глубокие пропасти и отвесные скалистые обрывы. Случалось, срывался воин с узкого карниза и падал на дно ущелья. Немало солдат нашли свою смерть под лавинами. Ганнибал старался воодушевить людей, внушить им веру в победу. В этом ему помог необыкновенный случай.
Однажды во время ночного марша острия копий у воинов, вдруг загорелись ярким пламенем. Создавалось впечатление, будто воины несут зажженные факелы. Вокруг стало светло как днем. Сначала все очень испугались. Пробовали тушить «огонь», но тщетно — пламя не угасало. Особое удивление вызвало то, что, слегка потрескивая, оно совсем не обжигало. Ганнибал не растерялся и объявил о «великом небесном знамении» богов, предвещавшем близкую победу. Видение и слова любимого полководца воодушевили карфагенских воинов. В 216 г. до н. э. во время исторического сражения при Каннах (в Юго-Восточной Италии) они наголову разбили превосходящее по численности войско римлян. Подобный случай произошел во время одного из походов выдающегося римского полководца Юлия Цезаря (100—44 гг. до н. э.).
Но кто, если верить «знамению», должен был одержать победу, если у воинов противной стороны, подходивших к месту боя, копья так же ярко горели нетленным огнем и это было расценено ими тоже как доброе предзнаменование?
Мы рассказывали о том, что когда-то случалось в прошлом. Может быть, это были выдумки, дошедшие до нашего времени с прикрасами и преувеличениями? Нет, все, оказывается, было действительно так.
В рассказе М. Горького «Старуха Изергиль» есть такие строки: «С моря поднималась туча — черная, тяжелая, суровых очертаний, похожая на горный хребет... И в степной дали, теперь уж черной и страшной... вспыхивали маленькие голубые огоньки. То там, то тут они на миг появлялись и гасли... Это были очень странные голубые языки огня, намекавшие на что-то сказочное...» Что же это за таинственное пламя, которое светит, но не греет? Что это за огонь, похожий на настоящее пламя, но бессильный что-нибудь воспламенить?
Огни Эльма, как и молния,— продукт грозовой деятельности. Это тихие разряды электричества, возникающие при грозовых явлениях во время снежных бурь, шквалов, когда в том или ином месте образуются области сильной наэлектризованности атмосферы. Заряды, стремясь к соединению, не могут пробить себе путь через слой воздуха. Поэтому происходит своеобразный, так называемый коронарный разряд, происходящий не мгновенно, как при молнии, а постепенно. Из остроконечных предметов начинают вылетать мельчайшие электрические искорки. Их — несчетное количество, и несутся они с такой большой скоростью, что в восприятии нашего глаза световые точки сливаются и мы видим свечение или сияние.
Но вот кончается гроза, происходит разрядка накопившегося в атмосфере и на земле электричества, огни Эльма исчезают, и ничто более о них не напоминает.

Остается еще сказать, что, кроме огней Эльма, известны разновидности и других «огней»; некоторые из них систематически наблюдались в том или ином районе земного шара и даже получили свое географическое наименование; таковы, например, «огни Уэльса», «огненные духи Марш-Пойнта», «ложные огни Дёр-хема», «непонятные японские огни» и некоторые другие.
5 октября 1877 г. в английской газете «The Times» сообщалось о том, что на западном побережье Уэльса время от времени появляются какие-то загадочные огни... Это сообщение вызвало большую шумиху. Об огнях много говорили, но никто не мог объяснить их происхождение. Позднее, собрав некоторые материалы, исследователи склонились к мнению, что «огни Уэльса», возможно, представляют собой одну из разновидностей местного миража.
Марш-Пойнт — небольшой канадский остров в провинции Онтарио, близ Корнуэлла; здесь тоже наблюдались огни, происхождение которых, как полагают, такое же, как и «огней Уэльса».
В 70-х годах прошлого столетия в прибрежной части, где расположен английский город Дёрхем, стали появляться таинственные огни, послужившие причиной гибели некоторых кораблей, так как капитаны принимали их за сигналы с маяков.

Продолжавшиеся аварии судов, иногда заканчивавшиеся трагическим исходом, вынудили власти начать расследование. Не найдя истинных причин появления злополучных огней, решили дело прекратить и отнести его к разряду «таинственных историй». Не пришли к единому мнению и ученые. Одни считают, что «ложные огни Дёрхема» — продукт местных миражей, другие относят к разновидности огней Эльма. "" Несмотря на то что некоторые из явлений, о которых мы рассказали читателю, еще не полностью раскрыты, уже всем известно, что в них нет ничего сверхъестественного. Все они в своей основе имеют физические причины и представляют собой разновидности местного миража или огней Эльма.
Есть и у нас свои загадочные огни, например «курильский свет-».
Это случилось много лет назад. Между островами Кунашир и Итуруп, входящими в архипелаг Курильских островов, шло парусное судно. Наступил вечер. Стало темно. В 21 час 30 минут вдруг раздался крик вахтенного матроса: «Освещенное судно на зюйде!» Вскоре стало ясно, что это не встречный корабль, а какое-то яркое воздушное облако. Оно быстро приближалось, а затем надвинулось на корабль. Стало светло. Капитан без освещения вносил в бортовой журнал записи о странном явлении. Воздух и предметы были наэлектризованы. Стоило провести рукой по волосам, они потрескивали и искрились. Но вот подул ветер, унес светлое облако в сторону, и оно растаяло вдали. Первое известие об этом явлении появилось в 1885 г.; с тех пор моряки разных стран мира неоднократно сообщали о том, что видели «курильский свет».
Долгое время никто не мог разгадать природу этого «света». И только недавно ученые дали ему научное объяснение. Ими создана теория эффекта электризации атмосферного облака. В районе Курильских островов воздух насыщен частицами вулканической пыли, в нем содержатся также капельки влаги. В этой среде возникает электрическое поле и происходят коронарные разряды. Образуются светящиеся облака. Они уносятся и развеиваются ветром.
Изучение электрических процессов, происходящих в атмосфере, продолжается. В лабораториях научились создавать искусственные облака, воспроизводить огни святого Эльма, разряды молний, и это приносит большую практическую пользу. Например, в наэлектризованном облаке, полученном лабораторным путем, производят окраску поверхности твердых предметов, и она считается одним из лучших искусственных покрытий. Бесполезное ранее «чудо природы» начинает служить людям.