Голубое Солнце

Фотография голубого Солнца, сделанная 24 февраля, Техас, Канада

Как часто можно встретить в фантастических романах «голубое Солнце»! Возможно ли такое явление?

Мы уже выяснили, что из-за рассеяния Рэлея в атмосфере Солнце должно быть красноватое. Однако рэлеевское рассеяние имеет место только тогда, когда длина волны проходящего через среду света много больше неоднородностей, на которых происходит рассеяние. В случае частиц большего размера рассеяние практически не зависит от длины волны света. Вот почему туман, облака белые, а в жаркий день при высокой влажности воздуха небо из голубого превращается в белесое.

Оказывается, Солнце тоже можно иногда, очень редко, видеть голубым. В сентябре 1950 г. такое явление наблюдали над североамериканским континентом. Небо над южными районами Канады, над Онтарио и другими великими озерами, над восточным побережье США в ясный безоблачный день приобрело красновато-коричневый оттенок. И в небе светило туманное голубое Солнце! А ночью на небо взошла голубая Луна.

Однако ничего мистического на самом деле не происходило. Связано это с оптическими эффектами в земной атмосфере. Если в атмосфере много частиц размером около микрона (миллионная доля метра), то воздух начинает играть роль голубого фильтра. Неважно, что именно это за частицы: капельки воды, ледяные кристаллики, частички дыма от горящего леса, вулканический пепел или просто поднятая ветром пыль. Важно, чтобы они были одинаковые, микронного размера.

Причина появления голубого Солнца над Канадой заключалась в том, что в провинции Альберта уже много лет тлели торфяники. Внезапно пожар вырвался наружу и чрезвычайно усилился. Сильный ветер понес продукты горения на юг, накрывая огромные площади. При пожаре возникало большое число масляных капелек, которые висели в атмосфере не один день. Они-то и виновны в необычном небесном явлении. Если размеры рассеивающих частиц близки к длине волны падающего света, возникает резонанс, и рассеяние на этой длине волны резко возрастает. Осенью 1950 г. размеры капелек как раз и были порядка длины волны красно-оранжевого света. Вот поэтому небо из голубого и превратилось в красное, а Луна и Солнце из красноватых превратились в голубые.

Подобные странные оптические явления наблюдались в XIX в. после извержения вулкана Кракатау. Так что голубые Луна и Солнце – явление очень редкое, но не уникальное, а тем более не невозможное.

Молекулярное рассеяние. Даже очищенные от примесей жидкости и газы рассеивают свет. Роль оптических неоднородностей в этом случае играют флуктуации плотности. Под флуктуациями плотности понимаются отклонения плотности в пределах малых объемов от ее среднего значения, возникающие в процессе хаотического теплового движения молекул среды. Рассеяние света, обусловленное флуктуациями плотности, называют молекулярным рассеянием

Рис. 4.14

Рис. 4.15

Вот почему небо выглядит синим, а Солнце желтоватым! Наслаждаясь видом безоблачного неба, мы вряд ли склонны вспоминать о том, что небесная синева – это одно из проявлений рассеяния света. Непрерывно возникающие в атмосфере флуктуации плотности в соответствии с законом Рэлея приводят к тому, что синие и голубые составляющие солнечного света рассеиваются сильнее, чем желтые и красные. Когда мы смотрим на небо, то видим там рассеянный солнечный свет, где преобладают короткие волны синей части спектра (рис. 4.14). Когда же вы смотрим на Солнце, то наблюдаем спектр его излучения, из которого вследствие рассеяния удалена часть синих лучей. Особенно хорошо этот эффект проявляется при низком положении Солнца над горизонтом. Ну кто не любовался ярко красным восходящим или заходящим Солнцем! На закате, когда солнечные лучи совершают значительно более длительное путешествие сквозь атмосферу, Солнце кажется нам особенно красным, поскольку в этом случае рассеиваются и исчезают из его спектра не только синие, но и зеленые, и желтые лучи (рис. 4.15).

Это интересно!