Свет И Цвет

Свет и цвет неба

Почему мы прикрываем глаза рукой. Наблюдения цветов сквозь трубку

Обычно, когда человек всматривается вдаль, он сверху прикрывает глаза ладонью. Наша ладонь защищает глаза от света, падающего со стороны. Свет, падающий со стороны, рассеивается внутри глаза, и изображение ландшафта замывается пеленой рассеянного белого света.

Защита от света, падающего со стороны, будет еще более эффективной, если смотреть сквозь неплотно сжатый кулак. Как меняются все цвета в ландшафте! Это выступает еще отчетливее, когда мы смотрим сквозь картонную трубку с несколькими диафрагмами.

(далее...)

Опыты с нигрометром

Нитрометр — ученое название очень простого инструмента. Это — картонный цилиндр, какие употребляются для посылки рисунков почтой, длиной СО см, диаметром 3 см, снабженный крышками с обоих концов. В одной из крышек сделано отверстие диаметром 7 мм, в другой — 3 мм. Оба конца цилиндра надо обернуть кусками черной бумаги и прибор готов к употреблению.

Работая с этим прибором, следует помещать перед глазом меньшее отверстие. Большее отверстие глаз видит освещенным па почти абсолютно темном фоне. Направьте цилиндр на окно дома, находящегося от вас на некотором расстоянии, и вы увидите, что темное отверстие кажется определенно синеватым — это свет, рассеянный освещенным Солнцем воздухом, который находится между вами и окном. Подойдите к окну. Чем ближе вы подойдете, тем слабее синеватый свет, тем короче рассеивающий столб воздуха. На малых расстояниях лучше направлять нитрометр на ящик, черный внутри и снабженный лишь малым отверстием. Такой ящик представляет собой почти совершенное «черное тело».

(далее...)

Распределение света по небу

Изучите в ясный день при помощи цианометра, если он у вас есть, или нашего нитрометра распределение яркости по небу. Прежде всего внимательно изучите окрестности. Используйте маленькое зеркало, чтобы сравнивать одну часть неба с другой (фотографии XIX и XX), и нанесите линии равной яркости (изофоты) и одинаковой синевы на диаграмму, повторите это при различной высоте Солнца. «Со временем тренированный глаз видит ход изофот так, как если бы они были начерчены на фоне неба».

Теория распределения цвета и света по небу очень сложна. Дело в том, что воздух освещается не только Солнцем, но и голубым небом; кроме того, все явление осложняется наличием в атмосфере пыли и водяных капель, действие которых невозможно учесть точно.

(далее...)

Цвет неба во время солнечного затмения

Частное затмение Солнца позволяет нам видеть, как меняется цвет неба из-за тени Луны и как различаются цвета с той стороны, откуда идет тень, и с той стороны, в которую она движется

Полное затмение Солнца, происходящее — увы — слишком редко, показывает гораздо большее великолепие цветов Сторона неба, откуда надвигается тень, кажется темно-пурпурной, как если бы собиралась гроза Во время полной фазы небо вдали кажется темно-оранжевым, потому что вне зоны полной фазы атмосфера освещена Солнцем, и эта освещенная часть атмосферы видна сквозь неосвещенную ее часть.

(далее...)

Поляризация света синего неба

Степень поляризации голубого неба весьма велика. Это особенно ясно, когда Солнце невысоко. Поляризацию можно наблюдать при помощи николя или, проще, воспользовавшись куском стекла с темным покрытием. Если луч света падает на это стекло под углом 60° к нормали («угол поляризации»), отраженный свет почти полностью поляризован, и колебания в отраженном луче перпендикулярны к плоскости падения.

Посмотрим теперь, как участок неба, расположенный непосредственно над нами, отражается в стекле, которое следует держать приблизительно в 20 см над уровнем наших глаз так, чтобы отражение было возможно ближе к углу поляризации. Если вы будете поворачиваться по азимуту, держа в то же время стекло так, чтобы в нем постоянно отражалась одна и та же точка над вашей головой, вы увидите, что отраженное изображение яркое, когда вы стоите лицом или спиной к Солнцу, и темнее, когда вы стоите под прямым углом к этому направлению. Это означает, что электрические колебания в световом луче, идущем от зенита, располагаются перпендикулярно к плоскости, проходящей через Солнце, зенит и ваш глаз. Это действительно общее правило, когда свет рассеивается мелкими частицами.

(далее...)

Гайдингеровы щетки (пятна Гайдингера)

Многие физики, работающие в лабораториях, удивляются и подозревают обман, когда им говорят, что можно невооруженным глазом, без помощи какого-либо инструмента, наблюдать поляризацию света неба. Это, однако, требует некоторой практики Начать следует с полностью поляризованного света, изучая отражение неба в поверхности стекла под углом поляризации После того как в течение минуты или двух будет наблюдаться однородное голубое небо, начнет появляться «мраморный» эффект. В направлении, куда направлен взгляд, он вскоре сменится замечательным рисунком, известным под названием щеток Гайдингера. Это — желтоватая щетка с маленькими синими облачками по обе стороны Желтая щетка располагается в плоскости падения света, отраженного от стекла, другими словами, желтая щетка всегда перпендикулярна к направлению световых колебаний.

Рисунок исчезает через несколько секунд, но если вы фиксируете взгляд на близкой к нему точке поверхности стекла, вы увидите этот рисунок снова.

(далее...)

Рассеяние света туманом

Мы говорим о тумане, когда предметы нельзя различать дальше 1 км. Если же они остаются различимыми на расстоянии до 2 км, принято говорить о дымке.

Тонкий туман раннего утра с Солнцем, светящим сквозь него, бывает совершенно очаровательным и придает поэтический оттенок даже самому прозаическому пейзажу. Более плотный туман мешает видеть на большом расстоянии, а близкие деревья и дома окутывает так, что мы считаем их расположенными очень далеко. В то же время большие видимые размеры домов и деревьев изумляют нас и в свою очередь вселяют в нас уверенность в их необычайной высоте. Благодаря сочетанию этих, часто совершенно подсознательных впечатлений, такой туман придает дворцовое величие большим строениям и возносит верхушки башен и облака.

(далее...)

Рассеяние света в облаках

Примечательно, что некоторые виды облаков сильно размывают очертания Солнца: иногда вместо Солнца видно только диффузное световое пятно Примером могут служить высокослоистые облака, сквозь которые Солнце светит как сквозь матовое стекло.

Сравните с этим вид Солнца при тумане и сквозь другие виды облаков, которые будут смягчать яркость Солнца, оставляя при этом края солнечного диска резко очерченными.

(далее...)

Видимость водяных капель

Во время ливня стоит понаблюдать, в каком направлении легче всего увидеть падающие капли. Капли не видны ни на фоне яркого неба, ни на фоне земли, но они хорошо наблюдаются на фоне домов и деревьев. Очевидно, их можно видеть только в том случае, если они отклоняют световые лучи и свет появляется там, где прежде было темно. По-видимому, световые лучи отклоняются в основном на сравнительно небольшие углы — от 0 до 45°. Чем сильнее это отклонение изменяет яркость фона, тем отчетливее видны капли.

Если во время дождя светит Солнце, капли близ него искрятся ярче, чем обычно: это происходит из-за громадного различия в яркостях Солнца и неба, так что каждая преломляющая капля бросается в глаза. Эти сверкающие полосы падающего дождя создают в пейзаже особенное настроение, связывая воедино две такие противоположности, как радостный солнечный свет и мрачное небо.

(далее...)

Рассеяние света на траве, покрытой росой

Я еду в поезде и смотрю на большой луг, освещенный ранним утренним Солнцем. Весь он равномерно покрыт сильной росой. Быстрее движение поезда помогает воспринимать луг как одно целое. Я замечаю, что луг больше рассеивает свет вдалеке и цвет травы почти нельзя различить; там луг кажется несколько белее, чем в той части, которая расположена ближе ко мне.

В тех частях луга, которые расположены совсем близко ко мне, я вижу только отдельные световые полоски, но чем дальше простирается от меня луг, тем становится их больше и они светятся ярче.

(далее...)

Видимость частиц, парящих в воздухе

Приведенное выше объяснение видимости капель в большей или меньшей степени приложимо к любой парящей в воздухе частице. Облака пыли или дыма лучше видны по направлению к Солнцу. Смотря по направлению к Солнцу в солнечную погоду, мы часто видим легкую дымку вдоль горизонта, поднимающуюся над ним приблизительно на 3°; на расстоянии, не превышающем километра, цвета пейзажа перестают быть отчетливыми; шпили далеких церквей не видны. Луна при восходе вечером кажется ярко-красной, а потом поразительно быстро становится желто-белого цвета. Если смотреть в сторону, противоположную Солнцу, та же дымка вдоль горизонта кажется более темной. Различие между светлой полосой дымки близ Солнца и темной с противоположной стороны видно особенно ясно, если вы при подъеме на гору или на воздушном шаре достигаете верхней границы дымки. Переход происходит приблизительно в 80° от Солнца, где яркость дымки практически равна яркости неба.

Стоя во время легкого тумана в тени дымовой трубы, можно видеть Солнце окруженным ореолом, который не был заметен в ослепляющем свете Солнца. Временами этот ореол имеет красный край. Подобный, хотя и более слабый световой эффект, обусловленный пылью и мельчайшими капельками воды, можно видеть ив отсутствие тумана.

(далее...)

Как Солнце «пьет воду»

Так шли оба они навстречу вечернему Солнцу,

Лик скрывавшему свой за грозными тучами, редко

Там или сям из-за дымки бросая пылающим взором

Освещенье зловещее вдоль широкого поля.

(далее...)

Заря

Человек обычно представляет себе закат драпирующимся в пурпурно-золотые облака, светящиеся глубокими теплыми тонами. Он с детским восторгом пытается найти в облаках очертания верблюда или льва, сверкающий дворец и фантастическое море огня. Физик, однако, старается начать наблюдения заката в его простейшей форме и предпочитает совершенно безоблачное чистое небо. Он изучает великолепную последовательность цветов, быстро меняющиеся нежные оттенки, переходы от синевы дня к темной глубине ночи, которые различимы лишь после определенной практики, но повторяются снова и снова почти в том же порядке, создавая великую драму Природы — драму заходящего Солнца.

Чем же вызывается это ощущение бесконечного покоя, создаваемое подобными световыми явлениями? Сравните его с радугой, вызывающей ощущение бодрости и радости. Заря вызывает это ощущение благодаря широким дугам сливающихся цветов, простирающимся через все небо так, как если бы они были горизонтальны. Горизонтальная линия, где бы она ни проявлялась в архитектуре пейзажа, говорит о покое и мире.

(далее...)

Описание типичного захода Солнца

Ниже приводится описание типичного захода Солнца в ясный вечер. Знак минус у высоты Солнца обозначает его глубину под горизонтом.

Высота Солнца 5°; полчаса до захода. Цвет неба близ горизонта превращается в теплый желтый или желто-красный, резко отличный от обычного беловато-синего дневного. Горизонтальные полосы ниже Солнца различаются с трудом как длинная желтоватая цветная лента (под «полосами» мы подразумеваем лишь то, что линии одинаковых цветов идут горизонтально, не имея в виду резко очерченных границ). Над ними расположено концентрично вокруг Солнца большое, очень светлое беловатое световое пятно — яркое сияние, часто окаймленное еле видимым коричневым кольцом.

(далее...)

Сумеречные лучи

Сумеречные явления исключительно красивы, когда облака, уходящие на западный горизонт, отбрасывают полосы тени на все небо подобно гигантскому вееру. Эти полосы выходят из воображаемой точки под горизонтом, где находится Солнце, точно так же, как солнечные лучи, «пьющие воду», только на этот раз небо совершенно ясное, и мы видим, как темные лучи резко вырисовываются на фоне пурпурового света; их сине-зеленый цвет создает сильный контраст, усиливающийся еще и одновременным цветовым контрастом. Сумеречные лучи показывают, каким было бы небо, если бы отсутствовало пурпурное рассеяние. Благодаря сумеречным лучам мы впервые замечаем, как далеко простирается пурпуровый свет. Их можно наблюдать не только на западе, где Солнце садится, но иногда и на восточном небе, на пурпурном фоне восточной зари, где они сходятся к точке, противоположной Солнцу. Поэтому, когда бы ни наблюдались сумеречные лучи, следует обращать внимание и на восточную часть неба.

Точные наблюдения указывают, что сумеречные лучи на востоке и на западе попарно соответствуют друг другу и представляют собой одни и те же лучи, обежавшие всю небесную сферу, у которых лучше всего видны концы. Иногда удается даже проследить эти полосы, напоминающие гигантские дуги, на всем их протяжении. Эти полосы, однако, в действительности параллельны; их дуговидная форма есть результат оптической иллюзии.

(далее...)

«Темнее всего перед рассветом»

Деннинг, знаменитый наблюдатель метеоров, Еерит в справедливость этой английской пословицы. Перед самым рассветом он чувствует себя несколько беспокойно, предметы, которые, как он был уверен, были отчетливо видны, теперь кажутся исчезнувшими.

Измерения освещенности действительно показали неправильные изменения светимости ночного неба со временем, однако они слишком непостоянны и слишком малы, чтобы иметь реальное значение. Первый проблеск рассвета, вероятно, нарушает адаптацию глаза, хотя он слишком слаб и охватывает чересчур малый участок, чтобы ощутимо увеличить освещенность.

(далее...)

Утренняя и вечерняя заря как приметы погоды

Он же сказал им в ответ:

«вечером вы говорите:

будет ведро, потому что небо красно;

и поутру: сегодня ненастье, потому что небо багрово.

(далее...)

Нарушения нормального течения сумерек

Сумеречные явления — чрезвычайно тонкий инструмент для исследования чистоты высоких слоев воздуха. Необычные краски солнечных восходов и закатов в 1883—1886 гг. были прямым следствием присутствия вулканического пепла, выброшенного высоко в воздух во время извержения вулкана Кракатау в Индонезии и распространившегося в течение нескольких месяцев по всей Земле. Но и до этого и после случались меньшие оптические возмущения, которые обычно связывают с вулканическими извержениями: 1831 г. — Пантелярия, близ Сицилии; 1902—1904 гг.— Монпеле; 1912—1914 гг. — Катмаи на Аляске. После каждого сильного извержения Везувия или Этны мы можем ожидать необычайных сумерек, хотя, как правило, требуется больше недели, чтобы тончайший вулканический пепел достиг наших мест.

Кажется весьма вероятным, что сильное развитие пятен и протуберанцев на Солнце вызывает возмущения в сумеречных явлениях, ибо воздействие ионов, извергаемых Солнцем, может вызывать ионизацию в нашей атмосфере. По этой теории, максимумы возмущений должны совпадать с максимумами солнечной активности.

(далее...)

Сумеречные перистые облака или ультрацирусы

Изредка небо перед самым заходом кажется безоблачным, а затем через некоторое время показываются очень нежные волнистые облака, располагающиеся низко на западном горизонте и имеющие синевато-серый цвет.

Замечательно, что они, по-видимому, видны только в момент захода Солнца и затем появляются снова, когда его высота равна —3 и —7°. Вероятно, это означает, что они должны освещаться в определенных направлениях. Такие наблюдения, однако, проводились слишком редко, чтобы можно было придавать им общее значение. Появление ультрацирусов обычно сопровождается чрезвычайно красочным закатом и оптическими возмущениями. Можно предполагать, что ультрацирусы состоят из вулканического вещества. Эти облака настолько тонки, что не видны днем, но появляются при закате, очевидно, благодаря яркому освещению на темном фоне. Поскольку они были видны на высоте до 10° над горизонтом, когда высота Солнца равна —7°, их расстояние от поверхности Земли не может намного превышать 10 км. Это означает, что они находятся в нижних слоях стратосферы.

(далее...)

Ночные световые явления

Для изучения самых слабых форм сумеречных явлений мы должны начать ночью, когда глаза хорошо отдохнули, наблюдать ранние стадии рассвета. Выберем безлунную ночь с совершенно безоблачным небом в мае или августе — сентябре и место, как можно более далекое от жилья. Нелегко нарушить нашу обычную привычку и начать трудовой день в полночь несколькими часами наблюдений вне дома. Но если эта трудность преодолена, мы будем сторицей вознаграждены великолепным зрелищем, развертывающимся перед нами.

Городской житель не представляет себе, как выглядит сияние усыпанного звездами неба. Способность нашего глаза приспосабливаться к темноте совершенно удивительна: насколько больше звезд мы видим спустя час, чем сразу по выходе из дома! Можно подумать, что все небо светится. Это удобный момент для наблюдения очень слабых световых явлений, часть которых можно всегда видеть вполне отчетливо, другие же обычно не видны.

(далее...)