Источник: ice-halo.net

И на Земле, и на Юпитере: как образуются и зачем нужны ученым гало

В течение долгих и нехарактерно морозных праздников в Петербурге и Ленинградской области многим горожанам удалось полюбоваться оптическими чудесами, происходящими в земной атмосфере. Безоблачная морозная погода поспособствовала такому явлению, как гало вокруг Солнца. О том, как на небе возникают такие интересные «картины» и зачем подобные явления пытаются воспроизводить в лабораторных условиях, рассказала студентка третьего курса факультета лазерной и световой инженерии Университета ИТМО Анастасия Матюхина.

Земные гало и не только

Первое, что нужно знать о гало — это то, что, вопреки всем суевериям, оно совершенно безопасно. Однако тот факт, что ему способствуют сильные морозы, обязывает наблюдателя закутаться потеплее и согреваться горячим чаем. Если рассматривать механизм происхождения данного эффекта, для него необходимы солнечный свет и наличие мельчайших ледяных шестигранных (гексагональных) кристаллов в слоях атмосферы, где образуются перистые облака. Большой круг вокруг светила с угловым радиусом в 46 градусов образуют лучи, проходящие через боковую грань и основание кристалликов. Именно его в пересечении с горизонтальным кругом, проходящим параллельно плоскости горизонта, и видели горожане. В местах, где два круга пересеклись, наблюдающие увидели одно из побочных феноменов гало — паргелий, что в переводе с греческого обозначает «ложное солнце». В таком случае в небе можно заметить иллюзорных «дублеров» небесного светила. Более частое явление — появление малого радужного круга вокруг Солнца с угловым радиусом в 22 градуса. Разглядеть его на фоне яркого солнечного света непросто. Реже всего наблюдают так называемое гало Гевелия, носящее имя польского астронома Яна Гевелия, — величина радиуса этого явления составляет 90 градусов.

Источник: spacegid.com
Источник: spacegid.com

«Ложные солнца и луны могут быть и в других местах белого горизонтального круга, который потому и называется паргелическим. Довольно часто возникают касательные дуги к кругам гало: чаще горизонтальные, реже — боковые», — поясняет Анастасия Матюхина.

Вместе с тем, по словам специалиста, не всегда для лицезрения гало нужны гексагональные кристаллики — тонкие «иглы» в атмосфере. Более крупные кристаллы также играют роль в образовании необычных форм гало. Частички-столбики, преломляя свет, образуют касательные дуги и световые столбы, а пластинки - ложные и нижние солнца, околозенитную дугу и горизонтальный круг. Многие века солнечные столбы считались дурным предзнаменованием, так как их форма напоминала суеверным людям кровавый меч.

«Из других интересных оптических явлений могу отметить „брокенского призрака“. По сути, это просто оптическое явление под названием „глория“, которое наблюдается на облаках, расположенных прямо напротив источника света. Наблюдатель должен находиться на горе или в воздухе (например, на борту самолета), а источник света — Солнце или Луна — за его спиной. Это тот редкий случай, когда явлению приписывали положительное предзнаменование», - отмечает студентка.

Явление
Явление "брокенский призрак". Источник: naked-science.ru

Эффект гало можно наблюдать и в темное время суток вокруг Луны: свет, конечно, остается солнечным, просто отражается от спутника Земли. Лунное гало менее контрастное и не раскладывается в спектр. Если повезет, можно увидеть ложные луны — парселены. Однако Луна таит небольшой подвох: неопытные наблюдатели в теплое время года могут перепутать лунное гало с венцом. Если гало образуется из-за мелких ледяных кристалликов, то венцы появляются вследствие дифракции света на мельчайших каплях воды. Диаметр такого ореола зависит от размера капель: чем они крупнее, тем меньше окружность. Венцы можно было бы наблюдать и вокруг Солнца, но этому мешает яркий свет.

В целом, эффект гало может быть и более «приземленным», образовываясь вокруг искусственных источников света, например уличного фонаря.

А как у инопланетян?

Разумеется, такая вещь, как атмосфера, характерна и для других планет, а значит, и на них возможно проявление различных оптических эффектов.

«Интересно то, что гало наблюдается и на других планетах Солнечной системы. Так, доподлинно известно, что оно может существовать в атмосферах Марса, Юпитера, Сатурна. Их вид существенно отличается от земного. Это связано с тем, что гало образуется не на кристаллах льда, как на Земле, а за счет иных процессов», — комментирует Анастасия Матюхина.

Явления, подобные земным гало, могут быть вызваны преломлением солнечных лучей в кубикообразных кристаллах с низкими температурами плавления, характерные для соединений азота, серы, метана, углекислого газа. Их показатели преломления отличаются от подобной характеристики ледяных иголок, пластинок и прочих призм. К слову, в верхних частях атмосферы Венеры наблюдались гало с угловым радиусом в 28 градусов, а на спутнике Юпитера Ио, изобилующем вулканами, лучи Солнца преломляются посредством взаимодействия с кристаллами оксида серы, образуя завораживающее оптическое явление.

Лунное гало. Источник: radikal.ru
Лунное гало. Источник: radikal.ru

Имитация гало

«На данный момент я работаю над воспроизведением гало в лабораторных условиях. Я надеюсь создать реально работающую физическую модель. Для этого нужен источник света, рассеивающая линза, а также контейнер с возможностью закачивать туда газ с растворенными в нем кристаллами различных веществ. При этом длина сосуда должна быть определенной, а стенки должны обладать минимальными показателями отражения. Желательно поместить в сосуд источник света и регулировать его высоту», — рассказывает Анастасия Матюхина о своей дипломной работе.

По ее словам, разработка может генерировать различные формы гало путем изменения высоты расположения источника. Если допустить в установке возможность сравнительно простой замены среды, то так же можно моделировать гало, которые образуются в атмосфере других планет. Как полагают исследователи во всем мире, изучение оптических эффектов в газовых оболочках небесных тел вкупе с другими методами может дать исчерпывающую информацию о составе их атмосфер.

«Интерес вызывают множество форм этого явления, а посредством моделирования можно получить те, которые еще не наблюдались или не были засняты», — заключила молодой исследователь.

Редакция новостного портала
Архив по годам: