Есть одно необычное оптическое явление, которое встречается крайне редко. Речь идет о зеленой вспышке, которая появляется на 1–2 секунды, когда солнце садится за горизонт или, наоборот, восходит.
Её можно даже сфотографировать.
По старой шотландской примете, зелёная вспышка дарит тому, кто её увидит, способность понимать чужие мысли и не ошибаться в любви. Жюль Верн использовал эту легенду в своём романе "Зелёный луч", где главная героиня отказывается выходить замуж, пока не увидит эту вспышку. А многие люди, проведя десятки вечеров на берегу моря, так и не замечают ничего, кроме обычного заката.
Что же это за зелёная вспышка — редкая оптическая иллюзия, атмосферный фокус или что-то большее? Почему одни её видят, а другие нет, и есть ли здесь место мистике и легендам?
Призма без стекла
Начнём с основ физики. Свет меняет скорость, когда проходит через вещество с другой плотностью. В вакууме все цвета движутся с одинаковой скоростью — около 300 000 км/с. Но в стекле, воде или воздухе фиолетовый замедляется чуть сильнее, чем красный. Именно поэтому стеклянная призма разлагает белый луч на радугу — каждая волна уходит под своим углом.
Атмосфера Земли делает то же самое, но без чётких границ. Воздух становится плотнее ближе к поверхности, и луч Солнца, проходя через всю эту толщу под острым углом на закате, медленно изгибается, причём каждый цвет по-своему. Красные лучи отклоняются меньше всего, фиолетовые — больше всего.
Разница между углами преломления красного и зелёного составляет около половины градуса — это примерно равно угловому диаметру Солнца. Именно поэтому два "изображения" светила в разных цветах почти точно накладываются друг на друга. Из-за этого чаще всего, и даже почти всегда, никакого зелёного не видно вовсе.
Почему именно зелёный, а не фиолетовый?
Сильнее всего отклоняется фиолетовый. Значит, именно он должен выглядывать из-за горизонта последним? Верно, но атмосфера сама же его и поглощает. Фиолетовый и синий свет рассеиваются молекулами воздуха (это то самое рэлеевское рассеяние, которое делает небо голубым). До наблюдателя они почти не доходят, особенно когда Солнце низко и путь через атмосферу особенно длинный.
А вот зелёный — крайний уцелевший. Он отклоняется достаточно сильно, чтобы выглянуть над красно-оранжевым диском, и достаточно мало рассеивается, чтобы дойти до глаза. В идеальных условиях зелёное "мини-солнышко" диаметром около 1/10 реального диска буквально приподнимается над горизонтом и гаснет.
Почему это так редко?
Условия должны совпасть идеально. Вот что нужно:
- Горизонт должен быть чётким и дальним — это море или большая равнина
- Атмосфера нужна чистая, без облаков у горизонта
- Нужен слой тёплого воздуха над холодным, который усиливает эффект
Смотреть нужно именно в момент последнего контакта диска с горизонтом.
Температурные инверсии
Когда над холодной морской поверхностью лежит слой тёплого воздуха, атмосфера действует как линза с переменным фокусом. Лучи Солнца изгибаются сильнее обычного, и зелёное изображение может стать крупнее, ярче, а порой даже вытянуться в вертикальный зелёный луч — отсюда и морское название "зелёный луч".
В крайних случаях (например, на Аляске или в высоких арктических широтах) наблюдались так называемые фата-моргановские зелёные вспышки, длящиеся несколько секунд и видимые даже в бинокль в дневное время. Это когда атмосферная рефракция настолько сильна, что "захватывает" луч и держит его над горизонтом дольше обычного.
Можно ли увидеть это самому?
Шансы неплохи у морского берега при ясном закате. Главное — не ждать "красивого" заката с полыхающим небом. Такое небо полно аэрозолей и пыли, которые рассеивают зелёный так же, как и фиолетовый. Лучше всего — чуть дымчатый, но прозрачный горизонт.
Начните смотреть за 2–3 минуты до того, как нижний край Солнца коснётся горизонта. Вспышка длится от долей секунды до 2–3 секунд. Если моргнёте, то пропустите.
Зелёная вспышка — это момент, когда атмосфера Земли, весящая 5,15 × 10¹⁸ кг, выступает призмой диаметром в 12 000 километров. И у неё вполне получается.
Физика, лежащая в основе, не сложнее школьного урока по оптике. Но именно в этом и есть главный сюрприз — самое редкое и красивое явление природы объясняется теми же законами, что и радуга после дождя. Просто угол наблюдения другой. Так что у вас есть все шансы увидеть эту магию физики.