Огненная радуга без огня: редкий цветной штрих под Солнцем

Тонкое облако окрашивается в яркие полосы, словно по нему провели широкой радужной кистью. Неровные края напоминают пламя, и фотография получает название «огненная радуга». В этом имени почти всё образно: огня нет, а оптический механизм отличается от обычной радуги после дождя.

Если геометрия соответствует нужным условиям, перед нами окологоризонтальная дуга — один из видов ледяного гало. Её редкость объясняется не загадочным веществом в облаке, а строгим взаимным положением Солнца, кристаллов и наблюдателя.

Почему Солнце должно стоять высоко

Международный атлас облаков Всемирной метеорологической организации указывает необходимую высоту источника: более пятидесяти восьми градусов над горизонтом. Наиболее выразительная конфигурация достигается примерно при шестидесяти восьми градусах.

Это сильное ограничение. В высоких широтах Солнце даже летом не поднимается достаточно высоко, и такую дугу там нельзя получить при обычных условиях. В других местах подходящее окно ограничено сезоном и временем суток.

Следовательно, яркая «огненная радуга», якобы снятая на севере зимним утром, требует пересмотра названия или обстоятельств снимка. Возможно, фотография подлинная, но показывает другое оптическое явление. Календарь и широта здесь являются частью физической проверки.

При таком условии «редкое явление» не означает, что нужно одинаково долго ждать в любом месте Земли. Где-то подходящая геометрия появляется каждое лето, а где-то Солнце никогда не достигает нужной высоты. И даже в удачный день ясное небо без подходящих кристаллов оставит наблюдателя без дуги. Здесь должны одновременно совпасть астрономическое положение источника и состояние небольшого участка атмосферы.

Ледяные призмы вместо капель

Дугу создают плоские шестиугольные ледяные кристаллы, ориентированные подходящим образом. Солнечный свет преломляется при прохождении через их грани, а разные длины волн меняют направление неодинаково. Белый свет разделяется на цвета.

Высокие перистые облака могут содержать такие кристаллы. Когда их форма и ориентация достаточно согласованы, отдельные вклады складываются в заметную цветную полосу. Если подходящие кристаллы есть только в небольшом клочке, видна лишь часть большой дуги.

Поэтому облако кажется окрашенным локально, хотя форма явления определяется не контуром самого клочка. Облако предоставляет оптический материал, а геометрия света выбирает участок, который увидит наблюдатель.

Почему это не любая радужная облачность

Облака получают цвета несколькими способами. Иридесценция связана с другим оптическим процессом и часто образует нежные переливы возле Солнца. Существуют также различные дуги и гало с собственным положением на небе.

Для окологоризонтальной дуги важно горизонтальное направление и расположение ниже высоко стоящего источника. По крупному фрагменту без горизонта и Солнца уверенная классификация затрудняется. Красивое народное имя в подписи не заменяет геометрию.

В архиве NASA APOD есть наглядный пример, снятый Тоддом Сладоем над Дублином в американском штате Огайо в 2009 году. Цветные фрагменты занимают отдельные участки перистой облачности. Они выглядят как самостоятельные лоскуты, хотя принадлежат одной оптической конфигурации, заданной солнечным светом и ледяными пластинками.

Что можно проверить в безопасном наблюдении

Достаточно записать место и время, снять широкий участок неба и отметить положение дуги относительно горизонта. Не нужно направлять бинокль или телескоп на область возле Солнца. Для фиксации атмосферного рисунка такая оптика обычно и не требуется.

По дате и координатам вычисляется высота Солнца. Если она не достигает необходимого порога, следует искать другой тип эффекта. Если достигает, проверка продолжается по форме и расположению цветной полосы.

Физику подобных дуг воспроизводят и в учебных оптических опытах с прозрачными средами. В научной работе об искусственных околозенитных и окологоризонтальных дугах показано, как лабораторная геометрия помогает понять природное преломление. Это подтверждает общий механизм, но не является фотографическим доказательством конкретного небесного случая.

Полезно сохранять исходный кадр вместе с обработанной версией. Усиление насыщенности может сделать слабую дугу зрелищной, но меняет впечатление об интенсивности. Для любования это допустимый художественный выбор; для описания наблюдения нужна честная оговорка.

У «огненной радуги» есть особенно красивая внутренняя противоположность: летнее высокое Солнце рисует яркий тёплый узор благодаря холодному льду далеко наверху. В небе не горит облако. Несколько условий ненадолго сходятся так точно, что бесчисленные прозрачные кристаллы работают как один огромный спектральный прибор.