Рефракция солнечных лучей в атмосфере, как мы уже говорили, сопровождается их дисперсией, т. е. разложением в спектр. Чем меньше длина волны луча, тем более сильную рефракцию он испытывает. Поэтому чем короче длина волны луча, тем сильнее он будет приподниматься за счет рефракции. В результате наложения друг на друга цветовых лучей от отдельных точек солнечного диска центральная часть его останется белой (а точнее, за счет рассеяния весь диск становится красным) и только верхняя и нижняя каемки диска оказываются в преимущественном положении. Верхняя становится сине-зеленой, нижняя — оранжево-красной. Красная и оранжевая части диска Солнца заходят за горизонт раньше зеленой и голубой (рис. 10.4).
Дисперсия солнечных лучей в наиболее явном виде проявляется в самый последний момент захода Солнца, когда над горизонтом остается небольшой верхний сегмент, а затем только самая „макушка" солнечного диска. Последний луч заходящего Солнца, разлагаясь в спектр, образует „веер" цветных лучей (рис. 10.5). Расхождение крайних лучей видимого спектра — фиолетовых и красных составляет в среднем 38", но при более сильной рефракции оно может быть и значительно больше. Когда Солнце погружается под горизонт, последним лучом мы должны были бы увидеть фиолетовый. Однако самые коротковолновые лучи — фиолетовые, синие, голубые— на долгом пути в атмосфере (когда Солнце уже у горизонта), настолько сильно рассеиваются, что не доходят до земной поверхности. Кроме того, к лучам этой части спектра меньше чувствительность глаза человека. Поэтому в последний момент захода происходит быстрая смена цветов от красного через оранжевый и желтый к зеленому и последний луч заходящего Солнца оказывается яркого изумрудного цвета. Это явление и получило название зеленого луча.
При восходе Солнца имеет место обратная смена цветов. Первый луч восходящего Солнца — зеленый сменяется желтым, оранжевым и, наконец, из-за горизонта показывается красный край восходящего светила. Явление зеленого луча бывает трех форм: в виде зеленого края верхней части диска Солнца, в виде зеленого сегмента и в виде зеленого луча, который похож на зеленое пламя, вырывающееся из-за горизонта. При исключительно высокой прозрачности воздуха последний луч может быть зелено-голубым и даже голубым. Но это случается очень редко.
Раньше считали, что зеленый луч исключительно редкое явление. В связи с этим в Шотландии даже существует такая примета: каждый, кто хоть однажды увидел зеленый луч, никогда не совершит ошибки в сердечных делах. Не будем всерьез думать, что наблюдение зеленого луча может застраховать кого-либо от жизненных ошибок, но настоятельно рекомендуем постараться увидеть это красочное явление природы.
Появляется зеленый луч совсем не так редко. Для его наблюдения необходимы три условия: открытый горизонт (в степи или на море в отсутствие волнения), чистый воздух и свободная от облаков сторона горизонта, где происходит заход или восход Солнца.
Обычная продолжительность зеленого луча всего несколько секунд. Можно значительно увеличить время его наблюдения, если при его появлении быстро взбегать по насыпи или переходить с одной палубы судна на другую с такой скоростью, чтобы сохранить положение глаза относительно зеленого луча. Во время одной из экспедиций к Южному полюсу американский летчик и исследователь Р. Бэрд наблюдал зеленый луч в течение 35 минут! Это произошло в конце полярной ночи, когда край солнечного диска в первый раз появился над горизонтом и передвигался вдоль него.
Новое о зеленом луче. Мы рассматривали явления астрономической рефракции в предположении, что земная атмосфера является плоскопараллельной или сферически симметричной, т. е. считали, что плотность воздуха и показатель преломления изменяются только по вертикали. Исследования последних лет показали, что для возникновения зеленого луча этого недостаточно. Зеленый луч может наблюдаться только в том случае, если показатель преломления изменяется также и в горизонтальном направлении, например с востока на запад вдоль кривой, имеющей волнообразный характер. Зеленый луч, прежде чем мы его увидим, скользит некоторое время в воздушном слое, концентрическом с земной поверхностью.
Всех видевших зеленый луч поражает его необыкновенный изумрудный тон. Возможно, что необычайная чистота зеленого тона и натолкнула специалиста по голографии и лазерам Вильяма Кона на мысль искать объяснение зеленого луча в излучении возбужденных атомов кислорода при переходе их из метастабильного состояния в нормальное, сопровождающемся излучением зеленого света с длиной волны 0,5585 мкм. Однако механизм возникновения такого природного лазера пока еще не раскрыт.
