Глава 5

ПРИРОДНОЕ «КИНО»

Какое-то радостное чувство испытываем мы, когда на гигантском небесном экране иногда возникает удивительно красочное видение — широкая цветная дуга, сияющая и переливающаяся цветами волшебной красоты. Одним своим концом она скрывается где-то далеко за горизонтом, а другим опускается как будто совсем рядом.

«Райская дуга»,— говорили в старину; отсюда и пошло название «радуга». С давних пор люди заметили, что радуга всегда появляется на стороне, противоположной солнцу, и так, что видеть сразу два эти объекта невозможно. Она возникает, когда солнечные лучи освещают завесу падающего дождя.

Радугой можно любоваться у величественных водопадов, над которыми высоко поднимается в виде облаков мельчайшая водяная пыль, у больших фонтанов и водяных мельниц.

За необычность, красоту, признак смены плохой погоды люди издавна считали ее доброй предвестницей и приписывали ей магические свойства.

У многих народов мира были свои боги света и демоны мрака и зла. Радуга, по поверьям, была оружием богов света, боровшихся с мрачными силами тьмы. Арабский бог Кузах, например, расправлялся с духами тьмы, поражая их стрелами из лука-радуги. Окончив бой, он забрасывал оружие на облака, а солнце радостно освещало его яркими лучами. Индусский бог Индра, одержав победу над демонами мрака, вешал свое оружие на радугу. Древние греки, глядя на радугу, радостно восклицали: «Сегодня богиня Ирида улыбается нам!»

В древние времена радугу считали за «божье» знамение. Того, кто сомневался, отрицал ее божественное происхождение или пытался познать истинные причины небесного явления, церковники преследовали и жестоко карали.

Из истории, например, известно, что в XVII в. итальянский ученый Антонио Доминико, чтобы узнать причины возникновения радуги, пытался искусственным путем воспроизвести это явление. Но церковники обвинили его в связи с нечистой силой, прокляли и бросили в темницу. Под жестокими пытками ученый умер.

Но как ни жестоко расправлялась инквизиция с «еретиками», к числу которых в первую очередь причислялись ученые-естествоиспытатели, находились люди, для которых истина была дороже всего.

Дело, начатое Антонио Доминико, продолжил чешский ученый Марк Марци. Он изучал прохождение солнечных лучей через стекло и обнаружил, что они при этом распадаются на разные цвета. Французский философ и физик Рене Декарт (1596—1650) пытался теоретически доказать, что радуга возникает в результате сложного процесса преломления солнечных лучей в каплях воды.

И лишь гениальному физику Ньютону удалось постичь некоторые тайны радуги. Однажды летом 1666 г. ученый уснул в своем кабинете. Чтобы не нарушать отдыха уставшего человека, снаружи потихоньку прикрыли ставни. Проснувшись, Ньютон увидел солнечный лучик, пробивавшийся через маленькое отверстие в ставне. В то время он много работал над оптическими приборами, изобретал новые, усовершенствовал старые. Что надоумило Ньютона поставить на пути лучика трехгранную призму — научное предвидение или просто случайность? Как бы там ни было, но это привело ученого к гениальному открытию.

Ньютон увидел, что лучик преломился и рассыпался на гамму цветов в строгой последовательности. И сколько он ни повторял опыт, все оставалось так, как было первый раз, а именно: среди цветных полосок самое верхнее место занимала красная, за ней следовала оранжевая, затем желтая, зеленая, голубая, синяя и наконец последняя — фиолетовая. «Значит, световой луч не простой, а складывается из семи основных цветов, — рассуждал Ньютон, — а что, если...»

Ученый за первой линзой поставил другую, такую же, но перевернул ее вершиной вниз. И тогда случилось новое «чудо»: цветные лучи, пройдя через вторую линзу, сложились вместе и снова образовали один общий белый луч.

Радуга — красочное явление природы, воздушное видение, расцвеченное всеми цветами спектра.

Систему цветов распавшегося солнечного луча Ньютон назвал спектром — латинским словом, обозначающим видение, призрак. По-научному оно называется дисперсией света.

После того как научились разлагать белый солнечный луч на цветные лучи, возник вопрос: а почему они располагаются в такой строгой последовательности? Оказалось, каждый цветной луч имеет свой собственный угол излома. У фиолетового, занимающего нижнее положение в спектре, этот угол самый большой по сравнению с другими цветными лучами, а у верхнего красного луча — самый малый. Остальные лучи занимают промежуточное положение.

Теперь уже нетрудно понять, почему мы, рассказывая о радуге, остановились на опытах Ньютона и спектре. Ученый, сидя в своем кабинете, видел радугу в миниатюре.

— Но ведь на небе нет стеклянных призм, почему же радуга тоже небесный спектр? — может спросить читатель.

В воздухе действительно нет никаких стеклянных призм, и их заменяют дождевые капли и кристаллики льда.

Войдя в каплю, солнечный луч преломляется, дойдя до противоположной внутренней поверхности, отражается от нее и, снова преломившись, выходит наружу. При этом происходит разложение белого луча на цветные. Значит, получается так: капля, поймав солнечный луч, отражает его обратно, но в преобразованном виде.

Далее, от каждой капельки мы сможем увидеть лишь один какой-нибудь из цветных отраженных лучиков, а другие, рассеявшись (углы-то излома у них разные!), пройдут выше или ниже глаза наблюдателя. Верхние капли отразят красные лучики, а капли, расположенные немного ниже, — оранжевые, наконец, нижние капли пошлют фиолетовые. Отраженные лучики соседних капель сливаются и образуют общую цветную полосу. Капель-то великое множество, и располагаются они на разной высоте, вот почему мы видим лучики, слившиеся в цветные полосы.

Если солнце находится близко к горизонту, радуга занимает больше места на небосводе, а когда оно стоит высоко, величина дуги меньше.

Люди, поднимавшиеся на воздушном шаре или самолете, иногда видели радугу в виде полного круга. Конечно, вы тоже видели радугу и, может быть, заметили, как она иногда сияет во всем своем великолепии, а иногда бывает тусклой и еле заметной на небесном фоне.

Яркость радуги зависит от величины дождевых капель. Если они крупные, т. е. диаметром 1—2 мм, то радуга очень яркая, причем особенно хорошо выделяются красная, фиолетовая и голубая полосы. Малые капли посылают слабые цветовые лучики, и радуга кажется блеклой, размытой, красной дуги почти не видно. Совсем маленькие капельки (диаметром менее 0,05 мм) вообще не могут посылать четкие цветные лучи, и в таком случае видна лишь бесцветная белая дуга.

Белую радугу можно увидеть во время сильных морозов, когда в воздухе находится множество мельчайших кристалликов льда.

Представьте себе, что мы вместе наблюдаем это явление. Но каждый из нас увидит свою радугу, вы от одной серии капель, я — от другой. Отойдите в сторону, и вам покажется, что радуга переместилась; поднимитесь на гору, и она тоже как будто приподнимется. Каждый раз будет видна радуга, образованная разными каскадами капель.

Но почему тогда радуга не мерцает, ведь капли не висят неподвижно в воздухе, а падают? Вот здесь мы и подошли к природному «небесному кино».

Конечно, вы знаете, что главный принцип кино основан на способности нашего зрения сохранять в течение короткого времени увиденное изображение. Поэтому, когда мы смотрим кинокартину, на экране видим не неподвижные кадры, запечатленные на киноленте, а сменяющие друг друга примерно через ¹/₂₀ секунды. Наш глаз еще не успел «забыть» предыдущий кадр, а ему уже показывают следующий; в результате получается иллюзия движения. Так происходит и с каплями. Они быстро сменяют друг друга, и потому посылаемые ими цветные лучики сливаются в единое изображение.

Любуясь воздушным призраком, мы иногда обнаруживаем, что он имеет своего двойника — другую дугу, скромную, слабо заметную. А некоторым приходилось видеть одновременно три-четыре радуги. Такие случаи бывают, но очень редко. Так, например, вечером 24 сентября 1948 г. жители Ленинграда видели, как над Невой раскинулось сразу четыре радуги. Наружная, главная дуга была яркой и цветной, а другие имели вид узких и бледных полос, потому что образовались не от прямых солнечных лучей, а от отраженных водной поверхностью Невы.

Обширные водные пространства могут быть причиной появления на небесном экране радуги «вверх ногами». Это бывает тоже очень редко, когда солнечные лучи дважды отражаются на своем пути: первый раз — от спокойной, зеркальной глади водоема и второй раз — от дождевых капель.

Когда же дождь постепенно стихает, а затем и вовсе прекращается, кто-то будто невидимой рукой стирает радугу с неба: она блекнет, размывается и исчезает.

Радугу можно увидеть и ночью после дождя, когда сквозь тучи пробиваются лунные лучи. Она менее яркая, но хорошо различима на небосводе.

И совсем редко появляется радуга зимой, но зато как сияет! Ведь зимой все оптические явления особенно ярки и красочны. Если кто увидит зимнюю радугу, то никогда не забудет такого великолепного зрелища.