Когда солнце… растягивается

 

Феномен зеленого луча известен был еще в Древнем Египте. На сохранившихся в пирамидах рисунках можно видеть изображение солнца с расходящимися во все стороны зелеными лучами. Шесть тысяч лет ждали эти рисунки открытия, столько же, а может, и больше лет ждали люди объяснения изумрудного солнца.

Секрет этого феномена несложен. Дело в том, что земная атмосфера служит для нас как бы огромной призмой (обращенной своим основанием вниз). Проходя через нее, солнечные лучи разлагаются на цветные составляющие, только это не всегда можно увидеть.

Разложение света особенно заметно, когда солнце или звезды опускаются к горизонту. Если посмотреть в подзорную трубу на какую-нибудь звезду, находящуюся у горизонта, то она выглядит не яркой светлой точкой, а как столбик, окрашенный в радужные тона; верхняя часть столбика фиолетовая, нижняя – красная. При этом звезда как бы несколько растягивается кверху и книзу.

Так же растягивается и видимый нами диск солнца.

Но светит оно очень ярко, и окраска его заметно не изменяется. Радужные цвета перекрывают один другой. Однако мы, по существу, видим не один белый диск солнца, а несколько цветных дисков, наложенных друг на друга. Складываясь, они дают белый цвет. Верхний и нижний края солнца – там, где цветные диски не смешиваются, – остаются окрашенными; верхний край имеет синюю и смешанную синюю с зеленой окраску, нижний – красную.

Вы уже догадались, как возникает зеленое свечение?

Солнце уходит за горизонт, еще несколько секунд, и оно скроется из глаз. В этот момент над горизонтом остаются только верхние края двух цветных дисков – зеленого и синего. Но синие и зеленые лучи проходят через толщу земной атмосферы неодинаково: зеленые проникают через нее свободно, а синие сильно рассеиваются и до поверхности Земли, а следовательно, и до наших глаз почти не доходят.

Вот тут-то и можно увидеть зеленый кусочек солнца! Если в это время посмотреть на него в бинокль, то можно заметить, что узкая светлая полоска окружена зеленым ореолом. А когда заходящее солнце исчезает под горизонтом, оно бросает свой последний, ярко-зеленый луч, который виден уже невооруженным глазом.

Конечно, для этого нужны определенные условия. Необходимо, чтобы воздух был достаточно сухой и, главное, прозрачный. Горизонт должен быть ясным, без облаков и тумана. Советский астроном Г.А. Тихов, в течение многих лет изучавший это явление, уточняет:

«Если солнце при закате красного цвета и на него легко смотреть невооруженным глазом, то можно с уверенностью утверждать – зеленого луча не будет. Причина понятна: красный цвет солнечного диска указывает на сильное рассеивание в атмосфере темно-синих и зеленых лучей.

Напротив, если солнце не очень изменило свой бело-желтый цвет и садится ярким (то есть поглощение света атмосферой незначительно и пропорционально), то можно предполагать, что зеленый луч появится.

Важно, чтобы горизонт имел отчетливую линию, без всяких неровностей: ближайшего леса, строений и т.п. Этих условий легче всего достичь на море, вот почему зеленый луч хорошо известен людям моря».

Наблюдать за солнцем лучше всего с небольшого холма. И помните: когда солнце опускается к горизонту, смотреть на него не следует, чтобы не ослепить себя. А вот когда оно уйдет за горизонт уже почти целиком и останется одна светлая полоска, смотрите не отрываясь.

Если вам особенно повезет, то вы увидите не только зеленый, но и синий луч. Правда, его видели всего несколько человек. Появляется он при особо прозрачном воздухе, обычно же синие лучи полностью рассеиваются в «воздушной призме».

А солнечный свет изумрудного цвета, оказывается, можно увидеть даже в Заполярье. «Мне довелось увидеть зеленый луч в Баренцевом море во время экспедиции на научно-исследовательском судне „Тунец“ 13 августа 1968 года, – сообщал из Мурманска кандидат технических наук М. Заферман. – Условия для наблюдения были идеальными: на небе ни облачка, на море штиль. Солнце на закате почти не меняло свой бледно-желтый цвет, медленно опускаясь к горизонту. Смотреть на ослепительный диск было трудно. Наконец, солнце коснулось горизонта, стало менее ярким, но все еще было желтого цвета, а не красного, как обычно. Еще мгновение, и от солнечного диска остался небольшой сегмент. Но вот исчез и сегмент, и тут уже вспыхнул зеленый луч.

Казалось, будто где-то на горизонте зажегся зеленый прожектор, направленный прямо на нас, луч его скользнул вверх и исчез. Все это длилось не более двух секунд, но впечатление оставило незабываемое».

 

Простой фокус

 

Игра света в атмосфере – дело природы. Но история знает и другое.

Идет первая мировая война. На одном из участков русско-германского фронта происходит невиданное: на фоне ночных облаков появилось большое изображение иконы Казанской богоматери. Оно было настолько ясным, что его увидели тысячи солдат.

«Невиданное чудо» было расценено как знак того, что бог воюет вместе с русскими против немцев. Но когда сообщение об этом «явлении» распространилось по всему миру, зарубежные газеты тут же разоблачили фокус царских служак, направленный на то, чтобы поднять патриотизм солдат.

Газеты писали, что русское «чудо» в небесах совсем не чудо и его никак нельзя назвать «невиданным». Подобные картины показывали верующим еще жрецы Древнего Египта. В полумраке храмов появлялись огромные изображения богов, окруженные сиянием.

В наши дни такой фокус с легкостью проделывается дома. Речь идет о всем известном проекционном, или, как его называли раньше, волшебном фонаре.

В потолке храмов египетские жрецы проделывали небольшую щель, которая открывалась в нужный момент. На крышу храма взбирался жрец. Он занимал такое положение, что его изображение, пройдя щель, падало на одну из стен храма. Когда жрец начинал двигаться, приходила в движение и его громадная тень в храме. Закрывалась щель – видение исчезало. А чтобы произвести еще большее впечатление на толпу, в храме начинала звучать музыка, распространялся запах различных ароматических веществ.

О секрете световой проекции писал еще древнегреческий философ Платон. В своей книге «Аллегория о пещере» он объяснил устройство такого аппарата. А Пифагор, побывавший в Египте, демонстрировал у себя на родине, как можно «вызвать духов». Знал об этом и знаменитый ученый и изобретатель средних веков Роджер Бэкон.

Как видим, это «чудо» оптики не один век служило мистике. И хотя несложный его секрет знали многие, патент на изобретение проекционного фонаря был выдан только в 1799 году. Его изобретатель – физик Робертсон. Прежде чем обнародовать свою новинку, он немало попользовался ею, беззастенчиво обманывая суеверных людей. В 1797 году он организовал в Париже нечто вроде зрелищного предприятия, в котором каждый купивший билет мог посмотреть «дух» любого умершего человека, умерших родителей. Только однажды он отказался выполнить заказ, когда посетитель захотел увидеть казненного Людовика XVI. Робертсон решил, что ему не стоит ввязываться в политику.

Побывал Робертсон и в России. Когда он возвращался, в Полоцке воспитатели иезуитского коллегиума попросили фокусника помочь устрашить одного из своих воспитанников. Молодой паренек, как заметили отцы-иезуиты, проявлял склонность к православной вере. Увидев в проекционном фонаре прекрасное средство «переубеждения», они с согласия Робертсона показали парню «душу», его умершего отца, которую черти тащат в ад за то, что тот был православным, а не католиком.

Позднее Робертсон подробно описал этот случай в своих мемуарах и даже сопроводил его рисунком.

Когда фокусы «волшебного» фонаря перестали поражать людей, мистификаторы придумали более эффективные способы воздействия, но суть осталась та же. Так, икона Казанской божьей матери «явилась» уставшим от войны солдатам в сильно увеличенном виде на фоне ночных облаков при помощи… прожектора!

 

Зеркало пана Твардовского

 

И уж совсем редкостной выглядит история, происшедшая когда-то в одном из польских костелов.

Во время богослужения там в воздухе появился сам дьявол, как говорится, собственной персоной. Хотя по размерам он был невелик, все в храме явственно разглядели у него рога и хвост. Прошло много лет, и снова в том же костеле черт показал свою мерзкую рожу. Правда, на этот раз его видел только привратник монастыря. Но он клялся всеми святыми, что не мог ошибиться.

Через семьдесят пять лет исследователи старины вспомнили об этой истории и решили в ней разобраться. Они обратили внимание на то, что в храме, где побывал черт, на видном месте висело старое, покрытое пылью металлическое зеркало. Осмотрев его, ученые прочли надпись, из коей следовало, что хозяином зеркала был некогда герой многих польских народных сказаний пан Твардовский, который жил в XVI веке, занимался спиритизмом, астрологией и прочими «искусствами».

В хрониках тех лет сообщалось, в частности, что однажды он вызвал призрак умершей жены короля Сигизмунда II Августа. Причем (обратите внимание!) пан Твардовский всегда имел при себе череп, распятие и зеркало…

На этом расследование прервалось еще на несколько десятилетий. Продолжили его уже в наше время. Поводом для этого стал спор о «волшебном» фонаре: не появился ли он в Польше еще при Сигизмунде II Августе?

Исторические записи утверждают, что пан Твардовский показал королю облик его умершей жены. Поверим этому. Каким образом он сумел это сделать? Наверное, воспользовался проекционным фонарем. Таково было мнение большинства. Но была высказана и другая мысль: «волшебный» фонарь слишком велик, его трудно было бы скрыть от короля. И тут вспомнили о зеркале пана Твардовского. Когда ученые еще раз внимательно его исследовали, то обнаружили на нем различные изображения, а среди них – рисунок королевы и фигурку черта!

Выгравированные на металле под различными углами, они могли отражать от себя свет. Таким образом, роль проекционного фонаря, камеры-обскуры исполняло зеркало. В зависимости от того, под каким углом оно было поставлено по отношению к источнику света, на экране можно было увидеть то или другое изображение.

Но каким же мог быть в те времена экран? Ну, например, дым из кадильниц. Удобно и, главное, устрашающе! В клубах дыма и появлялись перед пораженными зрителями выходцы с того света.

В истории с «явлением» королевской жены все было заранее предусмотрено паном Твардовским. А с чертом – случайность. По-видимому, готовясь к праздничной службе, монахи очистили зеркало от грязи. В день праздника костел был ярко освещен. Лучи света падали на зеркало. К потолку поднимался кадильный дым. И «упрятанный» в зеркале чертик появился перед молящимися.

При сходных условиях он появился и во второй раз – перед привратником монастыря. И это был его последний «выход в свет». Перепуганный монах отбросил от себя связку ключей, они попали на зеркало и повредили гравюру, укрытую в толще зеркального слоя.

 

 

Удивляет электричество

 

Легче всего обмануть самого себя.

Демосфен

 

Счастливое знамение

 

«С моря поднималась туча – черная, тяжелая, суровых очертаний, похожая на горный хребет. Она ползла в степь… На месте луны осталось только мутное опаловое пятно, иногда его совсем закрывал сизый клочок облака. И в степной дали, теперь уже черной и страшной, как бы притаившейся, скрывшей в себе что-то, вспыхивали маленькие голубые огоньки. То там, то тут они на миг являлись и гасли, точно несколько людей, рассыпавшихся по степи далеко друг от друга, искали в ней что-то, зажигая спички, которые ветер тотчас же гасил. Это были очень странные голубые языки огня, намекавшие на что-то сказочное».

Так описывает М. Горький в рассказе «Старуха Изергиль» одно из загадочных природных явлений – огни святого Эльма. Еще в древнем мире это явление почиталось как особое небесное знамение, причем не злое, а доброе.

…Большой отряд воинов Древнего Рима находился в ночном походе. Надвигалась гроза. И вдруг над отрядом показались сотни голубоватых огоньков. Это засветились острия копий воинов. Казалось, железные копья солдат горят не сгорая! Природы удивительного явления в те времена никто не знал, и солдаты решили, что такое сияние на копьях предвещает им победу.

Тогда это явление называли огнями Кастора и Поллукса – по имени мифологических героев-близнецов. А позднее переименовали в огни Эльма – по названию церкви святого Эльма в Италии, где они появлялись.

Особенно часто такие огни наблюдали на мачтах кораблей. Римский философ и писатель Луций Сенека говорил, что во время грозы «звезды как бы нисходят с неба и садятся на мачты кораблей». Среди многочисленных рассказов об этом интересно свидетельство капитана одного английского парусника.

Случилось это в 1695 году, в Средиземном море, у Балеарских островов, во время грозы.

Опасаясь бури, капитан приказал спустить паруса. И тут моряки увидели в разных местах корабля больше тридцати огней Эльма. На флюгере большой мачты огонь достиг более полуметра в высоту. Капитан послал матроса с приказом снять его. Поднявшись наверх, тот крикнул, что огонь шипит, как ракета из сырого пороха. Ему приказали снять его вместе с флюгером и принести вниз. Но как только матрос снял флюгер, огонь перескочил на конец мачты, откуда снять его было невозможно.

Еще более впечатляющую картину увидели в 1902 году моряки парохода «Моравия». Находясь у островов Зеленого Мыса, капитан Симпсон записал в судовом журнале: «Целый час в море полыхали молнии. Стальные канаты, верхушки мачт, нок-реи, ноки грузовых стрел – все светилось. Казалось, что на шканцах через каждые четыре фута повесили зажженные лампы, а на концах мачт и нок-рей засветили яркие огни». Свечение сопровождалось необычным шумом:

«Словно мириады цикад поселились в оснастке или с треском горел валежник и сухая трава…»

Огни святого Эльма разнообразны. Бывают они в виде равномерного свечения, в виде отдельных мерцающих огоньков, факелов. Иногда они настолько похожи на языки пламени, что их бросаются тушить.

Несмотря на всю кажущуюся необычность этого явления, оно довольно давно нашло естественное объяснение: такие огни – тихие электрические разряды в атмосфере. Наблюдают их чаще всего во время гроз, снежных бурь, шквалов, когда в облаках и на поверхности земли накапливается большое количество электричества. Наша планета окружена электрическим полем, подобным тому, какое образуется вокруг любого заряженного электричеством тела. В большинстве случаев воздух заряжен положительно, а земля отрицательно. Возникновение электрического поля в нижних слоях атмосферы происходит главным образом за счет ионизации воздуха. Обычные молнии сопровождаются оглушительным треском – громом, ведь молния – это сильный и быстрый электрический разряд. Однако при определенных условиях происходит не разряд, а истечение зарядов, различное по продолжительности. В принципе это тот же разряд, но только «тихий», специалисты называют его коронным, то есть венчающим какой-либо предмет подобно короне. При таком разряде из различных острых выступов – шпилей, башен, высоких шестов, деревьев, корабельных мачт и т.д. – начинают выскакивать одна за другой маленькие электрические искры. Если искр много и процесс длится более или менее продолжительно, мы и видим бледно-голубоватое сияние, похожее на язычки пламени.

В XVIII веке в Италии по коронным разрядам узнавали о приближении грозы. В одном из замков в землю было воткнуто копье, и стражник время от времени подносил к его верхушке свою алебарду; если между копьем и алебардой начинали проскакивать искры, стражник звонил в колокол, предупреждал жителей о ненастье.

В декабре 1957 года интересное явление, связанное с коронным разрядом, наблюдали рыболовы на Плещеевом озере под Переславлем-Залесским. Рассказывают, что событие развивалось так. Солнце давно уже село, шел мокрый снег при почти нулевой температуре, но рыбаки не покидали своих лунок. Когда один из них поднял над лункой свою удочку, ее конец вспыхнул вдруг голубовато-белым огоньком. Это было так неожиданно и столь впечатляюще, что рыбак подумал: «Удочка загорелась!» – и инстинктивно «потушил» огонь другой рукой в варежке. И только потом сообразил, что удочка никак не могла загореться. Тогда он попросил других рыбаков тоже поднять свои удочки – почти на всех появились злополучные огоньки, которые исчезали, когда к удочкам подносили руку и тем более касались их…

Ионизация атмосферы в верхних слоях обычно выше, чем в нижних. Поэтому потенциальные электрические поля в горах обладают значительно большей интенсивностью, чем на равнинах. И огни Эльма в горных районах наблюдаются чаще.

Как-то альпинисты штурмовали одну из вершин Тянь-Шаня. Внезапно надвинулась туча, и разразилась гроза.

– Смотрите, у него горят волосы! – крикнул альпинист, показывая на товарища рядом.

– У тебя самого тоже! – ответили ему. Оказалось, что волосы светились у всех, кто был без шапки. А когда кто-то снял шапку, волосы будто потянулись за ней, испуская голубые искорки. Что – волосы! Искрились ледорубы, фотоаппараты, металлические пуговицы. И все это шипело, как самовар, когда вода в нем собирается закипеть.

Но вот гроза стихла, и свечение исчезло. Американский метеоролог Хэмфри, наблюдавший огни Эльма на своем ранчо, свидетельствует: это явление природы, «превращая каждого быка в чудище с огненными рогами, производит впечатление чего-то сверхъестественного».

Это говорит человек, который по самому своему положению не способен, казалось бы, удивляться подобным вещам, а должен принимать их без лишних эмоций, опираясь только на здравый смысл. Можно смело утверждать, что и ныне, несмотря на господство, – далеко, правда, не повсеместное, – естественнонаучного мировоззрения, найдутся люди, которые, окажись они в положении Хэмфри, увидели бы в огненных бычьих рогах нечто неподвластное разуму. О средневековье и говорить нечего: тогда в тех же рогах усмотрели бы, скорее всего, происки сатаны.

 

Чтоб мерзлый пар… рождал пожар?»

 

Вечер 20 февраля 1950 года навсегда, видно, останется в моей памяти. Я ехал из Москвы на одну из пригородных станций Ярославской железной дороги. Было уже около полуночи.

Выйдя из вагона, я остановился, пораженный открывшейся картиной. Вся северная сторона неба была опоясана двумя огромными колыхающимися дугами.

Одна из них – яркая, светло-красная, другая – светло-зеленая.

Дуги быстро и непрерывно меняли свой вид – то исчезали, появлялись, меняли место, переливались различными красками, выбрасывали яркие дрожащие лучи. Это было полярное сияние. На московском небе оно появляется редко, особенно такое яркое, как было в феврале 1950 года. Сполохи – так его называют иногда у нас на Севере – играли на небе несколько часов.

Мало есть в природе явлений, способных сравниться по красоте с полярными сияниями!

«…Небо пылало. Бесконечная прозрачная вуаль покрывала весь небосвод. Какая-то невидимая сила колебала ее. Вся она горела нежным лиловым светом. Кое-где показывались яркие вспышки и тут же бледнели, как будто лишь на мгновение рождались и рассеивались облака, сотканные из одного света… В нескольких местах еще раз вспыхнули лиловые облака. Какую-то долю секунды казалось, что сияние погасло. Но вот длинные лучи, местами собранные в яркие пучки, затрепетали бледно-зеленым светом. Вот они сорвались с места и со всех сторон, быстрые, как молнии, метнулись к зениту. На мгновение замерли в вышине, образовался огромный сплошной венец, затрепетали и потухли».

Таким видел полярное сияние исследователь Северной Земли Г.А. Ушаков.

Северян, исконных жителей Заполярья, сполохами не удивишь. Там северные сияния – привычное явление. Но оставаться равнодушным при виде этой величественной картины трудно все-таки кому бы то ни было. А труднее всего тому, кто любознателен, кто хочет знать истину. Таким был и наш великий Ломоносов. «Как может быть, чтоб мерзлый пар среди зимы рождал пожар?» – вопрошал он в одном из своих «научно-популярных» стихотворений. И этот вопрос преследовал его с детства – с тех самых пор, когда он был еще «мальчиком из Холмогор» и не раз восхищался зрелищем полярного сияния.

Ломоносов предположил, что причиной полярных сияний служат электрические разряды в разреженном воздухе. Чтобы убедиться в справедливости своего предположения, он выкачивал воздух из стеклянного шара и пропускал через шар электричество.

«…Возбужденная электрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут, внезапные лучи испускает, которые во мгновение ока исчезают, и в то же почти время новые на их месте выскакивают, так что беспрерывное блистанье быть кажется», – записал он.

Спустя столетие явление проходимости электрического тока через разреженные газы изучали другие ученые. В опытах применяли стеклянные трубки, запаянные с двух концов. Чтобы пропускать через них электричество, в трубки с обоих концов впаивали небольшие металлические пластинки – электроды, к которым присоединяли провода от источника тока.

Пока газ в трубке находился при обычном атмосферном давлении, он электрического тока не проводил – свечения не было. Но стоило создать в трубке разрежение, как в ней появлялось свечение – результат столкновения быстро летящих заряженных частиц с молекулами оставшегося в трубке газа. Какого? Сначала это был азот и водород. Позднее ученые стали экспериментировать с аргоном и неоном – так появились газосветные трубки-светильники, их стали применять для оформления реклам. Различные газы светятся по-разному: аргон, например, голубым светом, неон – красным.

Так в лабораториях ученые получили маленькие полярные сияния, однако они не дали полного ответа на вопрос, который волновал Ломоносова. Действительно, говоря словами Ломоносова, «беспрерывное блистанье быть кажется», когда «возбужденная электрическая сила… внезапные лучи испускает» в трубке или шаре, в которых создан частичный вакуум. Но почему полярные сияния «приписаны» к полюсам нашей планеты – Северному и Южному? И чем объяснить разнообразные непрестанно изменяющиеся формы этого явления?