20 самых невероятных световых феноменов

Природа умеет удивлять без всякой постановки: достаточно правильного угла солнца, горсти ледяных кристаллов в облаке или слоя холодного воздуха над водой — и в небе возникает то, во что трудно поверить. Мы собрали двадцать световых явлений, которые наблюдатели фиксировали в разных уголках планеты. Часть из них встречается крайне редко, часть можно увидеть при определённых условиях даже из города.

Все световые явления удобно рассматривать по природе их происхождения. Одни связаны с водой и льдом в атмосфере, другие возникают там, где свет встречает препятствие, третьи — результат контраста между светом и темнотой. Именно по этому принципу и выстроена подборка.

Вода и лёд

Окологоризонтальная дуга

В народе это явление прозвали «огненной радугой», хотя к огню оно не имеет никакого отношения. Эффект возникает, когда солнечные лучи проходят сквозь горизонтально ориентированные кристаллы льда в перистых облаках под очень точным углом. Солнце при этом должно находиться высоко — не менее 58 градусов над горизонтом, что уже само по себе сужает географию наблюдений до средних и низких широт.

Один из самых известных снимков этого явления сделан над Спокейном в штате Вашингтон в 2006 году. Дуга тянется горизонтально вдоль неба и светится всеми цветами спектра, оставаясь при этом строго параллельной горизонту — именно это и отличает её от обычной радуги.

Призрак Брокена

Когда солнце стоит за спиной альпиниста или любого другого человека, находящегося в тумане или над облаками, тень проецируется вперёд и оказывается окружена разноцветными световыми кольцами. Тень при этом кажется непропорционально большой — из-за перспективы и рассеяния света в мельчайших капельках воды.

Название феномен получил от горы Брокен в Германии, где плотные туманы — обычное явление, и наблюдатели сталкивались с этим эффектом особенно часто. В старину его принимали за дурное предзнаменование. Радужный ореол вокруг тени называется глорией и образуется иначе, чем радуга — через обратное рассеяние света.

Околозенитная дуга

Это явление нередко называют перевёрнутой радугой — и внешне оно действительно напоминает улыбающуюся дугу над головой. Возникает при преломлении солнечного света через горизонтальные пластинчатые кристаллы льда в высоких облаках. Дуга всегда направлена выпуклостью вниз и располагается примерно в 46 градусах от солнца по вертикали.

Полный замкнутый круг из таких дуг — явление исключительное. Его называют круговой дугой, и первые достоверно задокументированные снимки полного кольца относятся к 2007 году.

Туманная дуга

По механизму образования туманная дуга — прямая родственница обычной радуги: свет преломляется в водяных каплях. Разница в том, что капли тумана несравнимо мельче дождевых, и цвета в них почти не разделяются — дуга выглядит белой или слегка кремовой.

Одно из самых известных наблюдений этого явления зафиксировано с моста Золотые Ворота в Сан-Франциско. Моряки давно дали туманным дугам своё имя — «морской волк» — и воспринимали их как признак плотного тумана впереди. Встречаются они и над снежными полями, когда мелкие ледяные кристаллы выполняют ту же роль, что капли.

Глория

Когда наблюдатель находится между источником света и облаком или слоем тумана, его тень оказывается в центре концентрических цветных колец. Это явление называется глорией. Физически оно объясняется обратным рассеянием света — сложным взаимодействием отражения, преломления и дифракции внутри сферических капель воды.

В буддийских традициях Китая и Тибета этот эффект называют «Светом Будды» — паломники, взбиравшиеся на священные горы в тумане, иногда видели свои тени в окружении сияния и воспринимали это как знак. С борта самолёта глорию можно наблюдать вокруг тени воздушного судна на поверхности облаков под ним — при подходящем освещении явление хорошо заметно из иллюминатора.

Солнечное гало

Гало — один из самых доступных оптических феноменов: при определённом составе облаков его можно увидеть в любой точке мира. Классический вариант — светлое кольцо диаметром около 22 угловых градусов вокруг солнца, возникающее при преломлении лучей в шестигранных кристаллах льда перистых облаков.

В морозную погоду при безоблачном небе гало иногда образуется у самой земли — когда воздух насыщен мельчайшими ледяными иглами. Такой эффект называют «алмазной пылью», и он делает обычный городской пейзаж похожим на зимнюю сказку.

Радужные облака

Когда солнце находится чуть в стороне от облака, а само облако состоит из капель примерно одинакового размера, свет дифрагирует и окрашивает края облака в пастельные цвета — розовый, зелёный, голубой, иногда золотистый. Это явление называется иридесценцией, или переливчатостью облаков.

Особенно хорошо эффект проявляется в высоких тонких облаках — перистых и высококучевых. Иногда радужность охватывает сразу несколько облаков, и небо на короткое время превращается в подсвеченный витраж. На фото ниже иридесценция сочетается с обычной радугой — совпадение редкое даже по меркам этой темы.

Лунная дуга

Лунная дуга — это радуга, образованная не солнцем, а луной. Условия те же: свет преломляется в каплях воды, обычно в брызгах водопада или в ночном дожде. Но поскольку лунный свет несравнимо слабее солнечного, человеческий глаз воспринимает такую дугу почти белой — цвета есть, но при слабом освещении их не различить.

Длинная фотовыдержка раскрывает то, что скрыто от глаза: на снимках лунные дуги выглядят полноцветными. Особенно известны фотографии из Йосемитского национального парка в Калифорнии, где лунные дуги над водопадами снимают регулярно при полной луне.

Паргелический круг и ложные солнца

Паргелический круг — горизонтальная белая полоса, которая тянется по всему небу на высоте солнца. Её создают миллионы вертикальных ледяных пластин, отражающих солнечные лучи строго горизонтально. По краям этой полосы нередко появляются яркие пятна — «ложные солнца», или пармелии. Они расположены симметрично по обе стороны от настоящего солнца и в яркий морозный день выглядят почти так же ослепительно.

В истории описаны случаи, когда наблюдатели видели одновременно несколько «солнц» на небе и воспринимали это как знамение. Особенно известен шведский рисунок 1535 года, изображающий сложный паргелий над Стокгольмом — один из первых документальных источников по этому явлению.

Радуга

Радуга — самое известное из световых явлений и при этом одно из самых разнообразных. Помимо обычной одинарной дуги, существуют двойные и тройные радуги, радуги над морем, горизонтальные радуги у горизонта, круговые радуги, видимые с высоты. Во вторичной дуге порядок цветов обратный, а между первой и второй дугой небо заметно темнее — этот участок называется полосой Александра.

Разные культуры вкладывали в радугу свой смысл: в скандинавской мифологии это мост богов Биврёст, в библейской традиции — знак завета, в ирландском фольклоре — место, где спрятан клад лепрекона. Подробнее об этом явлении читайте в отдельном материале о радугах.

Лучи и тени

Солнечная корона

Корона Солнца — внешняя оболочка его атмосферы, которая простирается на миллионы километров в пространство. В обычных условиях она невидима — яркий диск заглушает её свет. Но во время полного солнечного затмения, когда луна точно закрывает диск, корона становится хорошо заметна невооружённым глазом: перламутровое сияние с длинными лучевыми структурами вокруг чёрного круга.

Температура короны превышает миллион градусов — в тысячи раз горячее поверхности Солнца. Почему это так, учёные окончательно не объяснили, и эта загадка остаётся одной из открытых в солнечной физике.

Сумеречные лучи

Сумеречные лучи — те самые «лучи из облаков», которые художники изображают как нечто торжественное. Физически это колонны более светлого и более тёмного воздуха: где облако пропускает свет — луч, где закрывает — тень. Глазом мы воспринимаем их как расходящиеся, хотя в действительности они параллельны — это перспектива.

Явление особенно эффектно на рассвете и закате, когда солнце низко и пыль с влагой в воздухе делают лучи видимыми. Наблюдать их можно и под водой, и в лесу, и над горными каньонами.

Фата-Моргана

Фата-Моргана — сложный мираж, при котором объекты у горизонта не просто двоятся, а искажаются до неузнаваемости: корабли кажутся парящими над водой, береговые скалы превращаются в замки, а реально существующие острова могут выглядеть как многоуровневые фантастические постройки.

Причина — температурная инверсия: слой тёплого воздуха над холодным действует как атмосферная линза, загибая световые лучи. Явление носит имя феи Морганы из артуровских легенд: средневековые моряки, видевшие её над Мессинским проливом, считали, что это колдовские замки.

Световой столб

Световые столбы — вертикальные полосы света над источником освещения. Они возникают, когда горизонтальные пластины ледяных кристаллов в воздухе работают как миллионы крошечных зеркал и отражают свет строго вниз или вверх. Над городами в морозную ночь можно увидеть сразу десятки таких столбов от фонарей — зрелище не хуже рукотворной иллюминации.

Солнечный столб над горизонтом на закате — один из самых фотогеничных вариантов. Снимок из Финляндии, где оранжевый закатный свет вытянулся в идеальный вертикальный столб, стал одним из классических примеров этого явления.

Световые контрасты

Полярное сияние

Полярное сияние возникает там, где заряженные частицы солнечного ветра проникают в атмосферу вдоль магнитных линий Земли и сталкиваются с молекулами газов. Кислород на высоте около 100 километров даёт зелёный цвет — самый распространённый. На больших высотах тот же кислород светится красным. Азот добавляет синие и фиолетовые оттенки.

Сияние наблюдается не только у полюсов: во время мощных геомагнитных бурь оно видно и в средних широтах. В мае 2024 года исключительно сильная буря позволила зафиксировать полярное сияние даже над Южной Европой и Северной Африкой.

Конденсационные следы

Белые полосы за самолётами — инверсионные, или конденсационные следы. Двигатели выбрасывают горячий влажный воздух, который мгновенно охлаждается в холодных верхних слоях атмосферы и конденсируется в мельчайшие ледяные кристаллы. Как долго след держится, зависит от влажности воздуха на высоте: при сухом воздухе он исчезает за секунды, при влажном может сохраняться часами и расплываться в перистые облака.

След ракеты в атмосфере

Ракетные следы — нечастое, но впечатляющее зрелище. Верхние слои атмосферы продуваются ветрами разных направлений и скоростей, которые на земле не ощутить, — и след ракеты, проходя через них, изгибается, скручивается и подсвечивается солнцем в цвета, которых у обычного самолётного следа нет.

На снимках запечатлён след ракеты «Минотавр», запущенной с авиабазы Ванденберг в Калифорнии. При вечернем или утреннем запуске, когда земля уже в тени, а верхние слои атмосферы ещё освещены солнцем, след превращается в светящийся шлейф.

Поляризация света в небе

Атмосфера рассеивает солнечный свет неравномерно — в результате свет, достигающий нас с разных участков неба, поляризован в разных плоскостях. Человеческий глаз этого не различает, но поляризационный фильтр делает разницу видимой: небо приобретает градиент, а некоторые участки становятся заметно темнее.

Многие насекомые и птицы используют поляризацию неба для навигации. Фотографы применяют поляризационные фильтры для насыщения синевы неба и устранения бликов с воды.

Звёздные треки

Земля вращается — и звёзды на выдержке в несколько часов оставляют на снимке дуги. Полярная звезда расположена почти точно на оси вращения и остаётся на месте, вокруг неё закручиваются концентрические кольца из всех остальных звёзд. Чем дольше выдержка, тем длиннее и ярче дуги.

Съёмка звёздных треков требует безлунной ночи, чистого неба и удалённости от городских огней. С обоих полюсов картина особенно впечатляюща: звёзды описывают почти полные окружности.

Зодиакальный свет

Зодиакальный свет — это слабое белёсое свечение вдоль эклиптики, заметное в тропиках и высокогорьях в ясные ночи вскоре после заката или перед рассветом. Его источник — межпланетная пыль, рассеянная в плоскости Солнечной системы: мельчайшие частицы отражают солнечный свет туда, где Солнца уже нет.

Спектр зодиакального света полностью совпадает с солнечным, что и позволило учёным установить его природу. В хороших условиях зодиакальный свет можно проследить через всё небо — тогда он образует полное кольцо, называемое зодиакальной полосой.

Интересный факт

Большинство атмосферных оптических явлений из этой подборки были описаны задолго до понимания их физической природы. Паргелии упоминали древнегреческие историки, туманные дуги наносили в судовые журналы средневековые капитаны, а призрака Брокена изображали на гравюрах XVIII века. Объяснить их удалось только с развитием оптики — и это придаёт им особый смысл: за каждым из этих зрелищ стоит и долгая история наблюдений, и физика, которую человечество разгадывало несколько столетий.