радуги окрашен в красный цвет, а внутренний - в фиолетовый.

Говоря о цветах радуги, отметим еще одно обстоятельство. Ограничиваясь по-прежнему двумя цветами (красным и фиолетовым), воспроизведем на рисунке 8.11 ситуацию, аналогичную той, какая была изображена на рисунке 8.7. По направлениям СО и DO к наблюдателю приходят относительно яркие красные лучи; фиолетовые лучи по .этим направлениям не распространяются. По направлениям С,О и D,0 к наблюдателю приходят относительно яркие фиолетовые лучи и ослабленные вследствие расходимости красные лучи. В этих направлениях наблюдатель видит фиолетовый цвет, к которому в небольшой степени примешан красный. От капель между С, и к наблюдателю приходят ослабленные (расходящиеся) красные и фиолетовые лучи; они смешиваются друг с другом и дают в итоге (с учетом других цветов) белый свет.

Таким образом, возникновение цветной радуги объясняется не только тем, что для каждого цвета имеется свой наибольший угол у, но и тем, что вблизи этого угла смешивание цветов происходит в наименьшей степени.

До сих пор разговор шел об основной радуге. Аналогичные рассуждения применимы и к дополнительной радуге. Не будем, однако, выполнять соответствующие расчеты. Приведем лишь рисунок 8.12, из которого хорошо видно, почему порядок чередования цветов в дополнительной радуге противоположен порядку чередования цветов в основной.

Цвета дополнительной радуги, разумеется, заметно бледнее цве-

тов основной. Ведь в каждой точке соприкосновения светового луча с поверхностью капли (в точках А, В, С, D на рисунке 8.8) часть световой энергии выходит из игры . Изображение основной радуги формируется за счет той световой энергии, которая остается в луче, преломленном в точке С. При этом часть световой энергии отражается в точке С; та доля от этой энергии, которая затем не отражается, а преломляется в точке D, пойдет на формирование изображения дополнительной радуги.

Влияние размеров капель на вид радуги. Согласно Ньютону, при рассмотрении радуги дождевые капли физически могут считаться за точки , так что не стоит совсем рассматривать их величины . Строго говоря, это не так. Ньютон не принимал во внимание дифракцию световых волн на каплях, проявляющуюся тем сильнее, чем меньше диаметр капель. Во времена Ньютона дифракция света еще не была открыта.

Дифракция света на каплях влияет на степень яркости, и сам факт присутствия того или иного цвета в радуге приводит к появлению внутри радужной полосы вторичных цветовых дуг, искажающих первоначальные цвета. Мы не будем рассматривать здесь дифракционную теорию радуги, а приведем лишь данные из книги М. Миннарта Свет и цвет в природе . Согласно этим данным, по виду радуги можно приближенно оценивать диаметр капель дождя. При диаметре капель 1...2 мм наблюдаются очень яркий фиолетовый и почти столь же яркий зеленый цвета. Хорошо видна

красная дуга. Едва заметна голубая дуга. При уменьшении диаметра капель до 0,5 мм наблюдается заметное ослабление красного цвета, который практически полностью исчезает при диаметре 0,2 мм. При диаметре 0,08...0,1 мм в радуге сохраняется ярким лишь фиолетовый цвет; в целом радуга уширяется и бледнеет. Когда диаметр капель становится меньше 0,05 мм, наблюдается белая радуга.

Радуга на других планетах. Читатель, внимательно проследивший за всеми нашими рассуждениями, может убедиться в том, какое большое расстояние лежит от обычно бытующего представления, что радуга - это очень просто, это солнечные лучи, преломляющиеся в каплях дождя , до действительного понимания физического механизма возникновения радуги. Разобравшись в этом механизме, мы можем позволить себе немного пофантазировать.

Зададимся вопросом: как выглядела бы радуга, если бы показатель преломления вдруг увеличился для всех длин волн, скажем, в 1,25 раза? Вообразим, что мы очутились на неизвестной планете, где роль воды выполняет какая-то иная жидкость. Это означало бы, что теперь для красных лучей п,= 1,66, а для фиолетовых Пф=1,68. Используя формулу (8.9), получаем в данном случае 7к=11° и 7ф=10°. Таким образом, по срав-

нению с земной радугой угловые размеры инопланетной радуги должны уменьшиться в 4 раза; при этом сама радуга будет примерно вдвое тоньше. Увидеть радугу, находясь на поверхности планеты, можно лишь при условии, что высота светила над горизонтом не превышает 10°. При наблюдении из кабины космического корабля это требование снимается. Если показатель преломления распыленной в атмосфере планеты жидкости окажется близким к п=2, радуга стянется в световое пятно, находящееся в направлении противосолнечной точки.

Физика и красота. Как уже говорилось в самом начале книги, английские поэты XVII в. упрекали Ньютона в том, что, объяснив возникновение радуги, он тем самым посягнул на ее красоту. Предоставляем читателю самому убедиться в несправедливости подобного упрека. Мы уверены, что теперь, когда он познакомился с физикой образования радуги, это удивительное явление природы покажется ему еще более прекрасным. Возможно, что умудренный знанием истинных причин он именно теперь особенно остро почувствует поэтическую прелесть лермонтовских строк:

Там разноцветною дугой. Развеселясь, нередко дивы На тучах строят мост красивый. Чтоб от одной скалы к другой Пройти воздушною тропой.

глава

гало

...Смотри, как солнечные ласки В лазури нежат строгий крест.

А. Блок