в призме (именно эта ситуация и изображена на рисунке 9.5,а). Чтобы найти угол отклонения луча б в рассматриваемом случае, воспользуемся формулой (9.6), приняв в=60° и п=1,31. В результате получим 6=22°. Таким образом, наблюдатель будет видеть светящееся кольцо с угловым радиусом 22° (рис.9.5,б).

Нетрудно сообразить, что интенсивность свечения кольца будет одинаковой по всей его окружности лишь при условии, что оси шестигранных ледяных призм ориентированы беспорядочно. Если же есть какая-то преимущественная ориентация (ориентации) осей призм, то в этом случае отдельные участки кольца будут более яркими по сравнению с другими участками; возможно, что наблюдатель увидит не полное кольцо, а только некоторые его части. Последнюю ситуацию как раз иллюстрирует рисунок 9.2,6. Здесь оси шестигранных призм ориентированы преимущественно вертикально, поэтому наблюдаются только боковые части малого гало.

До сих пор мы полагали, что через призму проходят монохроматические лучи. Показатель преломления п=1,31 соответствует желтым лучам. В действительности же в ледяных кристалликах преломляются лучи с разными

длинами волн. Вследствие дисперсии света кольцо гало оказывается окрашенным в цвета радуги. Наименьший угол отклонения для красных лучей равен 21°30 {п= = 1,307), а для фиолетовых лучей 22°20 (п=1,317), поэтому внутренний край кольца гало окрашен в красный цвет.

Большое гало. Большое гало возникает вследствие двукратного преломления луча в шестигранной ледяной призме (рис.9.6). Такое же преломление испытывал бы луч в трехгранной призме с преломляющим углом 6=90°. Подставляя 6=90° и п=1,31 в формулу (9.6), находим 6=46°. В результате наблюдатель будет видеть светящееся кольцо с угловым радиусом в 46°.

Выше мы отмечали, что в случае вертикально ориентированных шестигранных ледяных призм наблюдаются лишь боковые части малого гало. Что же касается большого гало, то в данном случае будет наблюдаться лишь его верхняя часть (нижняя часть обычно оказывается ниже линии горизонта). Именно это мы и видим на рисунке 9.2,6.

Дисперсия света при преломлении приводит к тому, что большое гало, как и малое, окрашено

в радужные цвета. Чередование цветов в большом гало такое же, как и в малом. Красный (внутренний) край большого гало наблюдатель видит под углом 45° 10, а фиолетовый под углом 48° 10.

Горизонтальный (парелический) круг, светящиеся столбы и кресты.

Предположим, что ледяные кристаллики и ледяные пластинки ориентированы в пространстве таким образом, что их основные отражающие грани оказываются вертикальными. В этом случае благодаря отражениям от указанных граней и возникает светя-

щаяся горизонтальная полоса шириной, равной ширине солнечного диска, и на одной высоте с последним. Естественно, что такая упорядоченная ориентация кристаллических призм и пластинок обычно происходит не во всех, а только в некоторых направлениях (от наблюдателя). Поэтому горизонтальный круг, как правило, наблюдается не полностью, а лишь в виде отдельных частей.

Если отражающие плоскости ледяных кристалликов ориентированы почти горизонтально, то может наблюдаться светящийся столб, проходящий через солнечный диск.

Предположим теперь, что в воздухе много ледяных кристалликов, имеющих форму, показанную на рисунке 9.3,6. Медленно падая на землю, эти кристаллики ведут себя как своеобразные пара-шютики; их оси будут ориентированы в основном вертикально. Отражение света от боковых поверхностей кристалликов приведет к появлению горизонтальной светящейся полосы, проходящей че-

®

От солнца

Парантелии

рез солнечный диск. Отражение же от поверхностей шестиугольных пластинок на торцах кристалликов обусловит вертикальную светящуюся полосу. В результате наблюдатель увидит светящийся крест, в центре которого будет находиться солнце.

Ложные солнца; парантелии. Возникновение ложных солнц (ложных лун) на пересечениях малого и большого гало с горизонтальным кругом и вертикалью, проходящей через солнце (луну), можно объяснить, используя замечания, сделанные выше. Указанные элементы гало являются следствием преломлений и отражений света на ориентированных определенным образом в пространстве шестигранных ледяных призмах. Например, показанные на рисунке 9.1 ложные солнца d и Cj возникают, когда шестигранные ледяные призмы ориентированы вертикально.

Отдельно поговорим о возникновении ложных солнц, называемых парантелиями. Напомним, что они наблюдаются на парели-ческом круге на угловых расстояниях 120° от солнца (ложные солнца Сз и С4 на рисунке 9.1). Парантелии возникают вследствие двукратного отражения лучей от боковых граней сросшихся попарно шестигранных ледяных

призм, изображенных на рисунке 9.7,а. При этом необходимо, чтобы оси призм были ориентированы вертикально. Пусть б - угол отклонения луча в результате двукратного отражения, показанного на рисунке 9.7,6. Допустим, что ориентация призм по отношению к падающему лучу такова, что угол его падения на первую отражающую грань равен а. Обозначим через р угол падения луча на вторую отражающую грань. В результате первого отражения световой луч повернется на угол 180°-2а, а в результате второго отражения-на угол 180°-2р. Полный угол поворота есть

б=360°-2(а+р). Рассматривая треугольник ABC, заключаем, что

Ф+ (90°-а) + (90°-р)=180°,

следовательно,

а+р=ф.

Таким образом, в результате двукратного отражения от произвольно ориентированных по отношению к падающим лучам призм (лишь бы оси призм были вертикальны) световой луч поворачивается на угол б=360°-2ф. Так как ф=120°, то, значит, луч повернулся на угол 6=120°. В итоге наблюдатель увидит парантелии на угловых расстояниях 120° от солнца (рис.9.7,в).