корость ветра в метрах в секунду. На практике все это выполняется чрезвычайно быстро при помощи разных приспособлений и таблиц, и едва успеет шар лопнуть или скрыться в облаках, как опытные наблюдатели уже сообщают летчику, на какой высоте ему ждать сильного ветра, на какой — затишья, и на какой высоте плавают облака.
Рис. 68.Как по пилоту определить ветер: вычерчивание горизонтальной проекции пути шара. Зная высоты шара и вертикальные углы (по теодолиту) в моменты отсчетов, находим длины отрезков Л1…Л4; откладывая их от точки Н так, чтобы они составляли с меридианом СЮ горизонтальные углы (азимуты) a1…a4, также отсчитываемые по теодолиту, получим точки П1, П2 … П3, откуда уже нетрудно найти горизонтальную скорость шара, или скорость ветра, а также направление движения.
Рис. 69. Схема движения шара-пилота в воздухе: Н точка, из которой наблюдают шар, СЮ — меридиан, Ш1, Ш2, Ш3… — положения шара в моменты отчетов, Д1, Д2, Д3 его высота в эти моменты.
Глава 9СОЛНЦЕ И ЛУНА В МЕТЕОРОЛОГИИ
СОЛНЕЧНЫЕ ЗАЙЧИКИ В ЛЕДЯНЫХ ПОДВЕСКАХ
Многим, вероятно, приходилось наблюдать в ясный день, как солнечный луч, преломляясь и отражаясь в стеклянных подвесках люстры, играет на стене причудливыми радужными "зайчиками". Иногда в сильные морозы по сторонам Солнца, при его восходе или заходе бывают видны радужные столбы. Сходство настолько велико, что, казалось бы, человек должен был бы давно объяснить себе эти явления тем же путем, как и появление зайчиков от стеклянных подвесок. Однако, верная мысль с большим трудом пробивала себе дорогу через преграду заблуждений и предвзятых идей. Такова и история научного объяснения радуги и околосолнечных радужных явлений, — "галосов" или "паргелических" (т. е. околосолнечных) явлений. Несмотря на то, что уже в заметках Леонардо-да-Винчи (1452–1519) имеются правильные намеки на сущность радуги, инквизиция еще в 1624 г. преследовала епископа Антонио Доминиса. За книгу, в которой он объяснял происхождение радуги; он не был сожжен на костре только потому, что умер в тюрьме, но книга его, вместе с телом автора, все же потерпела знаменитое "ауто-да-фе".
Рис. 70.Кристаллики (в увеличенном виде), вызывающие галосы.
Графин с водою, освещенный Солнцем, отбрасывая радужную полоску, уже объясняет нам радугу, которую можно вызвать и искусственно, став, например, против фонтана спиною к Солнцу. Но объяснить "галос" т. е. радужный круг около Солнца, (греческое слово — "галос" — круг для молотьбы) не так легко. Тут нет дождевых капель, в которых преломляются и отражаются лучи Солнца при явлении радуги. Небо ясно и чисто, и лишь временами на нем можно заметить тонкие слоисто-перистые облака. В них-то и заключается разгадка явления. Облака эти состоят из снежных кристалликов, являющихся воздушными подвесками облачной люстры под куполом небесного свода. Кристаллики имеют форму шестигранных призмочек и табличек (рис. 70); комбинацией в облаках этих кристалликов и объясняются все разнообразнейшие явления ложных солнц, кругов, дуг, гигантских серпов и столбов, появляющихся возле Солнца или Луны (рис. 73). Иногда скопление этих призмочек даже не видно для простого глаза, и небо кажется совершенно чистым, еще более вызывая изумление наблюдателя.
Рис. 71.Схема галоса NESW — горизонт: север, восток, юг, запад. Солнце со столбом на юго-востоке, по сторонам паргелии на пересечении круга. В зените (3) касательная дуга.
Паргелические явления всегда вызывали к себе большой интерес и считались предзнаменованием различных событий. Можно привести запись одной монахини в дневнике, посвященном войне 1877 г. В нем тщательно описано такое небесное предзнаменование: в январе во время мороза на небе по сторонам Солнца появились две золотые чаши, а в чашах кресты; над Солнцем серп, лезвие которого было синим, а рукоятка огненной; кроме того, и само Солнце находилось внутри громадного креста. Тут (рис. 72), очевидно, мы имеем дело с двумя паргелиями, или околосолнечными пятнами, называемыми "ложными солнцами". У самого горизонта они удлиняются и являются теми радужными столбами, которые видят при восходе или заходе Солнца. Когда же Солнце поднимается на достаточную высоту, паргелии округляются, сохраняя иногда отростки кверху и книзу.
Рис. 72.Галос 1877 г.; пунктиром отмечены невидимые части
Такого-то рода паргелии и могли показаться "золотыми чашами". Кресты же внутри чаш объяснить легко, так как через паргелии и Солнце иногда проходит светлая горизонтальная полоса. Серпом же был, конечно, внешний касательный круг, видимый как отрезок дуги. К этому можно прибавить, что отрезок касательного круга бывает виден в сине-фиолетовых частях спектра, отчего "лезвие серпа" и показалось синим. Наоборот настоящий круг обыкновенно отличается красным концом спектра, почему "рукоятка " (часть настоящего круга) и названа "огненной".
Этот пример показывает, как просто объясняется явление, кажущееся чудесным по фантастическому его описанию. С другой стороны, фантастическое описание настолько все же отвечает действительности, что дает возможность воссоздать картину явлений во всех подробностях— нужно только понимать язык старины, стать на точку зрения древнего автора. Русские летописи также полны описаниями небесных "знамений" возле Солнца, когда тоже появлялся "великий серп на небе рогóма на север" — замечательно точное определение касательного круга при положении Солнца в южной части неба.
ИГРА СОЛНЦА И ЗЕЛЕНЫЙ ЛУЧ
Кому не приходилось, слышать о том, что в день Пасхи солнышко при восходе "играет"? Такое же поверье приурочивалось иногда народом к петрову и Иванову дням. "Играние" понималось в том смысле, что Солнце при восходе то тускнеет, то светит ярче обыкновенного, то меняет цвета, то как бы мигает, подпрыгивает, то будто наливается кровью. Увидеть эту "игру" Солнца считалось счастьем. Говорили еще, что на Ивана-Купала Солнце, выходя из-под земли, купается — поднимается и опускается, как бы гордится той красотою, что разлило по земле. Поверье об игре Солнца приурочивалось также и к другим дням.
Насколько же реально это наблюдение народа? Некоторые этнографы готовы свести его к расстроенному воображению подготовленного известным образом человека. Посмотрим, так ли это.
Большинство верований относит явление игры Солнца к двум эпохам — весеннего равноденствия и летнего солнцестояния, в которые празднуются указанные выше праздники. Самая игра характеризуется народом, с одной стороны, как быстрое изменение положения Солнца при его восходе толчками с возвращением к прежнему положению ("радуется", "играет", "купается": "то спрячется, то покажется, то повернется, то вниз уйдет"), с другой стороны, как искажение солнечного диска при восходе ("раздробляется", "двоится"), и наконец, как изменение окраски светила ("играет всякими цветами — и голубым и зеленым и всякими"; "колыбается разными-разными огнями — и зелеными, и красными и желтыми разными"; "то станет зеленым, то синим, то красным"). Все эти данные, собранные из разных мест и содержащие общие черты, показывают, что мы имеем дело с реальными наблюдениями, а не воображаемыми. Эти записи легко объясняются фактами, известными в атмосферной оптике, и могут быть сведены к двум явлениям — ненормальной рефракции и цветорассеянию.
Как известно, небесные светила близ горизонта изменяют свой истинный вид и положение, вследствие преломления лучей; лучи доходят тогда до глаза наблюдателя через более толстый слой воздуха, чем во время нахождения их на большой высоте. Солнце нередко при этом принимает вид овала, кажется красным и большим. Атмосфера не всегда бывает спокойной, разные слои воздуха могут быть не одинаково нагреты, и это еще больше искажает действительный вид светила у горизонта; Солнце может как бы прыгать, двоиться, раздробляться (рис. 74). Такое исключительно редкое явление невольно должно было привлечь внимание народа.
Около времени весеннего равноденствия (март — апрель), когда температура со дня на день прибывает, искажение светила при восходе должно быть особенно сильно, потому что нагревание воздуха с появлением Солнца над горизонтом складывается с общим весенним подъемом температуры. Осенью же, наоборот, убывание температуры понижает обычное утреннее повышение ее при появлении Солнца и, сглаживая тем контраст, не вызывает того явления, какое весною бывает очень интенсивным. Вот почему раньше и приурочивалось весеннее играние Солнца ко дню Пасхи или Благовещения, т. е. весенних праздников.
Рис. 73.Галос, наблюдавшийся в Ярославле 10 февраля 1785 года, (7293 по старинному счислению) и зарисованный русским книжником в одной из рукописей, хранящейся в Публичной библиотеке в Ленинграде.
Период утренних холодных зорь характерен для эпохи солнцестояния. Возможно, что резкий контраст притока летнего тепла с появлением Солнца над горизонтом после таких холодных утренних зорь тоже нарушает равновесие в атмосфере, вызывая необычайную рефракцию и искажение солнечного диска.
Любопытно, что искажение солнечного диска при его восходе от ненормальной рефракции описал еще автор Лаврентьевской летописи под 6738 (1230) годом: "Того же месяца мая в десятый день, в пяток пятой недели по Пасце нецыи видеша рано восходящу Солнцу, бысть на три углы яко и коврига, потом же мнети мало бысть, аки звезда, тако и погыбе, потом опять мало взыде в своем чину". Это не могло быть солнечным затмением; описанное явление можно понять только как "игру" Солнца, т. е. появление его толчками, исчезновение под горизонтом, искажение диска в виде ковриги хлеба, треугольника и маленькой точки, напоминающей звезду.
Лучи разных участков спектра преломляются, как известно, различно. Явление это носит название цветорассеяния или дисперсии. Оно вытягивает солнечный диск, находящийся на горизонте, сверху вниз, разлагая его на ряд разноцветных изображений. Средние изображения, налегая друг на друга, дают белый или желтый цвет диска, нижнее изображение дает красную полоску, верхнее — зеленую и едва уловимую синюю, сливающуюся с синевой неба. Таким образом, при восходе Солнца верхний край Солнца, появляясь над горизонтом, должен при некоторых условиях казаться сначала г