Необычно холодная погода, установившаяся в Украине в последние дни, привела к появлению интересных оптических явлений, которые многие раньше не видели или просто не обращали на них внимания, хотя особо редкими их назвать нельзя. Недавно жители больших городов наблюдали яркие световые столбы, поднимавшиеся над всеми яркими источниками света. Попробуем разобраться, с чем связан этот оптический эффект и о чем он свидетельствует.
В земном воздухе всегда имеется определенное количество водяного пара. Его максимальная концентрация определяется температурой: чем теплее — тем больше воды может содержаться в одном кубометре. Общая масса атмосферной воды, приходящаяся на единицу объема, зависит также от давления, а оно, в свою очередь, уменьшается с высотой. В данном случае речь идет о приземном слое воздуха с давлением около 1 бар (100 тыс. паскалей).
В нашем климате вода редко когда полностью «исчерпывает» свою долю в атмосфере. Собственно, исходя из ее возможного содержания при данной температуре, рассчитывается такой показатель, как относительная влажность. При понижении температуры и прочих неизменных характеристиках она начинает возрастать и в определенной точке достигает 100%. Что происходит при дальнейшем охлаждении? Избыток пара конденсируется, превращаясь в жидкую воду. Ее мелкие капельки частично остаются в воздухе в виде тумана, а частично оседают на твердых поверхностях — выпадает роса. Поэтому температуру, при которой при конкретной концентрации водяного пара относительна влажность становится 100-процентной, называют «точкой росы».
Если температура падает ниже нуля по Цельсию, при конденсации пара образуются уже не капельки воды, имеющие сферическую форму, а кристаллики льда — крошечные плоские шестиугольные призмы. Их дальнейшее поведение зависит от того, в каком направлении двинулся процесс кристаллизации. Если случайно ориентированная плоскость хрусталика оказалась мало наклоненной к вертикали, он начинает падать и достаточно быстро достигает земной поверхности, а значит, участия в создании оптических эффектов не принимает. Если она близка к горизонтали — ледяная пластинка надолго «зависает в воздухе». Ее большие блестящие грани отражают световые лучи преимущественно в вертикальной плоскости, создавая у наблюдателя иллюзию, будто над источником света появился «световой столб».
Конечно, для возникновения такого явления недостаточно быстро охладить приземный слой воздуха. Нужно также, чтобы его влажность изначально была близка к 100%. А еще необходимо полное отсутствие ветра и, конечно, наличие достаточно мощных источников света. Последнее условие чаще всего выполняется в крупных городах, где редко бывает резкое похолодание. Поэтому «световые столбы» мы видим не так уж часто, а их появление привлекает к себе всеобщее внимание.
Интересно, что горизонтально ориентированные ледяные пластинки могут образовываться не только в приземном слое воздуха, но и на больших высотах. Там они отражают свет самого мощного источника — Солнца. В таких случаях перед закатом и некоторое время после него (и наоборот — перед рассветом и некоторое время после восхода нашего светила) над ним наблюдается характерный световой столб. Часто он сочетается с другими атмосферными оптическими явлениями — такими, как гало и паргелий.
Следует помнить, что все перечисленные явления наблюдаются в земной атмосфере на высотах до 20 км и вызваны процессами в газовой оболочке нашей планеты. В то же время полярные сияния происходят намного выше. Они связаны с выбросами заряженных частиц с поверхности Солнца, то есть являются следствием изменений в межпланетной среде — так называемой космической погоды.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
