Страница:
Эти явления можно заметить даже на расстоянии 22 град. от Солнца. На перистых облаках возле Солнца нередко может появиться небольшая полоса или часть креста, и таким образом возникнет ярко сияющее ложное солнце.
Разумеется, ложные солнца, которые кажутся висящими совсем близко, могут появиться только зимой, когда ледяные кристаллы находятся в нижних слоях атмосферы. Однако в верхних слоях воздуха ледяные кристаллы могут присутствовать в любое время года, так что перистые облака всегда являются потенциальным источником ярких пятен отраженного или преломленного света.
Ложные солнца как бы привязаны к наблюдателю таким же точно образом, как радуга или солнечное гало. Очень яркое отражение в расположенном неподалеку облаке ледяных кристаллов преследует самолет так же неотступно, как "огненный боксер". Пока мы летим по прямой, огненный шар остается все в том же положении по отношению к самолету. Днем мы отчетливо видим, что это отражение (см. фотографию, помещенную в начале книги).
Если мы меняем направление полета, огненный шар передвигается на новое место, точно следуя нашему измененному курсу. Если мы летим в направлении на Солнце, огненный шар будет прямо перед нами. Однако, поскольку самолет проходит сквозь слой ледяных кристаллов, яркость шара, составляющего часть светового столба, обычно сильно возрастает. Этот световой столб словно пускается наперегонки с самолетом; иногда он отстает, иногда приближается к самолету, если слой ледяных кристаллов становится гуще, а порой уходит вперед, как показано на фиг. 39, или даже вовсе исчезает, когда температура воздуха повышается.
Если бы мы не имели ясного представления о том, что в данный момент действительно происходит, то нам могло бы прийти в голову, что мы преследуем какой-то яркий металлический предмет или аппарат с горящими огнями, взлетевший в небо с огромной скоростью. Ведь именно таким образом часто объясняют внезапное исчезновение предмета, который принимали за некий летательный аппарат.
Подавляющее большинство "огненных боксеров" и летающих тарелок появляется именно в результате преломления и отражения света от ледяных кристаллов. Любой светящийся предмет может иметь своего "двойника", отразившегося в кристаллах. Хотя сам я никогда не наблюдал этого явления, отнюдь не исключено, что яркое сияние заката на горизонте или яркое пятно полярного сияния могут создавать "ложный горизонт" или "ложное полярное сияние". Точно так же возникает отражение городских огней и прожекторов. Наше знакомство с ложными солнцами и лунами убеждает нас в том, что отражение может быть иногда почти таким же ярким, как и сам источник света. Это наблюдение опровергает весьма распространенный довод, что отражение не настолько ярко, чтобы вызвать появление летающих тарелок.
Многие летающие тарелки, замеченные с земли, носят характерные признаки, присущие ложным солнцам. Летающие предметы, имеющие вид шарика мороженого с красной верхушкой или без нее, являются отражениями, очень характерными для ледяных кристаллов. Одна солидная немецкая книга, посвященная оптике верхних слоев атмосферы, приводит немало убедительных примеров шарообразных образований, связанных с различными формами ложного солнца.
Тарелка, которую преследовал капитан Мантел, ставит несколько особых проблем, требующих своего решения. Очевидцы, находившиеся на земле, указывали, что предмет этот, как уже сообщалось в главе 1, немного напоминал "шарик мороженого с красной верхушкой". Другие утверждали, что он "круглый, но чем-то похож на парашют, и от него ярко отражаются солнечные лучи". По наблюдениям с самолета этот предмет сверкал, словно металл при ярком солнечном свете.
Его азимут, как сообщил Мантел перед катастрофой, равнялся 210 град., то есть 30 град. на юго-запад, что в общем соответствует азимуту Солнца, которое находилось в это время на высоте около 20 град. над горизонтом. Мы допускаем, что капитан Мантел мог отличить тарелку от Солнца. Некоторая неточность в определении высоты и азимута мешает нам окончательно решить, что же преследовал капитан: то ли это было ложное солнце, расположенное на 22 град. выше настоящего, то ли вертикальная крестовина креста, проходящая возле Солнца. Есть основание считать, что капитан Мантел увидел ложное солнце и принял его за настоящее. Отражение иногда ничем не отличается от самого Солнца. И возможно, он преследовал именно настоящее Солнце: оно было слегка затуманено ледяными кристаллами и потому вполне могло показаться именно таким, как его описал пилот в своих отрывочных сообщениях с борта самолета.
Я ознакомился с множеством других сообщений о предметах, которые наблюдались с земли и были, несомненно, либо ложными солнцами, либо ложными лунами. И когда какой-нибудь наблюдатель сообщает о том, что он видел короткие крылья и красноватое сияние внизу, то он видел лишь часть того явления, которое описал пророк Иезекииль. Ибо короткие крылья современной летающей тарелки это лишь остатки огромных распростертых крыльев, принадлежавших чудовищам Иезекииля. Янтарный блеск в обоих случаях есть не что иное, как сияние ложного солнца. А красноватое зарево внизу, которое, как нам теперь известно, является внутренним кольцом гало, было превращено слишком пылким воображением в "красноватые выхлопы пламени из реактивного двигателя"; это же красноватое зарево в интерпретации Иезекииля оказалось распростертыми руками ангелов. Так наше воображение одушевляет непонятные явления, которые внезапно возникают, словно призраки во мраке ночи.
Мы, кажется, еще не говорили о том, что сам самолет может способствовать образованию тумана или облаков, состоящих из ледяных кристаллов, которые в свою очередь отражают свет, исходящий от какого-то удаленного предмета. Если крылья самолета были когда-нибудь повреждены, скажем, зенитным огнем, то неровный поток холодного воздуха, проходящий над заплатами на плоскостях, может вызвать резкие изменения в плотности и давлении, и тогда в завихрениях воздуха произойдет конденсация ледяных кристаллов и капель воды. Тот факт, что "огненные боксеры" появились лишь незадолго до конца войны, когда на плоскостях самолетов было уже много боевых шрамов, возможно, плохо отремонтированных, свидетельствует о том, что самолет сам может иногда вызывать образование ледяных кристаллов. Но это не обязательно, поскольку ледяные кристаллы, как правило, образуются естественным путем.
Я весьма обязан Винсенту Шеферу, сотруднику "Дженерал электрик", за его фотографии ледяных кристаллов. Шефер является одним из самых крупных представителей современной науки "дождеобразования". Многие из нас, глядя на огромные массы кучевых облаков, нередко спрашивают: "Почему не идет дождь?" Шефер может не только ответить па этот вопрос, но иногда и вызвать дождь.
Чем больше высота над уровнем моря, тем холоднее воздух; с увеличением высоты через каждую тысячу футов температура воздуха падает примерно на 5,5 град. по Фаренгейту. Следовательно, воздух, полностью насыщенный влагой над земной поверхностью, окажется пересыщенным в верхних, более холодных слоях. Таким образом, на этих высотах воздух как бы выжимает из себя излишек влаги в виде крохотных капель, образующих облака и туман. В середине каждой капельки обычно находится пылинка или даже маленькая крупица соли, поднявшаяся вместе с испарениями океана; она как бы образует ядро, вокруг которого может конденсироваться вода. Без этих ядрышек воздух останется пересыщенным, а облаков так и не получится, если только не будет слишком холодно и в воздухе не накопится большого избытка влаги.
Таким образом, даже если на поверхности Земли стоит девяностоградусная жара (по Фаренгейту.- Прим. ред.) (35 град. С) , на высоте двух миль будет уже холодно (около 0 град. С). Здесь при столь низких температурах обычно и образуются огромные дождевые облака, из которых при соответствующих условиях пойдет дождь. Какие же это условия?
Прежде всего мельчайшие капельки тумана должны прилипнуть друг к Другу, и тогда из множества мелких частиц вырастет несколько крупных капель, настолько крупных, что восходящие потоки воздуха не смогут больше поддерживать их. И вот они падают на землю в виде дождя.
Все дело в том, чтобы заставить мельчайшие капельки прилипать друг к другу. Однако сами по себе они не взаимодействуют, и нередко мы день за днем с надеждой смотрим на небо, а засухе конца не видно.
Именно эта проблема в значительной мере и была решена в лаборатории Шефера. Простейший способ заставить капельки влаги расти заключается в том, чтобы заморозить их и превратить в мельчайшие иголки льда. Эти иголки, соединившись, в свою очередь создадут спежинки, которые образуют снежные хлопья, падающие на землю; при таянии из этих хлопьев пойдет дождь. Процесс сложный, но, по-видимому, необходимый.
Даже в очень теплый летний день на высоте от 2 до 3 миль температура падает ниже нуля. Некоторые, возможно, считают, что крохотные капельки влаги при столь низкой температуре замерзнут, как маленькие кубики льда в холодильнике. Однако эти капельки обычно не желают превращаться в лед, и если не принять каких-то мер к ускорению этого процесса, то они замерзнут лишь при 40 град. ниже нуля по Фаренгейту! Водяные капли, остающиеся в жидком состоянии даже когда температура падает ниже точки замерзания, называются переохлажденными. Таким образом, проблема дождя заключается в том, чтобы вызвать кристаллизацию капелек влаги в форме мельчайших частиц льда.
Один путь для решения проблемы - это просто понизить температуру облаков, разбрызгивая в них большое количество какого-нибудь очень холодного вещества, вроде размельченной твердой углекислоты (сухой лед), температура которой около 70 град. ниже нуля по Фаренгейту. Это вызовет конденсацию водяных капелек вокруг холодных ядрышек с последующим образованием ледяных кристаллов, в результате чего пойдет снег или дождь.
Твердая углекислота влияет так потому, что сама обладает очень низкой температурой. Однако Шефер обнаружил, что и другие вещества могут быть не менее эффективны, хотя их собственная температура лишь ненамного ниже точки замерзания самой воды. Одним из наиболее быстро действующих препаратов оказалось йодистое серебро. Если небольшое количество этого вещества распылить так, чтобы оно оказалось почти в дымообразном состоянии, и ввести его в переохлажденное облако, то почти мгновенно начнется образование тонких ледяных иголок. Чтобы добиться идеального распыления вещества, достаточно взять полоску бумаги, смоченную несколькими каплями раствора йодистого серебра, и поджечь ее.
Чтобы вызвать дождь, сейчас обычно используют самолет, который летит через переохлажденное облако или поблизости от него. Тогда йодистое серебро, распыляемое за самолетом, вызывает кристаллизацию облаков во всем районе.
На фиг. 40 мы видим фотографию длинного прямого коридора, образованного пролетевшим самолетом, который распылял по пути йодистое серебро. На этом участке уже произошло образование ледяных кристаллов и сейчас пойдет дождь. На противоположной стороне коридора можно заметить два ярких пятна непосредственно под Солнцем - "нижнее солнце", а справа ложное солнце, которое образовано не самим Солнцем, а его отражением. Это вторичное отражение, расположенное в 22 град. от первичного, очень характерно для явлений, связанных с ледяными кристаллами, и ясно говорит о том, что в этом районе уже происходит образование ледяных кристаллов.
В книге "Путешествия по воздуху", изданной в 1871 году (James Glaisher, Camille Flammarion, W. de Fonvielle, Qaston Tissandier, Travels in the Air. London, 1871), есть одно очень интересное сообщение о "нижнем солнце", наблюдавшемся с воздушного шара в 1850 году. "Когда шар достиг наибольшей высоты и облака, закрывающие Солнце, стали менее густыми, оба наблюдателя увидели Солнце, окутанное мглой и совсем белое, и тут же появилось второе Солнце, словно отраженное в зеркале воды; оно, очевидно, возникло в результате отражения солнечных лучей от горизонтальных граней ледяных кристаллов, плавающих в облаках". Эта книга, прекрасно иллюстрированная гравюрами и цветными литографиями, рассказывает о многих интересных наблюдениях, проведенных с больших высот.
Одно из первых сообщений о летающей тарелке, замеченной с воздуха, появилось в отчете о полете, совершенном 22 марта 1868 года на воздушном шаре "Энтрепренант". Об этом полете, равно как и о многих других, повествуется в уже упоминавшейся книге "Путешествия по воздуху".
Во время полета шара "Энтрепренант" его тень упала на слой белых облаков (фиг. 41). Автор отчета о полете пишет:
"Она [тень] следует за нами сбоку, ибо уже шестой час и солнце давно миновало зенит. На фоне этой белой блестящей поверхности наша кабина кажется черной; из нее высовываются три наши головы, а внизу висят два гайдропа. Если бы у нас был хороший аппарат, мы могли бы сфотографировать самих себя".
Далее автор говорит о том, что свет отражается от воздушного шара, как от металлического зеркала.
"Это пятно света падает на слой облаков, над которыми мы летим, однако оно приняло очень своеобразную форму. Я постараюсь описать это явление, но объяснить его предоставляю тем, кто смыслит в этом больше, чем я, - во всяком случае, я не буду пускаться в объяснения, пока не совершу свой следующий полет над облаками.
В центре этого странного отражения отчетливо виден черный диск, его тон мягкий и переливчатый, а диаметр равен четверти диаметра Луны. Вокруг этого диска виден круг, окрашенный во все цвета радуги. Его диаметр раз в шестнадцать больше диаметра диска. Его опоясывает второй круг, диаметр которого вдвое превышает диаметр первого; второй круг тоже отливает всеми цветами солнечного спектра.
Я сделал грубый набросок этой картины, чтобы наш друг Альбер Тиссандье мог выполнить по нему хромолитографию.
Конечно, это было удивительное зрелище. С одной стороны - темная тень нашего аэростата, а с другой - великолепное отражение, которое плывет вместе с нами над белой поверхностью облаков".
Что касается яркого пятна, то объяснение автора почти наверняка ошибочно. Едва ли свет, отраженный от воздушного шара, мог вызвать это явление. Яркое пятно было нижним солнцем, а два разноцветных гало вызваны ледяными или снежными кристаллами.
Если бы это произошло в наши дни, то наблюдатель, обладая хоть каплей воображения, несомненно, сообщил бы о летающей тарелке, возможно, с черным маленьким окном посредине. Мы до сих пор не можем полностью объяснить это явление. Но разве это обязывает нас сделать вывод, что наблюдавшийся предмет был непременно летающей тарелкой?
Хотя такие великолепные картины, как ложные солнца и ложные луны, наиболее характерны для явлений, связанных с отражением и преломлением света в ледяных кристаллах, следует обращать внимание и на второстепенные световые эффекты, когда их можно наблюдать на небе. При определенных условиях в перистых облаках, содержащих ледяные кристаллы, появляются ярко окрашенные ореолы. Мы называем их "короны". Я часто видел такие облака в горах Колорадо и Нью-Мексико. Немного реже они появляются на Востоке, но окрашены они там не менее ярко.
Такую же окраску приобретают иногда ледяные кристаллы на оконном стекле, сквозь которое вы смотрите на какой-нибудь яркий источник света.
Шефер обратил мое внимание еще на одно явление, которое многих озадачивает, особенно с тех пор, как людей охватило "тарелочное" поветрие. Однажды вечером, вскоре после захода Солнца, Шефер ехал со своей семьей в машине через западный Техас.
"Вдруг кто-то из детей крикнул, что по небу летит ярко-оранжевое пламя. Остановив машину, мы с изумлением смотрели на сверкающую оранжевую полосу, оставленную предметом, который летел на запад. Сквозь бинокль я увидел, что таинственный предмет был скоростным самолетом, летящим на высоте порядка 40-50 тысяч футов. Он оставлял след в очень сухом воздухе, который сгущался примерно в 500 футах за самолетом. Плюмаж из ледяных кристаллов, образовавшихся в результате самоохлаждения при конденсации паров воды, выбрасываемых двигателем, был ярко озарен Солнцем, которое для нас уже зашло, но все еще освещало предметы, находящиеся на высоте полета реактивного самолета. Несколько лет назад в наших газетах появились сообщения об аналогичном явлении, наблюдавшемся в штате Нью-Йорк; на небе появился непонятный огненный след, который не мог быть метеоритом, поскольку был виден очень долго".
ВОЗДУШНЫЕ ЛИНЗЫ
Человеческий глаз - это своего рода фотокамера, миниатюрная и великолепно сконструированная. На внешней поверхности глаза находится крошечная линза, или хрусталик, жидкий или желеобразный. Он находится сразу же за видимой поверхностью, в темном зрачке, и окружен радужной оболочкой, которая изменяет свой диаметр, чтобы пропускать больше света в темноте и меньше при ярком освещении. Хрусталик - это поразительный механизм, управляемый глазными мышцами, изменяющими его форму в соответствии с удаленностью предмета, на который вы смотрите.
Когда вы читаете книгу или газету, глазные мышцы делают хрусталик более выпуклым, чтобы наблюдаемый предмет оказался в фокусе. Чтобы видеть расположенный далеко предмет, мышцы значительно выравнивают хрусталик. Если бы ваш глаз не обладал этой замечательной способностью изменять фокус, вам, вероятно, пришлось бы постоянно иметь при себе по крайней мере с полдюжины пар очков; одну для дальних расстояний, другую для близких, а остальные для средних.
Стекла для очков, как правило, изготовляются из лучших сортов стекла и полируются с наивысшей степенью точности. Однако любое стекло, в широком смысле этого слова, даже оконное, является линзой.
Все мы имели дело со стеклянными линзами. Даже если кому-нибудь так повезло, что он не пользуется очками, то, вероятно, он когда-нибудь смотрел в очки своего приятеля или в лупу. Мир, который мы видим в линзы, не приспособленные для нашего глаза, кажется совершенно искаженным, а иногда и фантастически нереальным.
Оконное стекло - это линза, которая не должна изменять видимую величину предмета. Высококачественное стекло, которое вставляют в окна автомобилей, почти не дает искажений. Имеющиеся на обычном оконном стекле значительные неровности в общем не влияют на его основную функцию - пропускать в комнату достаточное количество света. Но если мы пожелаем тщательно изучить мир сквозь обычное оконное стекло, то он предстанет перед нами в слегка искаженном виде. Эти искажения вызываются пузырями в самом стекле и царапинами на его поверхности.
Когда вы видите телеграфный столб, изуродованный и изогнутый оконным стеклом, вас не беспокоит мысль, что столб сейчас рухнет. Легкое движение головы - и место излома ползет вверх или вниз по столбу, однако и теперь вы не боитесь, что столб обрушится на вас. Потом вы просите кого-нибудь взглянуть на это явление, однако ваш приятель вряд ли увидит излом, если не будет смотреть почти точно из той же точки, откуда смотрели вы сами.
Таким образом, если мир за окном вдруг покажется вам искривленным и искаженным, это вас нисколько не испугает. И если из-за какого-нибудь дефекта на стекле по полу вдруг запрыгает солнечный зайчик, мы не закричим "летающая тарелка!" и не станем утверждать, что это прожектор неведомого космического корабля, ибо нам известно, что, будь у нас хорошее оконное стекло, этого зайчика не получилось бы. Мы знаем, что это искажения, и совершенно уверены в том, что, когда выйдем на улицу и посмотрим на мир, не изуродованный стеклом, он будет таким же, как всегда, вполне реальным и не искаженным.
Но так ли мы уверены в том, что наблюдаемый нами мир никогда не бывает искаженным? Правда, на соседних деревьях и домах больше нет тех изъянов, которые мы видели сквозь оконные стекла. Но если день выдался особенно жаркий, то нам покажется, что удаленные предметы дрожат и корчатся, как живые. Посмотрите на них в полевой или обыкновенный бинокль, и вы снова увидите искажения, даже в несколько раз большие, чем вы наблюдали сквозь оконное стекло.
А ночью удаленные предметы изменяют свой вид, пожалуй, еще сильнее, чем днем. Далекие огни как бы мерцают, изменяя окраску и яркость, перепрыгивают с места на место или меняют свою величину и форму. Иногда мы забываем, что в некоторых отношениях воздух подобен стеклу. При небольшой плотности он обычно прозрачен, однако с увеличением плотности и при наличии каких-то отклонений от нормы он может давать значительные искажения. Несколько миль воздуха могут исказить облик предмета так же или даже сильнее, чем несколько дюймов неровного стекла. В этом случае воздух как бы превращается в линзу, обычно в плохую линзу, но иногда очень сильную.
Мы уже говорили о том, что световой луч, попадая на стеклянную поверхность, разделяется на две части. Одна часть отражается так же, как от поверхности зеркала; другая проникает внутрь, но в точке проникновения преломляется. Отклонение света, которое происходит, когда он входит в более плотную или менее плотную среду или выходит из нее, физики называют "преломлением". Призма, или треугольной формы стекло, направляет световые лучи по пути, указанному на фиг. 42. Выпуклая стеклянная линза собирает лучи в фокусе (фиг. 43).
Немалое значение имеет и тот факт, что световые лучи разных цветов преломляются под разными углами. Мы уже кратко упоминали об этом в главе 14, так как этим определяется разноцветная окраска радуги. Поскольку при разделении луча по разным направлениям происходит разложение света на цвета, которые вместе составляют белый световой пучок, явление это называется разложением, или дисперсией света.
Земная атмосфера плотнее всего у поверхности, а с увеличением высоты ее плотность и давление падают. В результате уменьшения плотности воздуха световой луч, идущий сквозь атмосферу, по мере приближения к земной поверхности преломляется все сильнее, как показано на фиг. 44. Свет от Солнца или звезды, попадая в земную атмосферу, изгибается в направлении изгиба поверхности Земли, хотя его нормальная кривизна несколько меньше.
Вследствие одновременного воздействия преломления и дисперсии на свет в земной атмосфере наблюдаются два явления: во-первых, звезда видна несколько выше того места, где она находится в действительности, и, во-вторых, синий световой пучок поднят выше, чем красный, так что фактически каждая звезда становится маленькой радугой. Дисперсия света почти незаметна, когда звезда находится в зените, но когда она опускается низко над горизонтом, игра цветов сразу же бросается в глаза. Так, я видел однажды планету Венеру, которая снизу отливала интенсивно-красным блеском, а сверху - ярко-голубым. Эти световые эффекты видны особенно ясно, когда вы смотрите на планету в телескоп. И тот, кто не знает истинной причины, обусловившей эту своеобразную окраску, мог бы легко сделать вывод, что Венера - это летающая тарелка, и приписать красноватый блеск у ее нижнего края выхлопам пламени из реактивного двигателя.
Земная атмосфера обладает еще одним свойством. Хотя в небольших количествах воздух абсолютно прозрачен, с увеличением объема он приобретает явно голубой оттенок. Поэтому небо кажется нам голубым. Воздух пропускает красные лучи и рассеивает голубые. Интенсивность красок особенно усиливается во время восхода и захода Солнца. Мы знаем, что, когда Солнце находится низко над горизонтом, оно кажется красным. Голубые и зеленые лучи в основном поглощаются при долгом прохождении через земную атмосферу. И все-таки остается достаточно синих и зеленых лучей, чтобы окрасить хотя бы верхний край Солнца, так что в момент заката, когда светило исчезает за горизонтом, мы видим вспышку зеленого или, реже, голубого цвета.
Это явление, которое называется "зеленый луч", лучше всего наблюдать с вершины высокой горы или на берегу океана, откуда беспрепятственно виден очень широкий горизонт. Я неоднократно наблюдал зеленый луч с вершины Маунт-Гамильтон в Калифорнии, где расположена Ликская обсерватория. Однако эти цветовые эффекты нельзя наблюдать в любое время. Зеленый луч лучше всего виден вечером, когда заходящее солнце еще круглое или чуть-чуть овальное и имеет минимум искажений. Иногда заходящее Солнце подвергается очень сильным искажениям, принимая форму китайской пагоды, горы с множеством крутых склонов или стручкового перца. Некоторые из этих удивительных форм, сфотографированных Дж. Чэппеллом, сотрудником Ликской обсерватории, приведены на фиг. 5 (стр. 43).
Когда Солнце находится над самым горизонтом, преломление поднимает его примерно на полградуса. Поскольку диаметр Солнца тоже составляет полградуса, то, когда нам кажется, что его нижний край касается горизонта, на самом деле верхний, а не нижний край находится на горизонте. Воздух приподнял изображение, причем нижнюю его часть выше, чем верхнюю, и, таким образом, солнечный диск представляется нам не круглым, а немного сплюснутым снизу.
Когда диск восходящего или заходящего Солнца оказывается искаженным, как это видно по фотографиям Чэппелла, мы заключаем, что земная атмосфера не абсолютно однородна. Как и в куске оконного стекла, в лей есть слои, которые искажают изображение, когда Солнце находится низко над горизонтом.
Как мы указывали в предыдущей главе, обычно воздух теплее всего у поверхности Земли, и температура его падает через каждую тысячу футов примерно на 5,5 град. по Фаренгейту. Нормальное или стандартное преломление света в земной атмосфере вычисляется исходя из того, что температура воздуха уменьшается в соответствии с этим простым законом. Однако бывают и весьма значительные отклонения от этого среднего распределения температуры по слоям.
Разумеется, ложные солнца, которые кажутся висящими совсем близко, могут появиться только зимой, когда ледяные кристаллы находятся в нижних слоях атмосферы. Однако в верхних слоях воздуха ледяные кристаллы могут присутствовать в любое время года, так что перистые облака всегда являются потенциальным источником ярких пятен отраженного или преломленного света.
Ложные солнца как бы привязаны к наблюдателю таким же точно образом, как радуга или солнечное гало. Очень яркое отражение в расположенном неподалеку облаке ледяных кристаллов преследует самолет так же неотступно, как "огненный боксер". Пока мы летим по прямой, огненный шар остается все в том же положении по отношению к самолету. Днем мы отчетливо видим, что это отражение (см. фотографию, помещенную в начале книги).
Если мы меняем направление полета, огненный шар передвигается на новое место, точно следуя нашему измененному курсу. Если мы летим в направлении на Солнце, огненный шар будет прямо перед нами. Однако, поскольку самолет проходит сквозь слой ледяных кристаллов, яркость шара, составляющего часть светового столба, обычно сильно возрастает. Этот световой столб словно пускается наперегонки с самолетом; иногда он отстает, иногда приближается к самолету, если слой ледяных кристаллов становится гуще, а порой уходит вперед, как показано на фиг. 39, или даже вовсе исчезает, когда температура воздуха повышается.
Если бы мы не имели ясного представления о том, что в данный момент действительно происходит, то нам могло бы прийти в голову, что мы преследуем какой-то яркий металлический предмет или аппарат с горящими огнями, взлетевший в небо с огромной скоростью. Ведь именно таким образом часто объясняют внезапное исчезновение предмета, который принимали за некий летательный аппарат.
Подавляющее большинство "огненных боксеров" и летающих тарелок появляется именно в результате преломления и отражения света от ледяных кристаллов. Любой светящийся предмет может иметь своего "двойника", отразившегося в кристаллах. Хотя сам я никогда не наблюдал этого явления, отнюдь не исключено, что яркое сияние заката на горизонте или яркое пятно полярного сияния могут создавать "ложный горизонт" или "ложное полярное сияние". Точно так же возникает отражение городских огней и прожекторов. Наше знакомство с ложными солнцами и лунами убеждает нас в том, что отражение может быть иногда почти таким же ярким, как и сам источник света. Это наблюдение опровергает весьма распространенный довод, что отражение не настолько ярко, чтобы вызвать появление летающих тарелок.
Многие летающие тарелки, замеченные с земли, носят характерные признаки, присущие ложным солнцам. Летающие предметы, имеющие вид шарика мороженого с красной верхушкой или без нее, являются отражениями, очень характерными для ледяных кристаллов. Одна солидная немецкая книга, посвященная оптике верхних слоев атмосферы, приводит немало убедительных примеров шарообразных образований, связанных с различными формами ложного солнца.
Тарелка, которую преследовал капитан Мантел, ставит несколько особых проблем, требующих своего решения. Очевидцы, находившиеся на земле, указывали, что предмет этот, как уже сообщалось в главе 1, немного напоминал "шарик мороженого с красной верхушкой". Другие утверждали, что он "круглый, но чем-то похож на парашют, и от него ярко отражаются солнечные лучи". По наблюдениям с самолета этот предмет сверкал, словно металл при ярком солнечном свете.
Его азимут, как сообщил Мантел перед катастрофой, равнялся 210 град., то есть 30 град. на юго-запад, что в общем соответствует азимуту Солнца, которое находилось в это время на высоте около 20 град. над горизонтом. Мы допускаем, что капитан Мантел мог отличить тарелку от Солнца. Некоторая неточность в определении высоты и азимута мешает нам окончательно решить, что же преследовал капитан: то ли это было ложное солнце, расположенное на 22 град. выше настоящего, то ли вертикальная крестовина креста, проходящая возле Солнца. Есть основание считать, что капитан Мантел увидел ложное солнце и принял его за настоящее. Отражение иногда ничем не отличается от самого Солнца. И возможно, он преследовал именно настоящее Солнце: оно было слегка затуманено ледяными кристаллами и потому вполне могло показаться именно таким, как его описал пилот в своих отрывочных сообщениях с борта самолета.
Я ознакомился с множеством других сообщений о предметах, которые наблюдались с земли и были, несомненно, либо ложными солнцами, либо ложными лунами. И когда какой-нибудь наблюдатель сообщает о том, что он видел короткие крылья и красноватое сияние внизу, то он видел лишь часть того явления, которое описал пророк Иезекииль. Ибо короткие крылья современной летающей тарелки это лишь остатки огромных распростертых крыльев, принадлежавших чудовищам Иезекииля. Янтарный блеск в обоих случаях есть не что иное, как сияние ложного солнца. А красноватое зарево внизу, которое, как нам теперь известно, является внутренним кольцом гало, было превращено слишком пылким воображением в "красноватые выхлопы пламени из реактивного двигателя"; это же красноватое зарево в интерпретации Иезекииля оказалось распростертыми руками ангелов. Так наше воображение одушевляет непонятные явления, которые внезапно возникают, словно призраки во мраке ночи.
Мы, кажется, еще не говорили о том, что сам самолет может способствовать образованию тумана или облаков, состоящих из ледяных кристаллов, которые в свою очередь отражают свет, исходящий от какого-то удаленного предмета. Если крылья самолета были когда-нибудь повреждены, скажем, зенитным огнем, то неровный поток холодного воздуха, проходящий над заплатами на плоскостях, может вызвать резкие изменения в плотности и давлении, и тогда в завихрениях воздуха произойдет конденсация ледяных кристаллов и капель воды. Тот факт, что "огненные боксеры" появились лишь незадолго до конца войны, когда на плоскостях самолетов было уже много боевых шрамов, возможно, плохо отремонтированных, свидетельствует о том, что самолет сам может иногда вызывать образование ледяных кристаллов. Но это не обязательно, поскольку ледяные кристаллы, как правило, образуются естественным путем.
Я весьма обязан Винсенту Шеферу, сотруднику "Дженерал электрик", за его фотографии ледяных кристаллов. Шефер является одним из самых крупных представителей современной науки "дождеобразования". Многие из нас, глядя на огромные массы кучевых облаков, нередко спрашивают: "Почему не идет дождь?" Шефер может не только ответить па этот вопрос, но иногда и вызвать дождь.
Чем больше высота над уровнем моря, тем холоднее воздух; с увеличением высоты через каждую тысячу футов температура воздуха падает примерно на 5,5 град. по Фаренгейту. Следовательно, воздух, полностью насыщенный влагой над земной поверхностью, окажется пересыщенным в верхних, более холодных слоях. Таким образом, на этих высотах воздух как бы выжимает из себя излишек влаги в виде крохотных капель, образующих облака и туман. В середине каждой капельки обычно находится пылинка или даже маленькая крупица соли, поднявшаяся вместе с испарениями океана; она как бы образует ядро, вокруг которого может конденсироваться вода. Без этих ядрышек воздух останется пересыщенным, а облаков так и не получится, если только не будет слишком холодно и в воздухе не накопится большого избытка влаги.
Таким образом, даже если на поверхности Земли стоит девяностоградусная жара (по Фаренгейту.- Прим. ред.) (35 град. С) , на высоте двух миль будет уже холодно (около 0 град. С). Здесь при столь низких температурах обычно и образуются огромные дождевые облака, из которых при соответствующих условиях пойдет дождь. Какие же это условия?
Прежде всего мельчайшие капельки тумана должны прилипнуть друг к Другу, и тогда из множества мелких частиц вырастет несколько крупных капель, настолько крупных, что восходящие потоки воздуха не смогут больше поддерживать их. И вот они падают на землю в виде дождя.
Все дело в том, чтобы заставить мельчайшие капельки прилипать друг к другу. Однако сами по себе они не взаимодействуют, и нередко мы день за днем с надеждой смотрим на небо, а засухе конца не видно.
Именно эта проблема в значительной мере и была решена в лаборатории Шефера. Простейший способ заставить капельки влаги расти заключается в том, чтобы заморозить их и превратить в мельчайшие иголки льда. Эти иголки, соединившись, в свою очередь создадут спежинки, которые образуют снежные хлопья, падающие на землю; при таянии из этих хлопьев пойдет дождь. Процесс сложный, но, по-видимому, необходимый.
Даже в очень теплый летний день на высоте от 2 до 3 миль температура падает ниже нуля. Некоторые, возможно, считают, что крохотные капельки влаги при столь низкой температуре замерзнут, как маленькие кубики льда в холодильнике. Однако эти капельки обычно не желают превращаться в лед, и если не принять каких-то мер к ускорению этого процесса, то они замерзнут лишь при 40 град. ниже нуля по Фаренгейту! Водяные капли, остающиеся в жидком состоянии даже когда температура падает ниже точки замерзания, называются переохлажденными. Таким образом, проблема дождя заключается в том, чтобы вызвать кристаллизацию капелек влаги в форме мельчайших частиц льда.
Один путь для решения проблемы - это просто понизить температуру облаков, разбрызгивая в них большое количество какого-нибудь очень холодного вещества, вроде размельченной твердой углекислоты (сухой лед), температура которой около 70 град. ниже нуля по Фаренгейту. Это вызовет конденсацию водяных капелек вокруг холодных ядрышек с последующим образованием ледяных кристаллов, в результате чего пойдет снег или дождь.
Твердая углекислота влияет так потому, что сама обладает очень низкой температурой. Однако Шефер обнаружил, что и другие вещества могут быть не менее эффективны, хотя их собственная температура лишь ненамного ниже точки замерзания самой воды. Одним из наиболее быстро действующих препаратов оказалось йодистое серебро. Если небольшое количество этого вещества распылить так, чтобы оно оказалось почти в дымообразном состоянии, и ввести его в переохлажденное облако, то почти мгновенно начнется образование тонких ледяных иголок. Чтобы добиться идеального распыления вещества, достаточно взять полоску бумаги, смоченную несколькими каплями раствора йодистого серебра, и поджечь ее.
Чтобы вызвать дождь, сейчас обычно используют самолет, который летит через переохлажденное облако или поблизости от него. Тогда йодистое серебро, распыляемое за самолетом, вызывает кристаллизацию облаков во всем районе.
На фиг. 40 мы видим фотографию длинного прямого коридора, образованного пролетевшим самолетом, который распылял по пути йодистое серебро. На этом участке уже произошло образование ледяных кристаллов и сейчас пойдет дождь. На противоположной стороне коридора можно заметить два ярких пятна непосредственно под Солнцем - "нижнее солнце", а справа ложное солнце, которое образовано не самим Солнцем, а его отражением. Это вторичное отражение, расположенное в 22 град. от первичного, очень характерно для явлений, связанных с ледяными кристаллами, и ясно говорит о том, что в этом районе уже происходит образование ледяных кристаллов.
В книге "Путешествия по воздуху", изданной в 1871 году (James Glaisher, Camille Flammarion, W. de Fonvielle, Qaston Tissandier, Travels in the Air. London, 1871), есть одно очень интересное сообщение о "нижнем солнце", наблюдавшемся с воздушного шара в 1850 году. "Когда шар достиг наибольшей высоты и облака, закрывающие Солнце, стали менее густыми, оба наблюдателя увидели Солнце, окутанное мглой и совсем белое, и тут же появилось второе Солнце, словно отраженное в зеркале воды; оно, очевидно, возникло в результате отражения солнечных лучей от горизонтальных граней ледяных кристаллов, плавающих в облаках". Эта книга, прекрасно иллюстрированная гравюрами и цветными литографиями, рассказывает о многих интересных наблюдениях, проведенных с больших высот.
Одно из первых сообщений о летающей тарелке, замеченной с воздуха, появилось в отчете о полете, совершенном 22 марта 1868 года на воздушном шаре "Энтрепренант". Об этом полете, равно как и о многих других, повествуется в уже упоминавшейся книге "Путешествия по воздуху".
Во время полета шара "Энтрепренант" его тень упала на слой белых облаков (фиг. 41). Автор отчета о полете пишет:
"Она [тень] следует за нами сбоку, ибо уже шестой час и солнце давно миновало зенит. На фоне этой белой блестящей поверхности наша кабина кажется черной; из нее высовываются три наши головы, а внизу висят два гайдропа. Если бы у нас был хороший аппарат, мы могли бы сфотографировать самих себя".
Далее автор говорит о том, что свет отражается от воздушного шара, как от металлического зеркала.
"Это пятно света падает на слой облаков, над которыми мы летим, однако оно приняло очень своеобразную форму. Я постараюсь описать это явление, но объяснить его предоставляю тем, кто смыслит в этом больше, чем я, - во всяком случае, я не буду пускаться в объяснения, пока не совершу свой следующий полет над облаками.
В центре этого странного отражения отчетливо виден черный диск, его тон мягкий и переливчатый, а диаметр равен четверти диаметра Луны. Вокруг этого диска виден круг, окрашенный во все цвета радуги. Его диаметр раз в шестнадцать больше диаметра диска. Его опоясывает второй круг, диаметр которого вдвое превышает диаметр первого; второй круг тоже отливает всеми цветами солнечного спектра.
Я сделал грубый набросок этой картины, чтобы наш друг Альбер Тиссандье мог выполнить по нему хромолитографию.
Конечно, это было удивительное зрелище. С одной стороны - темная тень нашего аэростата, а с другой - великолепное отражение, которое плывет вместе с нами над белой поверхностью облаков".
Что касается яркого пятна, то объяснение автора почти наверняка ошибочно. Едва ли свет, отраженный от воздушного шара, мог вызвать это явление. Яркое пятно было нижним солнцем, а два разноцветных гало вызваны ледяными или снежными кристаллами.
Если бы это произошло в наши дни, то наблюдатель, обладая хоть каплей воображения, несомненно, сообщил бы о летающей тарелке, возможно, с черным маленьким окном посредине. Мы до сих пор не можем полностью объяснить это явление. Но разве это обязывает нас сделать вывод, что наблюдавшийся предмет был непременно летающей тарелкой?
Хотя такие великолепные картины, как ложные солнца и ложные луны, наиболее характерны для явлений, связанных с отражением и преломлением света в ледяных кристаллах, следует обращать внимание и на второстепенные световые эффекты, когда их можно наблюдать на небе. При определенных условиях в перистых облаках, содержащих ледяные кристаллы, появляются ярко окрашенные ореолы. Мы называем их "короны". Я часто видел такие облака в горах Колорадо и Нью-Мексико. Немного реже они появляются на Востоке, но окрашены они там не менее ярко.
Такую же окраску приобретают иногда ледяные кристаллы на оконном стекле, сквозь которое вы смотрите на какой-нибудь яркий источник света.
Шефер обратил мое внимание еще на одно явление, которое многих озадачивает, особенно с тех пор, как людей охватило "тарелочное" поветрие. Однажды вечером, вскоре после захода Солнца, Шефер ехал со своей семьей в машине через западный Техас.
"Вдруг кто-то из детей крикнул, что по небу летит ярко-оранжевое пламя. Остановив машину, мы с изумлением смотрели на сверкающую оранжевую полосу, оставленную предметом, который летел на запад. Сквозь бинокль я увидел, что таинственный предмет был скоростным самолетом, летящим на высоте порядка 40-50 тысяч футов. Он оставлял след в очень сухом воздухе, который сгущался примерно в 500 футах за самолетом. Плюмаж из ледяных кристаллов, образовавшихся в результате самоохлаждения при конденсации паров воды, выбрасываемых двигателем, был ярко озарен Солнцем, которое для нас уже зашло, но все еще освещало предметы, находящиеся на высоте полета реактивного самолета. Несколько лет назад в наших газетах появились сообщения об аналогичном явлении, наблюдавшемся в штате Нью-Йорк; на небе появился непонятный огненный след, который не мог быть метеоритом, поскольку был виден очень долго".
ВОЗДУШНЫЕ ЛИНЗЫ
Человеческий глаз - это своего рода фотокамера, миниатюрная и великолепно сконструированная. На внешней поверхности глаза находится крошечная линза, или хрусталик, жидкий или желеобразный. Он находится сразу же за видимой поверхностью, в темном зрачке, и окружен радужной оболочкой, которая изменяет свой диаметр, чтобы пропускать больше света в темноте и меньше при ярком освещении. Хрусталик - это поразительный механизм, управляемый глазными мышцами, изменяющими его форму в соответствии с удаленностью предмета, на который вы смотрите.
Когда вы читаете книгу или газету, глазные мышцы делают хрусталик более выпуклым, чтобы наблюдаемый предмет оказался в фокусе. Чтобы видеть расположенный далеко предмет, мышцы значительно выравнивают хрусталик. Если бы ваш глаз не обладал этой замечательной способностью изменять фокус, вам, вероятно, пришлось бы постоянно иметь при себе по крайней мере с полдюжины пар очков; одну для дальних расстояний, другую для близких, а остальные для средних.
Стекла для очков, как правило, изготовляются из лучших сортов стекла и полируются с наивысшей степенью точности. Однако любое стекло, в широком смысле этого слова, даже оконное, является линзой.
Все мы имели дело со стеклянными линзами. Даже если кому-нибудь так повезло, что он не пользуется очками, то, вероятно, он когда-нибудь смотрел в очки своего приятеля или в лупу. Мир, который мы видим в линзы, не приспособленные для нашего глаза, кажется совершенно искаженным, а иногда и фантастически нереальным.
Оконное стекло - это линза, которая не должна изменять видимую величину предмета. Высококачественное стекло, которое вставляют в окна автомобилей, почти не дает искажений. Имеющиеся на обычном оконном стекле значительные неровности в общем не влияют на его основную функцию - пропускать в комнату достаточное количество света. Но если мы пожелаем тщательно изучить мир сквозь обычное оконное стекло, то он предстанет перед нами в слегка искаженном виде. Эти искажения вызываются пузырями в самом стекле и царапинами на его поверхности.
Когда вы видите телеграфный столб, изуродованный и изогнутый оконным стеклом, вас не беспокоит мысль, что столб сейчас рухнет. Легкое движение головы - и место излома ползет вверх или вниз по столбу, однако и теперь вы не боитесь, что столб обрушится на вас. Потом вы просите кого-нибудь взглянуть на это явление, однако ваш приятель вряд ли увидит излом, если не будет смотреть почти точно из той же точки, откуда смотрели вы сами.
Таким образом, если мир за окном вдруг покажется вам искривленным и искаженным, это вас нисколько не испугает. И если из-за какого-нибудь дефекта на стекле по полу вдруг запрыгает солнечный зайчик, мы не закричим "летающая тарелка!" и не станем утверждать, что это прожектор неведомого космического корабля, ибо нам известно, что, будь у нас хорошее оконное стекло, этого зайчика не получилось бы. Мы знаем, что это искажения, и совершенно уверены в том, что, когда выйдем на улицу и посмотрим на мир, не изуродованный стеклом, он будет таким же, как всегда, вполне реальным и не искаженным.
Но так ли мы уверены в том, что наблюдаемый нами мир никогда не бывает искаженным? Правда, на соседних деревьях и домах больше нет тех изъянов, которые мы видели сквозь оконные стекла. Но если день выдался особенно жаркий, то нам покажется, что удаленные предметы дрожат и корчатся, как живые. Посмотрите на них в полевой или обыкновенный бинокль, и вы снова увидите искажения, даже в несколько раз большие, чем вы наблюдали сквозь оконное стекло.
А ночью удаленные предметы изменяют свой вид, пожалуй, еще сильнее, чем днем. Далекие огни как бы мерцают, изменяя окраску и яркость, перепрыгивают с места на место или меняют свою величину и форму. Иногда мы забываем, что в некоторых отношениях воздух подобен стеклу. При небольшой плотности он обычно прозрачен, однако с увеличением плотности и при наличии каких-то отклонений от нормы он может давать значительные искажения. Несколько миль воздуха могут исказить облик предмета так же или даже сильнее, чем несколько дюймов неровного стекла. В этом случае воздух как бы превращается в линзу, обычно в плохую линзу, но иногда очень сильную.
Мы уже говорили о том, что световой луч, попадая на стеклянную поверхность, разделяется на две части. Одна часть отражается так же, как от поверхности зеркала; другая проникает внутрь, но в точке проникновения преломляется. Отклонение света, которое происходит, когда он входит в более плотную или менее плотную среду или выходит из нее, физики называют "преломлением". Призма, или треугольной формы стекло, направляет световые лучи по пути, указанному на фиг. 42. Выпуклая стеклянная линза собирает лучи в фокусе (фиг. 43).
Немалое значение имеет и тот факт, что световые лучи разных цветов преломляются под разными углами. Мы уже кратко упоминали об этом в главе 14, так как этим определяется разноцветная окраска радуги. Поскольку при разделении луча по разным направлениям происходит разложение света на цвета, которые вместе составляют белый световой пучок, явление это называется разложением, или дисперсией света.
Земная атмосфера плотнее всего у поверхности, а с увеличением высоты ее плотность и давление падают. В результате уменьшения плотности воздуха световой луч, идущий сквозь атмосферу, по мере приближения к земной поверхности преломляется все сильнее, как показано на фиг. 44. Свет от Солнца или звезды, попадая в земную атмосферу, изгибается в направлении изгиба поверхности Земли, хотя его нормальная кривизна несколько меньше.
Вследствие одновременного воздействия преломления и дисперсии на свет в земной атмосфере наблюдаются два явления: во-первых, звезда видна несколько выше того места, где она находится в действительности, и, во-вторых, синий световой пучок поднят выше, чем красный, так что фактически каждая звезда становится маленькой радугой. Дисперсия света почти незаметна, когда звезда находится в зените, но когда она опускается низко над горизонтом, игра цветов сразу же бросается в глаза. Так, я видел однажды планету Венеру, которая снизу отливала интенсивно-красным блеском, а сверху - ярко-голубым. Эти световые эффекты видны особенно ясно, когда вы смотрите на планету в телескоп. И тот, кто не знает истинной причины, обусловившей эту своеобразную окраску, мог бы легко сделать вывод, что Венера - это летающая тарелка, и приписать красноватый блеск у ее нижнего края выхлопам пламени из реактивного двигателя.
Земная атмосфера обладает еще одним свойством. Хотя в небольших количествах воздух абсолютно прозрачен, с увеличением объема он приобретает явно голубой оттенок. Поэтому небо кажется нам голубым. Воздух пропускает красные лучи и рассеивает голубые. Интенсивность красок особенно усиливается во время восхода и захода Солнца. Мы знаем, что, когда Солнце находится низко над горизонтом, оно кажется красным. Голубые и зеленые лучи в основном поглощаются при долгом прохождении через земную атмосферу. И все-таки остается достаточно синих и зеленых лучей, чтобы окрасить хотя бы верхний край Солнца, так что в момент заката, когда светило исчезает за горизонтом, мы видим вспышку зеленого или, реже, голубого цвета.
Это явление, которое называется "зеленый луч", лучше всего наблюдать с вершины высокой горы или на берегу океана, откуда беспрепятственно виден очень широкий горизонт. Я неоднократно наблюдал зеленый луч с вершины Маунт-Гамильтон в Калифорнии, где расположена Ликская обсерватория. Однако эти цветовые эффекты нельзя наблюдать в любое время. Зеленый луч лучше всего виден вечером, когда заходящее солнце еще круглое или чуть-чуть овальное и имеет минимум искажений. Иногда заходящее Солнце подвергается очень сильным искажениям, принимая форму китайской пагоды, горы с множеством крутых склонов или стручкового перца. Некоторые из этих удивительных форм, сфотографированных Дж. Чэппеллом, сотрудником Ликской обсерватории, приведены на фиг. 5 (стр. 43).
Когда Солнце находится над самым горизонтом, преломление поднимает его примерно на полградуса. Поскольку диаметр Солнца тоже составляет полградуса, то, когда нам кажется, что его нижний край касается горизонта, на самом деле верхний, а не нижний край находится на горизонте. Воздух приподнял изображение, причем нижнюю его часть выше, чем верхнюю, и, таким образом, солнечный диск представляется нам не круглым, а немного сплюснутым снизу.
Когда диск восходящего или заходящего Солнца оказывается искаженным, как это видно по фотографиям Чэппелла, мы заключаем, что земная атмосфера не абсолютно однородна. Как и в куске оконного стекла, в лей есть слои, которые искажают изображение, когда Солнце находится низко над горизонтом.
Как мы указывали в предыдущей главе, обычно воздух теплее всего у поверхности Земли, и температура его падает через каждую тысячу футов примерно на 5,5 град. по Фаренгейту. Нормальное или стандартное преломление света в земной атмосфере вычисляется исходя из того, что температура воздуха уменьшается в соответствии с этим простым законом. Однако бывают и весьма значительные отклонения от этого среднего распределения температуры по слоям.