Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков - Гэвин Претор-Пинней

Часть видимых солнечных лучей, кажущихся голубыми и фиолетовыми, обладает длиной волны, сравнимой по размерам с молекулами и частицами, составляющими атмосферу. Как и та рябь, что расходится от плывущей Оли, эти волны в момент прохождения через атмосферу в значительной степени рассеиваются.

Пока Оля перебирает лапками в поисках пищи и местечка для отдыха, знакомя лебедят с их новым зимним пристанищем, любители облаков могут задаться вопросом: как же то, что она продемонстрировала, объясняет теплые тона, в которые окрашиваются на закате и восходе облака вроде перисто-слоистых?

Когда солнце в небе высоко, его свет отражается от облаков и попадает на землю, пройдя через слой атмосферы. До нас доходит почти весь спектр видимого света, поскольку толщина атмосферного слоя, через который он проходит, недостаточна для того, чтобы вызвать среди коротких волн — голубых и фиолетовых — слишком большие потери. Весь спектр видимого света представляется нам белым, поэтому облака, отражающие его, тоже белые.

Когда солнце находится низко над горизонтом, свет, отражающийся от облаков, доходит до нас только после того, как пройдет через длинный, отклоняющийся «кусок» атмосферы. Поскольку атмосфера имеет тенденцию изменять траекторию движения света, направляя его вдоль окружности земли, те лучи, которые находятся рядом с горизонтом, могут пройти через сорок «лишних» слоев атмосферы в сравнении с лучами, которые попадают на Землю прямо с высоко стоящего солнца.

Свет под таким углом отражается от облаков и достигает нас с вами только после того, как большая часть коротких (голубых и фиолетовых) волн рассеивается молекулами и частицами, находящимися в атмосфере. Более длинные, красные волны достигают земной поверхности почти беспрепятственно.

Так же объясняется и голубой цвет дневного неба. Тот видимый свет, что достигает нас, рассеивается атмосферными молекулами и частицами. Но при высоко стоящем солнце короткие волны, которые выглядят голубыми и фиолетовыми, рассеиваются меньше, чем на закате или рассвете. (Наши глаза менее чувствительны к коротким волнам фиолетового спектра, отсюда и преобладание голубого.) Этим же объясняется и то, почему закаты после вулканических извержений окрашиваются в более яркие и насыщенные оттенки красного. Все те дополнительные частицы, что попадают в атмосферу, рассеивают еще больше коротких и средних волн, оставляя лишь волны красного спектра.

Красные облака считались особенно благоприятными знамениями в Древнем Китае. Очевидно, одно такое облако выделилось из Лао-цзы, философа, который по легендам был основателем даосизма. Красный и желтый считались цветами «верховной власти»; разноцветные облака опускались на холмы, где совершались соответствующие жертвоприношения. Мифического Желтого императора Хуан-ди, который предположительно правил в третьем тысячелетии до нашей эры, называли «повелителем всех вещей волею облаков».

Не менее важно и то, что расцветка облаков может указывать на примерную высоту их нахождения в атмосфере. Расчеты таковы: когда солнце находится у самого горизонта, свет, отражаемый низкими облаками, проходит через большее число «слоев» атмосферы, из-за чего кажется красным по сравнению со светом, отражаемым высокими облаками. Так, низкое солнце окрашивает облака следующим образом: самые высокие кажутся ослепительно-белыми, облака среднего яруса — золотистыми, а нижнего — красными. Когда солнце находится за горизонтом, низкие облака становятся темными из-за тени, которую отбрасывает на них Земля.

***

У Торо не было времени на то, чтобы давать научное объяснение цветам облаков па закате. Он не видел нужды в том, чтобы прибегать к сухому языку науки, объясняя изменяющиеся краски вечера. Причина его не интересовала, для него важно было оценить облака по достоинству:

Я становлюсь свидетелем, красоты, выражающейся в разноцветной окраске облаков, которая будит мое воображение и которую ты пытаешься объяснить научно, взывая к моему разуму, но не воображению… И вот я, находясь в двадцати милях, вижу малиновое облако на горизонте… Ты говоришь мне, что это масса испарений, которая поглощает все другие лучи и отражает красные, но к чему все твои выкладки, когда эти красные тона приводят меня в волнение, горячат кровь, будоражат чувства… Что это за, наука такая, если она делает богаче разум, но обкрадывает воображение?[80]

Автор этого высказывания вторит Джону Китсу, поэту, который терпеть не мог Исаака Ньютона за то, что тот объяснил радугу с помощью совершенно бесстрастных ссылок на длину световой волны, проходящей через капли воды. Китс считал, что «холодная философия» Ньютоновых объяснений совершенно лишена какой бы то ни было души:

… От прикосновеньяХолодной философии — виденьяВолшебные не распадутся ль в прах?Подрезал разум ангела крыла,Над тайнами линейка верх взяла,Не стало гномов в копи заповеднойИ тенью Ламия растаяла бесследной.[81]

Высоко-слоистые облака иногда сопровождаются добавочными элементами под названием «mamma». Эти похожие на вымя облачка-мешочки очень кстати оживляют однообразный серый слой облаков.

Я прекрасно понимаю, что хотели сказать Торо и Китс. Однако они немножко напоминают эстетствующих юнцов, очутившихся среди заядлых «ботаников». В средней школе я выбрал для изучения сплошь естественнонаучные дисциплины, и у меня остались болезненные воспоминания о том, как драчливые одноклассники постоянно задирали меня — у меня, мол, «над тайнами линейка верх взяла, не стало гномов в копи заповедной». Ну да, наверно, они выражались как-то иначе, однако смысл тот же.

Любители облаков поднимутся выше мелочного дележа на науку и искусство, они воспарят над всем этим, как наши пушистые друзья-облака. Для нас с вами не существует противоречий в том, что касается облаков; мы полны энтузиазма в обоих случаях: когда испытываем полет воображения и когда обогащаем свой разум с помощью «холодной философии».

Что касается последнего, то мне кажется, Оля хотела бы указать Генри Дэвиду Торо кое на что. Она ведь приложила столько усилий, чтобы продемонстрировать: при заходящем солнце облако становится красным вовсе не потому, что «это масса испарений, которая поглощает все другие лучи и отражает красные».

Если бы Торо был повнимательнее, он бы понял, что облака более-менее одинаково отражают все видимые волны. Цвет же появляется оттого, что солнечные лучи, под низким углом совершая путешествие через длинный, отклоняющийся «кусок» атмосферы, теряют свои короткие волны. А до нас доходят лишь волны красного спектра.