Световые столбы. Редкие световые явления: солнечный столб и гало Почему в мороз свет стоит столбом

Световой столб – удивительное, создавшее вокруг себя множество теорий, выдумок и поверий, оптическое природное явление.

Эффектное оптическое явление вертикальных полос света, соединяющих землю и небо, часто появляется при заходе или восходе Солнца, в тихую холодную погоду, при повышенной влажности в атмосфере. Долгое время оно считалось проявлением божественного знамения, но ученые развеяли увлекательный сверхъестественный миф. Оказалось, что объяснение удивительного зрительного эффекта нужно искать в обычных кристаллах льда. Они возникают в перисто-слоистых облаках, насыщенных замершими частицами воды, но при низкой температуре воздуха, появляются ближе к поверхности земли. Дорожку света среди них могут зажечь Солнце, Венера или Луна, а также более прозаические источники – уличные фонари, прожекторные установки, фары машин.

Как возникает световой столб?

Замерзшие капли воды, ставшие причиной этого захватывающего феномена, имеют плоскую шестиугольную или столбовидную форму. Свет отражается от различных граней – верхних, нижних или торцевых, – поэтому их взаимное расположение влияет на вид столба. Игра света может породить даже ложные «солнца» или паргелический круг – заметный ареол вокруг нашей звезды. Множество отражений лучей сливаются в нашем восприятии в окружность над горизонтом. Причина всех этих явлений одна – преломление лучей в кристаллах замерзшей воды.

Часто источником освещения становится не масштабный небесный объект, такой как Солнце или Луна, а простая лампочка. Поэтому диаметр световых столбов аналогичен их размеру. Кроме этой величины оптическое явление наследует и цвет породившего его объекта. Ученые не раз отмечали то, что низко расположенный генератор света, создает более длинные колонны.

Ледяные иглы – близкие родственники световых столбов

Явление, названное ледяными иглами, представляет собой более короткие, но многочисленные полосы света. Природа и место их появления аналогичны возникновению столбов – низко над землей, в морозном воздухе парят мелкие кристаллы льда, от которых отражается свет. Ледяные иглы также считаются атмосферным явлением.

Особенности наблюдения

Световые столбы способны формироваться вокруг любого источника света: фонаря, Луны, светящейся витрины. В северных районах и странах, например, на Аляске, где от низких температур в воздухе образуются кристаллы льда, обычная лампа уличного фонаря может дать уникальное свечение, удачно названное «Световой лес». Природное отражение от замерзших капель воды и лампочки, покрашенные в красный, синий, зеленый оттенок, становятся причиной появления фантастических разноцветных колонн, гордо устремляющихся в небо.

Интересные и невероятные факты из истории и наших дней

По древней легенде человек, увидевший столб света, обретет несметное богатство и счастье. Ведь теперь – он избран, и ему явилось божественное знамение.

Некоторые особо скептически настроенные наблюдатели не видят в явлении как мистических, так и природных первопричин, считая световые столбы лучами обыкновенных прожекторов.

С появлением историй про НЛО и расцвета увлечения уфологией, это явление связывали с долгожданным прибытием космических пришельцев. Но если вам посчастливится увидеть столб света, не пугайтесь! Это не инопланетный корабль пытается втянуть на борт очередную жертву, а ледяные частицы вполне естественного происхождения отражают свет Луны, фонаря или фар автомобиля.

Столбы света над фонарями.

Если зимой в тихую, морозную ночь вы выйдете на городскую площадь, освещенную фонарями, и если существуют некоторые благоприятные обстоятельства, о которых будет сказано чуть позже, то, может быть, вам посчастливится быть свидетелем редкого эффектного зрелища: вы увидите над площадью лес светящихся столбов. Световой столб стоит над каждым фонарем строго вертикально и уходит далеко вверх. Можете обойти фонарь со всех сторон, световой столб останется на своем месте.

В книге М. Миннарта «Свет и цвет в природе» кратко говорится об этом явлении. Там сказано, что оно наблюдается в Канаде и в России и что причина его - отражение света мелкими ледяными частицами, взвешенными в воздухе. От этого еще довольно далеко до детального объяснения механизма возникновения световых столбов.

То, что в создании световых столбов участвуют мелкие снежинки или льдинки, находящиеся в атмосфере, не вызывает никаких сомнений. Освещенные фонарем снежинки и льдинки блестят, как будто сами светятся. Но почему светится только столб, стоящий над фонарем?

Проделав простой эксперимент, вы убедитесь, что появление столбов связано со стереоэффектом. Вы смотрите на фонарь, закрыв правый глаз, и вместо столба видите вертикальную полоску сверкающих снежинок, находящихся в воздухе между глазом и фонарем, но несколько выше его. Такую же полоску вы видите, когда смотрите, закрыв левый глаз,- это сверкают снежинки в другой области, а именно в той, которая находится между правым глазом и фонарем. Теперь откроем оба глаза: два изображения, две сверкающие полоски сливаются, и вы видите световой столб. Уже над фонарем. Еще раз подчеркнем - это своего рода оптический обман, вы видите две разные светящиеся полоски, два разных объема воздуха со своими сверкающими частицами - один перед правым глазом, а другой перед левым.

А теперь подумаем: почему сверкающие полоски вертикальны и почему снежинки сверкают только тогда, когда попадают в вертикальную плоскость, проходящую через глаз и через источник света? Почему не видны снежинки за пределами этой плоскости?

Снежинки - это, как правило, плоские звездочки: в центре маленький шестиугольник, от его углов растут шесть лучей с веточками, параллельными кромкам шестиугольника. От этих веточек отрастают другие, и в итоге звездочка может принять довольно сложные формы. Процесс кристаллизации влаги идет от центра снежинки, и это позволяет понять, какие промежуточные формы принимает звездочка.

В начальной стадии частички льда прилипают к углам правильного шестиугольника и их цепочки от двух соседних углов растут навстречу друг другу. Из таких цепочек вырастает новый геометрически подобный шестиугольник большего размера, или, иными словами, первоначально возникший шестиугольник увеличивается.

Но вот наступает такой момент, когда растущие цепочки не успевают встретиться, а на углах уже начинают нарастать новые цепочки. И тогда на углах получаются микроскопические плоские ледяные елочки с веточками, параллельными сторонам шестиугольника. Дальше на лучах нарастают новые палочки, и звездочка становится все более сложной.

Если влаги в атмосфере мало, процесс заканчивается на сравнительно ранней стадии и в воздухе рождаются мелкие снежинки в виде шестиугольников и самых простейших звездочек. Как мы увидим дальше, это и есть одно из «некоторых благоприятных обстоятельств», необходимых для возникновения световых столбов.

Теперь поговорим о том, как ведут себя эти мельчайшие снежинки при медленном падении в тихую погоду.

Строго говоря, следовало бы провести исследования падающих снежинок в реальных условиях, скажем, с помощью киносъемки. Но, предположив, что поведение снежинки в основном определяется ее формой, можно экспериментировать с моделью сравнительно больших размеров. Такие эксперименты автор проделал совместно с инженером А. А. Бородиным, в опытах использовались модели снежинок, вырезанных из бумаги. Были получены следующие результаты:

1. «Снежинки» с двумя взаимно перпендикулярными осями симметрии авторотируют. Авторотацией в аэродинамике называется движение тела, сопровождаемое вращением за счет взаимодействия с атмосферой.

3. Чем больше удлинение «снежинки», или отношение большей оси к меньшей, тем при той же ее площади вращение идет быстрее.

4. Правильные шестиугольники и шестиконечные звездочки вращаются вокруг оси, соединяющей противолежащие углы и лучи. Именно так авторотировали и наши бумажные «снежинки».

На первом рисунке изображен фонарь на столбе и наблюдатель, причем предполагается, что плоскость чертежа проходит через центр светящейся части фонаря (например, через центр шара из белого матового стекла) и через глаз наблюдателя. В этой же плоскости находятся четыре снежинки - 1, 2, 3, 4. Их оси вращения перпендикулярны к плоскости чертежа, а сами снежинки показаны в виде коротких черточек в тот момент своего вращения, когда свет от фонаря, отражаясь от снежинки, как от зеркала, попадает в глаз. Показанные четыре снежинки сверкают по два раза за оборот, а точнее, немного чаще или реже, так как, падая, меняют свое местоположение.

Точки 1, 2, 3, 4 со штрихами. Это - кажущееся положение световых точек; они создают иллюзию световой линии. По положению точки 4 видно, что световой столб может иметь участок ниже фонаря, если только он не слишком засвечивается прямым светом самого фонаря.

Падая и вращаясь, снежинки посылают световые вспышки в глаз до тех пор, пока не уйдут из вертикальной плоскости «глаз - фонарь» или пока их ось вращения не отклонится от перпендикуляра к этой плоскости.

Скорость падения снежинки невелика, а угловая скорость и, следовательно, число световых всплесков в секунду могут быть довольно большими.

На втором рисунке схематично показано, как расположены в плане фонарь и левый (л) и правый (п) глаза наблюдателя, а также несколько снежинок, посылающих световые вспышки в сторону наблюдателя. Для наглядности диаметр фонаря, а следовательно, и углы сильно преувеличены.

Сделано это для того, чтобы яснее показать: снежинки, которые видит наблюдатель, располагаются в пределах некоторых углов. То есть наблюдатель видит не линии, а светящиеся полосы, которые и создают в итоге иллюзию световых столбов. Нетрудно сообразить, что число снежинок, которые находятся между фонарем и глазом и блеск которых видит наблюдатель, будет тем больше, чем больше углы αл и αп. Можно даже подсчитать долю этих видимых снежинок в общем числе снежинок, падающих на землю в пространстве, которое ограничено вертикальными плоскостями, проходящими через линию, a-л и b-л (для левого глаза) и c-п и d-п (для правого глаза). Доля эта довольно велика, примерно она равна (αл+αп):360.

Может быть также подсчитано относительное число снежинок, которые находятся за пределами углов αл и αп, но тем не менее в каком-то определенном положении направляют отраженный свет точно в глаза наблюдателя (положение оси авторотации такой снежинки отмечено цифрой 5 на втором рисунке). Расчеты показывают, что за пределами углов αл и αп вероятность существования снежинок в таком положении чрезвычайно мала. Именно поэтому наблюдатель и видит яркий свет, отраженный авторотирующими снежинками только в пределах сравнительно небольших углов αл и αп видит световые столбы.

Н. Фадеев

Свет

Образование

За этим удивительным феноменом мы можем наблюдать благодаря игре света с ледяными кристаллами, которые образуются в верхних слоях атмосферы – обычно в перистых (даже – в перисто-слоистых) облаках, что находятся на расстоянии, превышающем 8 тыс. км над уровнем моря. В холодную пору года кристаллы эти образуются несколько ниже, благодаря чему световые столбы заметить намного легче, к тому же они в этот период принимают более чёткую форму.

Появляется световой столб следующим образом:

Свет Солнца (Луны) отбивается от падающих вниз плоских шестиугольных или столбовидных малюсеньких ледяных кристалликов. Падая, шестиугольные кристаллы принимают абсолютно ровное, горизонтальное положение. Столбовидные – наоборот, вниз опускаются стоячими рядами. «Повиснув» в холодной атмосфере, кристаллики исполняют роль призмы, преломляя и отражая луч света.
Свет, отражаясь, визуально как бы расширяется и образует плавающую в воздухе линзу, из которой выходит сильный луч – солнечный столб. Наблюдатель увидит это удивительное явление лишь в том случае, если грань, отражающая свет, будет развёрнута к его глазу.
Какие именно кристаллы создадут световой столб, будет зависеть от того, где именно в этот момент окажется небесное светило. Если оно будет находиться под углом в шесть градусов над поверхностью Земли, то световые столбы будут образованы плоскими шестиугольными кристаллами, если же Солнце (Луна) окажется под углом в двадцать градусов над уровнем моря – сияющую колонну образуют столбовидные кристаллы.

Световой столб нередко сопровождает паргелический круг в виде светлой полосы, огибающей всё небо на той же высоте, что и небесное светило. Если наблюдателю повезёт, он сможет увидеть не только сияющую колону, но также и замкнутую окружность, проходящую через настоящее Солнце.

Феномен искусственного происхождения

Источником света для возникновения этого феномена могут быть не только небесные светила, но и искусственные приборы (например, прожектора, садовые или городские фонари), расположенные на земной поверхности. Чем ниже находится источник света, тем длиннее окажется луч – именно поэтому искусственные столбы часто оказываются длиннее, чем те, которые образовались с помощью природных светил.

Обычно ледяные кристаллы испаряются, не достигнув земной поверхности, когда на улице минусовая температура, а плоские падающие ледяные кристаллики возле земли преобразовываются в некоторое подобие ледяного тумана, который способен отображать наземные огни, образовывая колонны, чрезвычайно схожие со световыми столбами.

На днях сразу в нескольких частях планеты наблюдалось удивительно красивое атмосферное явление - световые столбы. Световой столб — визуальное атмосферное явление, оптический эффект, представляющий собой абсолютно вертикальную сияющую колону, которая тянется от Солнца к Земле или, наоборот - в небо, во время заката или восхода. Наблюдатель, в зависимости от своего местоположения, вполне может наблюдать это явление как выше, так и ниже светила.

Световые столбы над Уралом (РФ)

Жители Нижнего Тагила поделились в социальных сетях фотографиями разноцветных световых полос. Считается, что появившиеся в небе над Нижнем Тагилом разноцветные световые столбы - это результат кристаллизации льда в воздухе. Также отмечено, что такое явление могло быть спровоцировано резким похолоданием или внезапным поступлением влаги в атмосферу.

Жители Копейска разделяют мнение о связи появления световых столбов с похолоданием. Они также наблюдали в небе вертикальные столбы света, но не столь яркие.

Свет, «соединивший» небо и землю (США)

Потрясающее воображение зрелище засняли жители американского штата Висконсин. Небо и землю в городе Белойт в буквальном смысле слова "соединили" белые кристальные световые столбы.

Накануне Национальная метеослужба Соединенных Штатов сообщила о многочасовом ледяном (морозном) тумане в этом районе. Замечено, что при данном атмосферном явлении создаются просто идеальные условия для образования световых столбов.

Яркие и красочные столбы в небе над Китаем

Удивительные, яркие и разноцветные световые столбы наблюдали жители в небе над провинцией Цинхай на северо-западе Китая.

Природа явления

Наблюдателю, впервые столкнувшемуся с данным оптическим феноменом, может показаться, что небо пронизано лучами прожекторов. Но на самом деле удивительное оптическое явление возникает при преломлении лучей от источников света кристаллами льда.

Световой столб является результатом отражения света от плоских горизонтальных граней ледяных кристаллов, которые присутствуют в холодном воздухе. Форма кристаллов может быть шестиугольная либо столбовидная. Они стремятся занять горизонтальную позицию в момент падения и вид светового столба зависит от их взаимного расположения. Подобные кристаллы образуются в высоких перистых , зачастую в перисто-слоистых. При пониженной температуре они также могут образовываться и в более низких слоях атмосферы. Поэтому световые столбы ближе к поверхности земли чаще наблюдают в холодное время года.

Таким образом, появление светового столба вызывает искусственный (фонарные столбы) или естественный свет (Солнце, Луна), попадающий на грани ледяных кристаллов, содержащихся в воздухе. Для формирования ледяных кристаллов погодные условия должны быть спокойными и холодными, без ветра.

Одним из мест на нашей планете, где постоянно можно наблюдать за возникновением искусственных «столбов», является в зимнюю пору года. Ледяные кристаллы, что возникают в тумане возле него, отражают свет от прожекторов, создавая тем самым хорошо видимый солнечный столб.

Природа человека

Ещё одной интересной особенностью светового столба является то, что он обязательно будет того же цвета, что и источник, лучи которого его породили. Например, если Солнце красное - то красным, оранжевое - оранжевым.

Примечательно, что в мире людей так же: что человек в себе взращивает, то в нем и проявляется. Ведь все люди дуальные по своей природе - у всех есть "светлая" и "темная" сторона. Издревле человек знал, что, являясь в этом мире проводником или Духовного (Любовь, Радость, Доброта, Ответственность) или Животного (уныние, агрессия, злость, зависть) начала, он будет тем, кто в нем доминирует, кого он взращивает в себе чувствами, мыслями. Человек может проявлять доброту, отзывчивость, радость, стремиться к объединению или же "взращивать" в себе негативные проявления - всё зависит от ВЫБОРА человека.

Когда человек следует Духовному (созидательному, доброму) вектору в своей жизни, для него открывается возможность для познания Истинны. Волонтерское телевидение АЛЛАТРА ТВ представляет уникальную передачу, знаменательную для Востока и Запада, раскрывающую суть духовного пути человека «ЗОВ МАХДИ »

Этой зимой в небе весьма часто наблюдались редкие оптические явления:

Солнечный световой столб

Наблюдался 16 января 2010 года в Липецке, перед самым заходом Солнца
Температура 19 градусов мороза

Солнечный световой столб это оптическое явление, которое представляет собой полосы света, идущие вертикально вверх от Солнца! Чаще всего световые столбы можно наблюдать при заходе или восходе Солнца
Световые столбы бывают видны в тёмное время суток и от других ярких объектов, например, от фонарей
Световой столб возникает, когда солнечный свет отражается от поверхностей мельчайших ледяных кристаллов, представляющих собой ледяные пластинки или стержни с шестиугольным сечением, взвешенных в воздухе. Такие кристаллы образуются в высоких перистых облаках, наиболее часто в перисто-слоистых. При низких температурах подобные кристаллы также могут образовываться и в более низких слоях атмосферы. Поэтому, световые столбы чаще наблюдаются в холодное время года. При формировании светового столба свет отражается либо от верхней или нижней поверхности ледяной пластинки, либо от торцов или граней ледяного стержня
В редких случаях световой столб может сопровождаться так называемым паргелическим кругом. Он представляет собой светлую полосу, которая видна на небе на той же высоте, что и Солнце. При благоприятных условиях она составляет замкнутый круг, проходящий через Солнце и ложные Солнца

Гало это преломление и отражение света в ледяных кристалликах облаков верхнего яруса; представляют собой светлые или радужные круги вокруг Солнца или Луны
Гало часто наблюдаются в передней части циклонов, в перисто-слоистых облаках их тёплого фронта, и поэтому могут служить признаком их приближения
Как правило, гало возникают как круги радиусом 22 или 46°, центры которых совпадают с центром солнечного (или лунного) диска. Круги слабо окрашены в радужные цвета (красный внутри)
Окрашенные гало объясняются преломлением света в шестигранных призматических кристаллах ледяных облаков, неокрашенные (бесцветные) формы - отражением света от граней кристаллов. Разнообразие форм гало зависит в основном от типов и движения кристаллов, от ориентации их осей в пространстве, а также от высоты Солнца
Гало бывают около 100 различных видов

Круговое гало

В этот день дул крепкий юго-восточный ветер, 11 метров в секунду, с сильными порывами, позёмок. С утра облачно с прояснениями, облака низкие, рваные, просвечивающиеся разных форм быстро несутся по небу. С 11 до 12 часов наблюдалось гало, причём в 11.52 оно стало круговым с двумя яркими участками по бокам, паргелиями

Затем от него остался небольшой верхний участок
Чуть позже, около 13 часов над ним появился яркий второй участок!
Гало стало двойным!

Двойное гало

Верхнее гало быстро увеличивало свою яркость!

Зенитная дуга

И вскоре стала видна вот такая яркая зенитная дуга:

Улыбка Солнца

13 марта 2010 года в Липецке наблюдалось красивое полное 22* гало!
В этот день с утра пасмурно, слабый снег до 13 часов
С 11 часов через сплошную слоистую облачность просвечивало Солнце!
С 14.11 до 15.34 наблюдалось круговое гало средней яркости:

Мартовское гало

Гало над соснами

С 15 часов начались прояснения, появились высококучевые облака и яркие фрагменты перистых
В 17.44 небо стало совершенно ясным, светло-голубого цвета