Дифракция на случайных неоднородностях атмосферы

При изучении Дифракции было выяснено, что дифракционная картина, создаваемая системой периодически расположенных одинаковых объектов (например, решеткой), определяется произведением двух множителей: один из них учитывает влияние единичного объекта, создающего - дифракцию, другой-— их совместное действие (уравнение 4.10). При этом последний сомножитель в направлениях максимума света пропорционален квадрату числа дифрагирующих объектов. Можно показать, что если объекты, создающие дифракцию, расположены хаотически, то этот сомножитель (в направлениях на максимумы света), окажется пропорциональным числу объектов. Поэтому при прохождении световой волны от Луны через хаотически расположенные многочисленные микроскопические кристаллы льда, иногда появляющиеся в верхних слоях атмосферы, создается достаточно яркая дифракционная картина, состоящая из цветных колец, окружающих светило (венцы). В земных условиях подобную же картину можно наблюдать, рассматривая удаленный светильник через запотевшее стекло или через стеклянную пластину, покрытую слоем мелкого порошка (ликоподий, детская присыпка). Из-за неполной однородности дифрагирующих объектов дифракционные кольца получаются обычно размытыми.

Рис. 6.3

Если же микрокристаллы оказываются более однородными (что, конечно, бывает реже), то наблюдаются более красивые явления, например образование вокруг Солнца или Луны четких колец вполне определенного радиуса (22°) — так называемое гало. При этом внутренний край кольца бывает красным, наружный почти белым. Если кристаллы льда имеют форму, изображенную на рисунке 6.4 (правильный шестиугольник), и падают в атмосфере, причем направление их движения совпадает с осью кристалла, то свет, преломленный на грани 1, может выйти через грань 3 (призма с преломляющим углом 60°), причем угол наименьшего отклонения для такого случая (согласно Б.7) равен 22°, так как показатель преломления льда близок к 1,3. Кроме того, следует иметь в виду, что в направлении наименьшего отклонения призмы пропускают наибольшее количество света, чем и объясняется образование гало на фоне более слабого света, прошедшего через кристаллы в других направлениях. Более детальное рассмотрение позволяет понять и еще реже наблюдающиеся явления образования ложных солнц и др.

Рис. 6.4

Рис. 6.5

Рис.6.6