Огненная радуга: как перистое облако превратилось в полосу пламени

Полоса облаков посреди синего неба горит оранжевым сверху и зеленым снизу — так, будто кто-то поджег перистую вуаль. Никакого огня здесь нет, как нет и радуги в привычном смысле. Перед нами окологоризонтальная дуга — одно из самых эффектных и при этом самых капризных гало, которое видно далеко не с любой широты и далеко не в любой час.

Что такое огненная радуга

«Огненная радуга» — народное прозвище, прижившееся из-за формы и цвета: полоса действительно похожа на язык пламени, растекшийся вдоль облака. Научное название — окологоризонтальная (или округло-горизонтальная) дуга. Это разновидность гало, то есть светового эффекта, который создают не капли воды, а кристаллики льда.

Перистые облака, на которых вспыхивает дуга, плавают на высоте 6–12 километров, где даже летом держится сильный мороз. Состоят они целиком из ледяных пластинок — крошечных шестиугольных «монеток» толщиной в доли миллиметра. На снимке видна разновидность cirrus fibratus, волокнистые перистые: тонкие, растянутые в нити полосы без плотных сгустков.

Почему огненная радуга — это не радуга

Настоящая радуга рождается в дождевых каплях и всегда находится в противоположной от Солнца стороне неба: чтобы ее увидеть, нужно повернуться к светилу спиной. Окологоризонтальная дуга ведет себя ровно наоборот — она появляется в той же стороне, что и Солнце, примерно на 46 градусов ниже него, и тянется строго параллельно горизонту.

Отличается и порядок красок. У радуги красный цвет снаружи дуги, у огненной — сверху, ближе к Солнцу, а зеленый и фиолетовый уходят вниз. Именно этот перевернутый по отношению к привычному градиент и выдает гало.

Как ледяные кристаллы работают призмой

Каждая ледяная пластинка в перистом облаке — шестиугольник с двумя большими плоскими гранями (верх и низ) и шестью узкими боковыми. Пока пластинка медленно оседает в спокойном воздухе, сопротивление воздуха разворачивает ее горизонтально, как лист бумаги, падающий плашмя. Так ведут себя миллионы кристаллов сразу.

Солнечный луч входит в вертикальную боковую грань такой пластинки и выходит через нижнюю горизонтальную. Угол между этими гранями — 90 градусов, и лед в этой геометрии работает как классическая стеклянная призма: разные цвета отклоняются по-разному, белый свет разбирается на спектр. Поскольку кристаллы ориентированы одинаково, все они отправляют свет в одну и ту же сторону — и разрозненные микроскопические вспышки складываются в сплошную яркую ленту.

Стоит турбулентности перемешать облако и сбить пластинки с горизонтали — эффект гаснет мгновенно.

Почему нужно Солнце выше 58 градусов

Геометрия призмы с прямым углом накладывает жесткое условие: если Солнце стоит слишком низко, луч, вошедший в боковую грань, не выходит наружу, а испытывает полное внутреннее отражение. Пороговое значение — 58 градусов над горизонтом. Ниже — дуги не будет вовсе; выше — она становится ярче и насыщеннее, максимум приходится на высоту около 68 градусов.

Это условие и делает явление таким редким. В умеренных широтах Солнце поднимается настолько высоко только в узкое окно около полудня и только в летние месяцы.

Где в России можно увидеть огненную радугу

Максимальная возможная высота Солнца считается просто: 90 градусов минус широта места плюс 23,4 градуса (наклон земной оси). Отсюда следует, что порог в 58 градусов достижим примерно до 55,5 градуса северной широты — и то в единственный день года, в момент летнего солнцестояния.

Практический расклад такой:

• Санкт-Петербург, Екатеринбург, Новосибирск: Солнце никогда не поднимается достаточно высоко, огненная радуга невозможна в принципе.
• Москва (55,75 градуса): формально не хватает буквально пары градусов — в июне светило достает примерно до 57,7.
• Воронеж, Волгоград, Ростов-на-Дону, Краснодар, Сочи: явление реально, окно наблюдений расширяется с конца весны до начала осени, вокруг местного полудня.

Западная Вирджиния, где снят кадр, лежит примерно на 39 градусе северной широты — там подходящая высота Солнца держится по несколько часов в день на протяжении полугода. Неудивительно, что американские наблюдатели ловят огненные радуги заметно чаще европейских.

Как не спутать с другими явлениями

Радужные разводы в облаках чаще всего оказываются иризацией — там свет преломляется не в кристаллах, а на мелких водяных каплях. Иризация дает пятнистые, перламутровые переливы у самого края облака и почти всегда держится рядом с Солнцем; окологоризонтальная дуга — это ровная протяженная полоса с четким порядком цветов.

Есть и «зеркальный близнец» окологоризонтальной дуги — околозенитная дуга. Она возникает на тех же самых пластинчатых кристаллах, но при обратном ходе луча: свет входит сверху и выходит через боковую грань. Появляется она, когда Солнце ниже 32 градусов, висит высоко над светилом и выглядит как перевернутая улыбкой вверх радуга с красным краем снизу.