Я демонструю цей дослід на лекції, використовуючи світло червоного, а також зеленого лазера. Це дуже ефектно. Студенти помічають, що зелене й червоне світло утворюють дуже схожий малюнок, хіба що у випадку із зеленим світлом яскраві й темні плями розташовані дещо ближче. Відстань між ними залежить від кольору світла, а отже, від довжини хвилі (більше про довжину хвилі я розповім у наступному розділі).
Учені століттями сперечалися, із чого складається світло — з частинок або хвиль, і цей експеримент дозволив дійти приголомшливого й неспростовного висновку, що світло — це хвиля. Тепер нам відомо, що світло може поводитися і як частинка, і як хвиля, але до цього неймовірного висновку наука прийде тільки через століття, коли з’явиться квантова механіка. Зараз ми не заглиблюватимемося в це.
Повернемося до додаткових веселок. Ті темні та яскраві смуги виникають саме через інтерференцію світлових хвиль. Це явище дуже чітко виражене, коли діаметр крапель становить близько 0,5 міліметра. Ви можете побачити фотографію додаткової веселки у вклейці, а інші знімки на сайті: atoptics.co.uk/rainbows/supdrsz.htm.
Інтерференція створює ще разючіший ефект, коли діаметр краплі менше ніж 40 мікрон (0,04 міліметра). У таких випадках промені різних кольорів так сильно розсіюються, що їхні хвилі повністю накладаються. Кольори змішуються, і веселка стає білою. На білій веселці часто видно одну чи дві темні смуги (додаткові веселки). Білі веселки надзвичайно рідкісні, особисто я їх ніколи не бачив. У середині 1970-х мій студент Карл Вельс надіслав мені світлини кількох прекрасних білих веселок. Він фотографував їх улітку о другій ночі (саме так) із Крижаного острова Флетчера — великого плавучого айсберга завбільшки приблизно 5 на 11 кілометрів. Тоді він перебував приблизно за 490 кілометрів від Північного полюса. Прекрасну фотографію білої веселки ви можете роздивитися у вклейці.
Також білі веселки можна побачити в тумані, який складається з надзвичайно крихітних краплинок води. Часом білі туманні веселки важко розгледіти. Ви, можливо, безліч разів їх бачили, навіть не здогадуючись про це. Зазвичай вони з’являються, коли туман не дуже густий і тому пропускає сонячне світло. Рано-вранці на березі річки або в гавані, коли сонце ще низько і часто стоїть туман, я полюю на туманні веселки і спостерігав їх неодноразово.
Інколи туманну веселку можна створити за допомогою фар машини. Якщо ви в дорозі й навколо вас збирається вечірній туман, пошукайте місце, де можна безпечно припаркуватися. Або якщо туман застав вас удома, розверніть машину до туману та ввімкніть фари. Потім відійдіть від машини й подивіться на місце в тумані, куди падає світло фар. Якщо пощастить, ви, можливо, побачите туманну веселку. З нею темрява туманної ночі стає ще більш моторошною. Ви можете побачити, що відбулося, коли один хлопець випадково помітив туманну веселку від фар своєї машини: cutt.ly/VtLwHe. Помітили темні смуги в білих дугах?
Розмір крапель і хвильова природа світла пояснюють ще одне надзвичайно гарне оптичне явище, яке прикрашає небеса, — глорії. Найкраще їх видно з літака, що летить понад хмарами. Спробуйте їх пошукати — повірте, воно того варте. Для цього ви, звісно, маєте сидіти біля вікна, але не над крилами, які затуляють усе, що внизу. Вам слід переконатися, що сонце з протилежного боку від вашого місця, тому зверніть увагу на час польоту і напрямок рейсу. Якщо з вікна видно сонце, експеримент завершено. (Тут я змушений попросити вас узяти це на віру: щоб дати переконливе пояснення, потрібно здійснити багато дуже складних обчислень). Якщо дотримано всіх умов, спробуйте вирахувати розташування антисонячної точки й подивіться вниз на неї. Може, вам поталанить, і ви побачите у хмарах кольорові кільця, а якщо літак перебуває не надто високо над хмарами — то, можливо, навіть глорію навколо тіні літака. Діаметр глорії може варіюватися від кількох до приблизно 20 градусів. Що дрібніші краплі, то більші глорії.
Я зробив багато фотографій глорій, до того ж на деяких чітко видно тінь мого літака, і найцікавіше те, що місце розташування мого крісла збігається із центром глорії — антисонячною точкою. Одна з моїх фотографій увійшла в цю книжку.
Глорії можна побачити в найрізноманітніших місцях, не лише з вікна літака. Їх часто спостерігають мандрівники, коли дивляться згори на імлисту долину, стоячи спиною до сонця. У таких випадках стає трохи страхітливо. Туристи бачать на поверхні туману власну тінь, оточену глорією, а часом кількома кольоровими кільцями, і це схоже на якусь примару. Таке явище також відоме як Брокенський привид — за назвою піка в Німеччині, де його бачать найчастіше. Глорії навколо людських тіней так схожі на німби святих, а самі фігури мають такий потойбічний вигляд, що ви не здивуєтеся, що англійське слово «glory» серед іншого означає сяйво у формі круга навколо голови або над головою. У Китаї глорію називають «світло Будди».
Якось я зробив чудове фото власної тіні в оточенні глорії, яке я називаю образом святого Волтера. Багато років тому мої друзі-астрономи з Радянського Союзу запросили мене попрацювати з їхнім шестиметровим телескопом на Кавказі. На той час це був найбільший телескоп у світі. Погода стояла просто жахлива й зовсім не сприяла спостереженням. Поки я був там, щодня приблизно о пів на шосту вечора з долини здіймалася стіна туману, що повністю вкривала телескоп. Цілком і повністю. За весь час ми так і не змогли поспостерігати за небом. У вклейці є фотографія, де зображено, як піднімається цей туман. З розмов з астрономами я довідався, що тумани там — дуже часте явище. І я запитав: «Чому тоді встановили тут телескоп?». Мені відповіли, що його збудували на цьому місці, бо так захотіла дружина одного партійного чиновника, і це не обговорювалося. Я ледь не впав зі стільця.
Хай там як, за кілька днів мені спало на думку, що, можливо, я зможу зробити пречудові кадри. Щодня, коли починав заповзати туман із долини на сході, сонце на заході було ще досить яскравим — ідеальні передумови для глорії. Тому наступного дня я взяв із собою в обсерваторію фотоапарат, трохи нервуючись, що туман відмовиться від співпраці зі мною. Але, як і слід було чекати, все оповилося туманом, сонце ще світило, а я стояв до нього спиною. Я чекав і чекав, аж тут — бац! — навколо моєї тіні з’явилася глорія, і я зробив фото. Мене брала нетерплячка швидше проявити плівку — це було ще в доцифрову добу — справа варта заходу! Моя тінь довга й примарна, а тінь фотоапарата — у центрі кілець розкішної глорії. Ви можете побачити цю фотографію у вклейці.
Щоб побачити ореол навколо власної голови, не обов’язково їхати в таке екзотичне місце. Якщо сонячної ранкової години подивитися на свою тінь на вкритій росою траві (звісно, коли сонце точно за спиною), часто можна побачити те, що німецькою називається Heiligenschein, буквально — «священне світло»: сяйво навколо тіні голови. (Воно не різнокольорове — це не глорія). Такий ефект створюють краплини роси, які відбивають сонячне світло. Якщо ви спробуєте — а я сподіваюся, що так, — їх простіше знайти, ніж глорію. Рано-вранці сонце ще низько, тому ваша тінь буде доволі довга й дуже нагадуватиме витягнуті, увінчані німбами фігури святих на середньовічних картинах.
Багато різних видів веселок і німбів можуть заскочити вас зненацька в найнесподіваніших місцях. Мій улюблений випадок стався якось сонячного дня в червні 2004 року (я пам’ятаю, що це було літнє сонцестояння — 21 червня), коли я відвідував музей deCordova в Лінкольні, штат Массачусетс, разом із С’юзан (яка тоді ще не була моєю дружиною), сином і його дівчиною. Ми йшли територією музею до входу, коли мене гукнув син. Перед нами на землі була приголомшлива, барвиста веселка, що утворювала майже повне коло. (Оскільки було сонцестояння, сонце піднялося на максимальну висоту для Бостона — приблизно 70 градусів над горизонтом). Це було фантастично!
