Необыкновенное и грозное в природе
Шрифт:
Сейчас-то люди хорошо знают, что такое радуга, почему она появляется на небе и имеет форму дуги. Но когда делались первые попытки понять истинные причины этого явления, церковники всячески преследовали исследователей и жестоко их карали.
В XVII веке церковники, узнав, что итальянец Антонио Доминико ставит опыты, в которых ему «помогает сам дьявол», предали его проклятию, отлучили от церкви и заточили в тюрьму. Более того, они судили и приговорили Доминико к смертной казни путем сожжения на костре. Ученый не выдержал тягот тюремной жизни и умер. Но злобные служители культа даже мертвым не оставили его в покое: они сожгли
Так жестоко расправлялась инквизиция со всеми «еретиками», к числу которых в первую очередь относились ученые-естествоиспытатели.
И все равно нашлись люди, продолжавшие дело, начатое Антонио Доминико. Чешский ученый Марк Марци, наблюдая, как солнечный луч проходит через стекла, обнаружил, что он разделяется на разные цвета. Француз Декарт теоретически пытался доказать, что радуга возникает в результате преломления солнечных лучей в капельках воды.
Но только гениальному физику Ньютону удалось постичь тайну радуги.
Как часто бывает, на это открытие натолкнула Ньютона чистая случайность. Как-то однажды летом 1666 года ученый уснул среди белого дня, сидя в кресле. Чтобы не нарушать покоя уставшего человека, снаружи потихоньку прикрыли ставни.
Подкрепленный недолгим сном, ученый открыл глаза и увидел светлый солнечный лучик, пробивавшийся через маленькое круглое отверстие в ставне. Расширяясь, он вырисовывал на противоположной стенке светлое пятнышко. Ньютон в то время много и упорно работал с оптическими приборами, изобретал новые, усовершенствовал старые. Его стол был загружен различными предметами и приборами. Тут теснились реторты, колбы, стеклянные трубки, призмы, линзы и много всякой всячины.
Что надоумило ученого поставить на пути светового луча трехгранную призму? Догадка, научное предвидение, простая случайность? Никто этого не знает. Но он сделал так и был поражен тем, что увидел.
А увидел он, как световой солнечный луч, пройдя через призму, преломился, изменил направление и ниже места, куда до этого падал светлым кружком, образовал целую гамму цветов.
Снова и снова ученый заставлял луч проходить через призму. И каждый раз видел, как он раздроблялся на разноцветные полоски, располагавшиеся в строгой последовательности.
Самое верхнее место занимала красная полоска, за ней следовала оранжевая, затем желтая, зеленая, голубая и, наконец, фиолетовая. Всю эту стройную систему цветов Ньютон назвал спектром.
Почему он выбрал такое слово? Да потому, что на экране он наблюдал чудесный цветной призрак, о существовании которого никто ранее не знал. Пожалуй, более удачного названия и подобрать невозможно, ибо латинское слово «спектрум» и означает видение, призрак. По-научному же этот процесс называется дисперсией света.
Так люди узнали о том, что белый солнечный луч состоит из семи основных цветов. А чтобы проверить это, Ньютон за первой линзой ставил другую, такую же, но только перевертывал ее вершиной вниз. И тогда цветные лучи, войдя во вторую линзу, опять преломлялись и складывались вместе, снова образуя общий белый луч.
Все эти опыты вы сможете успешно проделать сами; найти подходящие трехгранные линзы особого труда не составит.
И еще одно пояснение к вопросу, почему лучи располагаются
Теперь уже совсем нетрудно понять, что радуга — это тоже солнечные лучи, преобразованные в спектр.
— Позвольте, — вправе вы сказать, — но ведь на небе нет никаких стеклянных линз! Почему же тогда солнечные лучи раскладываются в спектр?
Дело в том, что роль стеклянных линз с успехом заменяют дождевые капли и ледяные кристаллики, но только процесс преломления лучей в них имеет сложный характер. Вот как он происходит.
Солнечный луч, войдя в каплю, меняет направление, но, дойдя до противоположной внутренней поверхности, отражается и, снова преломившись, выходит из капли. При этом белый луч распадается на цветные. Но от каждой капли мы сможем увидеть лишь один какой-нибудь цветной лучик, остальные, рассеявшись, пойдут выше или ниже глаза наблюдателя. Верхние капли пошлют красные лучики; от капель, которые находятся несколько ниже, будут отражены оранжевые, от еще ниже расположенных капель — желтые и так далее, и, наконец, нижние капли дадут фиолетовые цвета. Отраженные лучики соседних капель сливаются и образуют общую цветную полосу. Но поскольку капель великое множество и находятся они на разной высоте, то мы и созерцаем сразу большую гамму цветов в виде хорошо обозначенных полос.
Но тут следует оговориться. Наблюдателю видны цветные лучики, идущие от тех капель, которые располагаются по окружности на равном расстоянии от него и от солнца. Этим, в частности, объясняется форма радуги в виде дуги. Когда Солнце стоит высоко на небе, величина дуги у радуги меньше, при низком положении светила радуга занимает больше места на небосводе. Если взлететь на самолете высоко над землей, можно увидеть изумительное по своей красоте зрелище — не дугу, а полный круг радуги. Его не раз наблюдали люди, поднимавшиеся ввысь на воздушных шарах и самолетах.
Вы видели радугу много раз и, конечно, обратили внимание на то, что она иногда бывает очень яркой, а другой раз какой-то тусклой и даже едва заметной. Это тоже имеет свои причины.
Если дождевые капли крупные, диаметром в 1–2 миллиметра, то на небе видна очень яркая радуга: в ней особенно четко выделяются красная, фиолетовая и голубая дуги.
Когда капли по своим размерам значительно меньше, например от 0,2 до 0,3 миллиметра, то радуга утрачивает яркость красной дуги, ее не видно или почти не заметно.
А что «произойдет, если капельки будут еще меньше, скажем, от 0,08 до 0,1 миллиметра? В этом случае мы увидим бледную радугу с хорошо видимой лишь фиолетовой полосой.
Капельки-крошки, диаметр которых не превышает 0,05 миллиметра, не могут посылать четкие цветовые сигналы, и если яркие лучи освещают их скопления, тогда видна… белая радуга.
Может быть, вам приходилось когда-нибудь видеть белую радугу? Она возникает, например, если ослепительный луч автомобильной фары прорезает впереди дымку или туман. Белую радугу приходилось видеть во время сильных морозов, когда мельчайшие капельки воды находились в воздухе в переохлажденном состоянии.