Ареолы — оптические явления в атмосфере¶

Ареол (от лат. areola — «маленькое пространство», уменьшительное от area — «площадь, пространство») — оптическое явление в атмосфере, заключающееся в появлении светлого диска или кольца вокруг солнечного или лунного диска, а также вокруг других источников света. Ареолы относятся к классу гало и возникают в результате дифракции света на мелких каплях облаков или взвешенных частицах аэрозоля. В отличие от истинных гало, формируемых преломлением и отражением света в кристаллах льда, ареолы имеют более размытый вид и лишены чёткой радужной окраски.

¶Физическая природа

Основной механизм образования ареола — дифракция света на однородных по размеру мелких частицах. Когда световой поток проходит сквозь слой тумана, облака или аэрозольный слой, волны огибают капли и интерферируют друг с другом, формируя на небесной сфере концентрические светлые зоны. Теория Френеля описывает это явление: интенсивность света в зависимости от углового расстояния от источника определяется формулой дифракции на круглом непрозрачном диске или на круглом отверстии.

Радиус ареола обратно пропорционален размеру частиц. Чем мельче капли или пылинки, тем шире световой ореол. При очень мелких частицах (менее 5 мкм) ареол может занимать значительную часть неба, придавая небу молочный оттенок. Крупные капли дают узкий, яркий ареол, плотно прилегающий к диску светила.

¶Виды ареолов

По происхождению и внешнему виду различают несколько типов:

• Первичный ареол — светлое кольцо или гало вокруг Солнца или Луны, обычно белого или желтоватого цвета, иногда с едва заметной радужной каймой. Наиболее частое атмосферное оптическое явление в умеренных широтах.
• Вторичный ареол — более слабое кольцо, расположенное на большем угловом расстоянии от светила. Встречается реже и требует более однородного по размеру аэрозоля.
• Лунный ареол — ареол вокруг Луны, как правило, крупнее солнечного, поскольку ночью лучше видны слабые дифракционные кольца.
• Ареол вокруг звёзд и планет — наблюдается при ясном небе в виде слабого ореола вокруг ярких звёзд; в городах усилен световым загрязнением.
• Городской (антропогенный) ареол — свечение неба вокруг населённого пункта, вызванное отражением уличного освещения от аэрозольных частиц и молекул воздуха. Явление лежит в основе проблемы светового загрязнения.

¶Условия наблюдения

Ареолы наиболее заметны при наличии в атмосфере слоя перисто-слоистых или тонких слоистых облаков, а также при высокой запылённости воздуха. В засушливых районах, над пустынями и в зоне распространения пылевых бурь ареолы вокруг Солнца наблюдаются особенно часто. После извержений вулканов дисперсная вулканическая пыль, попадающая в стратосферу, формирует мощные ареолы, сохраняющиеся в течение нескольких лет и окрашивающие закаты в насыщенные красные тона.

Для наблюдения ареола не требуется специального оборудования, однако прямой взгляд на Солнце опасен для зрения — фиксировать явление следует косвенно или через специальные фильтры.

¶Отличие от других явлений

Ареолы часто путают с гало. Основные различия:

¶Ареолы в других областях

Термин «ареол» используется и вне атмосферной оптики. В астрономии ареолом называют светлую область вокруг звёздного скопления или галактики, а также светлые кольца вокруг ударных кратеров на поверхности Луны и планет. В медицине ареола — пигментированная область вокруг соска молочной железы или вокруг патологического очага на коже. В ботанике ареола — участок на поверхности кактусов, из которого растут колючки, волоски или цветки.

¶Интересные факты

• Ареол вокруг Луны иногда называют «водяным знаком неба» — по нему народные приметы предсказывали приближение дождя, что согласуется с современными данными: ареол возникает при повышенной влажности и наличии тонких облаков.
• После извержения вулкана Пинатубо (Филиппины, 1991 год) стратосферная пыль вызвала появление ареолов, наблюдавшихся по всему земному шару в течение двух лет.
• Ареолы вокруг ярких звёзд в городах усиливают общее свечение неба, что ухудшает условия астрономических наблюдений.

¶Источники

• Фёдоров В. П. Атмосферные оптические явления. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988.
• Минин С. Ф. Оптика атмосферных гало. — Л.: Гидрометеоиздат, 1975.
• Гуревич Л. С. Цвет и яркость неба. — Л.: Гидрометеоиздат, 1966.
• Lee R. L. Aureoles around the Sun // Applied Optics. — 1980.
• Ризниченко Ю. С. Курс атмосферной оптики. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 2013.