Лунная радуга как оптическое явление¶

Лунная радуга — редкое оптическое атмосферное явление, представляющее собой радугу, образованную светом Луны, а не Солнца. По своей физической природе она аналогична обычной солнечной радуге: возникает в результате преломления, отражения и дисперсии света в каплях воды, взвешенных в атмосфере. Отличие состоит в источнике света и, как следствие, в низкой яркости и слабой цветовой насыщенности наблюдаемой картины.

¶Физическая природа

Радуга формируется, когда свет проходит через множество сферических капель дождя или тумана. Внутри капли луч испытывает преломление на входе, внутреннее отражение от задней стенки и повторное преломление на выходе. Поскольку показатель преломления воды зависит от длины волны, разные цвета отклоняются на разные углы, что и даёт спектральное разложение. Максимальная концентрация вышедших лучей наблюдается под углом около 42° к направлению на источник света — это главная радуга; вторичная, более слабая, образуется при двух внутренних отражениях и располагается под углом около 51°.

Для лунной радуги источником служит отражённый Луной солнечный свет. Его интенсивность в сотни тысяч раз меньше прямого солнечного, поэтому явление почти всегда выглядит бледным, бесцветным или слабоокрашенным. Цвета удаётся различить лишь при яркой полной Луне, в отсутствие иных источников засветки и при высокой прозрачности воздуха.

¶Условия наблюдения

Лунная радуга требует совпадения нескольких условий:

• Луна должна быть яркой — в фазе, близкой к полной, и достаточно высоко над горизонтом.
• В атмосфере должны присутствовать капли воды: чаще всего это дождь, но явление отмечают и у водопадов, и вблизи мощных источников водяной пыли.
• Небо должно быть тёмным, а посторонняя засветка — минимальной, иначе слабый свет радуги теряется на фоне.
• Наблюдатель должен находиться между Луной и областью капель, спиной к источнику света.

Из-за низкой яркости человеческий глаз плохо различает цвета: палочковое зрение, работающее в сумерках, не передаёт оттенки, поэтому радуга воспринимается серовато-белой. На длинных выдержках фотокамеры цветной спектр проявляется отчётливее, чем при визуальном наблюдении.

¶Отличия от солнечной радуги

Геометрия обеих радуг одинакова: угловые радиусы главной и вторичной дуг совпадают, поскольку определяются свойствами воды, а не источником света.

¶Распространённость и наблюдения

Лунные радуги наблюдаются реже солнечных прежде всего потому, что для их появления нужны одновременно яркая Луна и дождевые капли. Наиболее благоприятны для наблюдения районы с частыми ночными осадками, крупные водопады и морское побережье с волнением, поднимающим водяную пыль. В литературе и метеорологических отчётах такие случаи фиксировались неоднократно, однако систематических статистических данных о частоте явления мало из-за сложности его регистрации.

¶Культурное и историческое значение

В мифологиях разных народов радуга связывалась с небесными знамениями, мостами между мирами и предвестниками перемен. Ночная, лунная радуга из-за своей редкости и бледности нередко наделялась особым, таинственным смыслом. В европейской традиции её иногда называли «радугой духов» или приписывали ей связь с ночными божествами. В русском фольклоре устойчивого отдельного названия для лунной радуги не сложилось, что отражает её редкость и слабую различимость.

¶Научное и прикладное значение

Как объект изучения лунная радуга интересует прежде всего оптику атмосферы и метеорологию: она служит естественной иллюстрацией законов преломления и дисперсии в условиях слабого освещения. Кроме того, явление используется в фотографии и в исследованиях зрительного восприятия — в частности, при изучении работы палочкового и колбочкового зрения при низкой освещённости. Наблюдения лунных радуг помогают оценивать оптические свойства атмосферы: размер капель, их распределение и прозрачность воздуха.

¶Сходные явления

К близким оптическим феноменам относятся гало — кольца и дуги вокруг Луны и Солнца, возникающие при преломлении света в ледяных кристаллах, а также венцы, образующиеся при дифракции света на мелких каплях и пылинках. В отличие от радуги, гало и венцы не требуют дождя и формируются в облаках иной структуры. Лунные гало наблюдаются заметно чаще лунной радуги, поскольку ледяные кристаллы в высоких облаках распространены шире, чем дождевые капли в сочетании с яркой Луной.

¶Рекорды и известные случаи

Отдельные наблюдения лунных радуг описаны в метеорологической литературе и зафиксированы на фотографиях, в том числе у крупных водопадов и в прибрежных районах. Из-за редкости явления каждое документированное наблюдение представляет интерес для специалистов. Достоверных количественных рекордов, подобных статистике солнечных радуг, для лунных радуг не существует.

Источники: Метеорологический словарь; учебные курсы по общей и атмосферной оптике; публикации по физике атмосферы и оптическим явлениям; материалы наблюдений любительской и профессиональной метеорологии.