Сумрак как оптическое явление¶

Сумрак — состояние освещённости земной поверхности и нижних слоёв атмосферы, при котором естественный свет Солнца ослаблен настолько, что предметы теряют отчётливые очертания, но полная темнота ещё не наступает. Возникает в периоды между закатом и ночью, а также между ночью и восходом, когда Солнце находится ниже линии горизонта, но продолжает подсвечивать верхние слои атмосферы. Сумрак занимает промежуточное положение между днём и ночью и является предметом изучения астрономии, метеорологии, физиологии зрения, а также устойчивым культурным и художественным образом.

¶Физическая природа

Свечение сумрака имеет рассеянный характер. Прямые солнечные лучи в это время не достигают наблюдателя, поскольку Земля заслоняет их; свет попадает в нижние слои атмосферы после многократного рассеяния на молекулах газов, аэрозолях и облаках. Основной вклад вносит рэлеевское рассеяние, из-за которого коротковолновые (синие) составляющие спектра рассеиваются сильнее длинноволновых. Этим объясняется характерная смена окраски неба: от золотисто-оранжевых тонов у горизонта вскоре после заката до глубоких синих и фиолетовых оттенков.

Интенсивность сумрачного света зависит от высоты Солнца над горизонтом, прозрачности атмосферы, наличия облачности, высоты местности и времени года. В высоких широтах продолжительность сумрака существенно больше, чем в тропиках, а вблизи полярных кругов возможны периоды, когда сумрак длится всю ночь (так называемые белые ночи).

¶Гражданский, навигационный и астрономический сумрак

В астрономии и навигации принята классификация сумрака по углу погружения Солнца под горизонт:

После достижения угла −18° наступает астрономическая ночь (в отсутствие других источников света, например Луны или городского освещения). Указанные границы условны и зависят от чувствительности приборов и состояния атмосферы.

¶Сумрак и зрение

В сумерках человеческий глаз переходит от колбочкового (цветового) зрения к палочковому (ахроматическому). Этот переход называют мезопическим зрением. В условиях слабой освещённости снижается острота зрения и способность различать цвета: синие и зелёные оттенки воспринимаются лучше красных, что связано со смещением спектральной чувствительности (эффект Пуркине). Именно поэтому в сумерках предметы кажутся обесцвеченными, а их контуры — размытыми.

Адаптация глаза к темноте занимает от нескольких минут до получаса; резкий переход из ярко освещённого помещения в сумрак вызывает временную потерю ориентации.

¶Сумрак в культуре и искусстве

Сумерки — устойчивый мотив в литературе, живописи и музыке. В русской поэзии и прозе они часто символизируют переходное, пограничное состояние — между явью и сном, ясностью и неопределённостью. Художники-пейзажисты использовали сумеречное освещение для передачи настроения и глубины пространства; характерны в этом отношении работы мастеров романтизма и импрессионизма.

В музыке и кинематографе сумрак нередко служит средством создания напряжённой или меланхолической атмосферы. Слово вошло в устойчивые выражения: «сумерки богов» (перевод немецкого Götterdämmerung) обозначает гибель или закат могущественных сил.

¶Сумрак в быту и технике

Практическое значение сумрака связано с организацией освещения, безопасностью движения и режимом труда. В сумерках возрастает число дорожно-транспортных происшествий из-за ухудшения видимости, поэтому правила дорожного движения предписывают включать габаритные огни и фары. В фотографии и видеосъёмке сумерки создают сложные условия из-за низкой освещённости и высокого контраста; для съёмки применяют длинные выдержки, светосильную оптику и повышение светочувствительности.

Существуют приборы ночного видения, работающие в инфракрасном диапазоне, которые позволяют наблюдать объекты в условиях, когда невооружённый глаз различает лишь силуэты.

¶Полярные и белые ночи

В городах, расположенных в высоких широтах, — Санкт-Петербурге, Мурманске, Архангельске, Петрозаводске — период белых ночей приходится на конец весны и начало лета. В это время Солнце ненадолго заходит за горизонт, и гражданский сумрак продолжается практически всю ночь. Явление привлекает туристов и отражено в городской культуре, в частности в петербургской традиции праздника «Алые паруса».

За полярным кругом наблюдается полярная ночь, в течение которой Солнце не поднимается над горизонтом; её освещённость определяется главным образом астрономическим и навигационным сумраком, а также Луной и искусственными источниками света.

¶Измерение и наблюдения

Для количественной оценки освещённости в сумерках используют люксметры, измеряющие световой поток. Астрономы учитывают сумрак при планировании наблюдений: слабые объекты доступны только после наступления астрономической ночи. Яркость сумеречного неба зависит также от городского светового загрязнения, которое в крупных населённых пунктах может полностью исключить возможность астрономических наблюдений даже в тёмное время суток.

Метеорологические службы публикуют таблицы времени наступления гражданских, навигационных и астрономических сумерек для конкретных координат и дат, что важно для авиации, мореплавания и планирования работ на открытом воздухе.

Источники: астрономические справочники и учебники по общей астрономии; руководства по навигации; материалы по физиологии зрения; энциклопедические словари русского языка; публикации по световому загрязнению и метеорологии.