Obshaya kartina sumerechnyh yavlenii

G.V.Rozenberg

Paragraf 2 iz vvedeniya
k knige "Sumerki"
Fizmatgiz, 1963

Pod sumerkami ponimayut ves' kompleks opticheskih yavlenii, sovershayushihsya v atmosfere, kogda Solnce nahoditsya vblizi gorizonta, t. e. v period vremeni, razdelyayushii dnevnye usloviya osvesheniya ot nochi.

Osnovnym faktorom, opredelyayushim hod etih yavlenii, sluzhit rasseyanie solnechnogo sveta v zemnoi atmosfere i svyazannoe s nim oslablenie pryamyh luchei Solnca. Kogda poslednee sklonyaetsya k gorizontu, to put' ego luchei skvoz' atmosferu uvelichivaetsya, i ih yarkost' oslabevaet, chto vedet k umen'sheniyu osveshennosti zemnoi poverhnosti kak pryamym svetom Solnca, tak i svetom, rasseyannym atmosferoi. V dnevnyh usloviyah eta zavisimost' osveshennosti ot vysoty Solnca nad gorizontom nevelika. No kogda Solnce opuskaetsya do 5-10^o nad gorizontom, process ubyvaniya osveshennosti rezko uskoryaetsya. Nastuplenie uskorennogo ubyvaniya osveshennosti i sleduet schitat' nachalom sumerek.

Odnovremenno nachinaet umen'shat'sya i otnositel'naya rol' bystro oslabevayushih pryamyh luchei Solnca v osveshenii zemnoi poverhnosti. Istochnikom osvesheniya vse v bol'shei stepeni stanovitsya atmosfera, pronizyvaemaya luchami zahodyashego Solnca. S momenta zahoda Solnca ona ostaetsya edinstvennym istochnikom sveta. No postepenno ten' Zemli podnimaetsya vyshe, zahvatyvaya vse uvelichivayushuyusya chast' atmosfery. Ee nizhnie sloi, utonuvshie v zemnoi teni, uzhe ne vnosyat svoego vklada v yarkost' neba i rasseyannyi svet postupaet ot vse bolee i bolee vysokih sloev, eshe osveshaemyh pryamymi solnechnymi luchami. A tak kak plotnost' vozduha, a s nei i koefficient rasseyaniya bystro ubyvayut s vysotoi, to solnechnyi svet rasseivaetsya vse slabee, yarkost' neba umen'shaetsya, a vmeste s tem padaet i osveshennost' zemnoi poverhnosti. Pri pogruzhenii Solnca primerno na 10-15^o pod gorizont nachinaet skazyvat'sya uzhe sobstvennoe svechenie vysokih sloev atmosfery i svet zvezd - osveshennost' postepenno priblizhaetsya k nochnoi. Perehod k nochi zavershaetsya obychno pri glubine Solnca 17-19^o pod gorizontom, no inogda, pri povyshennoi zamutnennosti atmosfery, zatyagivaetsya do 22-23^o. Pri etom, kak pravilo, obnaruzhivaetsya slabyi minimum osveshennosti i yarkosti neba pri pogruzhenii Solnca pod gorizont na 20-23^o. Takim obrazom, granicy sumerechnogo perioda sil'no razmyty i sdvigayutsya v zavisimosti ot atmosfernyh uslovii. Dlitel'nost' sumerek opredelyaetsya bystrotoi, s kotoroi Solnce opuskaetsya pod gorizont, t. e. geograficheskoi shirotoi i vremenem goda. V techenie sumerek osveshennost' zemnoi poverhnosti izmenyaetsya pochti v milliard raz - ot W = 10⁵ lk dnem do 10^-4 lk noch'yu.

Osrednennaya zavisimost' osveshennosti (v lyuksah) gorizontal'noi ploshadki .ot zenitnogo rasstoyaniya Solnca.

Na risunke privedena osrednennaya zavisimost' osveshennosti E gorizontal'noi ploshadki ot zenitnogo rasstoyaniya Solnca t. Dannye na risunke otnosyatsya k bezoblachnomu nebu letom. Nalichie snega slegka (v 1,5-2 raza) povyshaet osveshennost' pri bol'shih pogruzheniyah Solnca pod gorizont i pochti ne skazyvaetsya v svetloi chasti sumerek. Gorazdo bolee zametnoe vliyanie na osveshennost' okazyvaet harakter oblachnosti. Kak pravilo, prisutstvie oblakov vyzyvaet umen'shenie osveshennosti poroi (pri pasmurnoi pogode) na poryadok, .odnako pochti ne skazyvaetsya na ee zavisimosti ot pogruzheniya Solnca.

Ishodya iz prakticheskoi potrebnosti ocenivat' usloviya vidimosti v razlichnoe vremya sutok, istoricheski slozhilas' tradiciya razdelyat' sumerki na tri stadii v zavisimosti ot velichiny sumerechnoi osveshennosti (sm. risunok). Naibolee svetlaya chast' sumerek, kogda estestvennoe osveshenie na otkrytom meste obespechivaet vozmozhnost' vypolneniya lyubyh rabot, vklyuchaya chtenie, poluchila nazvanie "grazhdanskih" sumerek. V otnoshenii ustanovleniya ih granicy net polnogo edinoglasiya - etu granicu svyazyvayut s glubinami pogruzheniya Solnca pod gorizont ot 6 do 8^o. Odnako v poslednee vremya bol'shinstvo avtorov sklonyaetsya k pervoi cifre. Zatem nastupayut "morskie", ili "navigacionnye" sumerki, vo vremya kotoryh temnota uzhe skradyvaet melkie detali, no siluety krupnyh ob'ektov, naprimer beregovoi linii, vidny dostatochno otchetlivo. V kachestve ih granic prinimayut ugly pogruzheniya Solnca pod gorizont 6 i 12^o, prichem k koncu morskih sumerek sohranyaetsya vozmozhnost' otchetlivo razlichat' tol'ko liniyu gorizonta. Nakonec, morskie sumerki smenyayutsya "astronomicheskimi", prodolzhayushimisya do pogruzheniya Solnca pod gorizont na 18^o, t. e. do nastupleniya nochi. V etot period usloviya osvesheniya pochti ne otlichayutsya ot nochnyh, no nebo eshe zametno osvesheno, chto prepyatstvuet astronomicheskim izmereniyam. Urovni osveshennosti, sootvetstvuyushie granicam mezhdu razlichnymi stadiyami sumerek, sostavlyayut v srednem 2,5 lk pri ugle pogruzheniya Solnca pod gorizont 1 = 6^o, 6^.10^-3 lk pri 1 = 12^o i 6^.10^-4 lk pri S = 18^o.

Lunnye sumerki

Lunnye sumerki, nastupayushie pri priblizhenii lunnogo diska k gorizontu, vo vsem podobny solnechnym, odnako gorazdo blednee. Yarkost' lunnogo osvesheniya kolebletsya v zavisimosti ot vozrasta Luny mezhdu 10^-9 (pri novolunii) i 2^.10^-8 (pri polnolunii) yarkosti solnechnogo osvesheniya pri odinakovom polozhenii svetil na nebosvode. Takim obrazom, uroven' osveshennosti v polnolunie pri vysokoi Lune sootvetstvuet primerno seredine solnechnyh morskih sumerek, a konec lunnyh astronomicheskih sumerek (opyat'-taki v polnolunie) prakticheski sovpadaet s momentom zahoda Luny. Odnako na yarkosti neba prisutstvie Luny dolzhno skazyvat'sya do ee pogruzheniya pod gorizont (v polnolunie) primerno do 5-7^o.

Izmenenie vida neba v sumerkah

Obratimsya teper' k kartine neba i ee izmeneniyam v processe protekaniya sumerek. Nizhe my podrobno rassmotrim dannye fotometricheskih, spektral'nyh i polyarizacionnyh issledovanii sumerechnogo neba. Zdes' zhe ogranichimsya tol'ko kachestvennoi kartinoi, kotoraya oblegchit nam dal'neishee obsuzhdenie ee detalei.

Priblizhayas' k gorizontu, Solnce ne tol'ko teryaet yarkost', no i nachinaet postepenno menyat' svoi cvet - v ego spektre vo vse vozrastayushei stepeni podavlyaetsya korotkovolnovaya chast'. Sut' etogo yavleniya, kachestvenno ob'yasnennogo eshe v 1840 g. Forbsom, sostoit v tom, chto spektral'naya zavisimost' prozrachnosti atmosfery, voobshe govorya, vozrastayushei s uvelicheniem dliny volny, stanovitsya osobenno oshutimoi, kogda udlinyaetsya put' solnechnyh luchei skvoz' atmosferu. Odnovremenno nachinaet okrashivat'sya i nebo. V okrestnosti Solnca ono priobretaet zheltovatye i oranzhevye tona, a nad protivosolnechnoi chast'yu gorizonta poyavlyaetsya blednaya polosa so slabo vyrazhennoi gammoi cvetov.

K momentu zahoda Solnca, uzhe prinyavshego temno-krasnyi cvet, vdol' solnechnogo gorizonta vytyagivaetsya yarkaya polosa zari, okraska kotoroi izmenyaetsya snizu vverh ot oranzhevo-zheltoi do zelenovato goluboi. Nad nei raskidyvaetsya okrugloe yarkoe pochti neokrashennoe siyanie. V to zhe vremya u protivopolozhnogo gorizonta nachinaet medlenno podnimat'sya sinevato-seryi tusklyi segment teni Zemli, okaimlennyi rozovym poyasom ("Poyas Venery").

Po mere togo kak Solnce opuskaetsya glubzhe pod gorizont, okraska okolosolnechnoi storony neba stanovitsya nasyshennee; u samogo gorizonta nebo gusto krasneet, a u vershiny nadsolnechnogo siyaniya, na vysote 20-25^o nad gorizontom, voznikaet bystro rasplyvayusheesya rozovoe pyatno - tak nazyvaemyi "purpurnyi svet", dostigayushii naibol'shego razvitiya pri glubine Solnca pod gorizontom okolo 4-5^o. Oblaka i vershiny gor zalivayut alye i purpurnye tona, a esli oblaka ili vysokie gory nahodyatsya za gorizontom, to ih teni protyagivayutsya po yarko okrashennomu nebu ot gorizonta k gorizontu v vide otchetlivyh radial'nyh polos ("Luchi Buddy"). Tem vremenem ten' Zemli bystro nadvigaetsya na nebo, ee ochertaniya stanovyatsya rasplyvchatymi, a rozovoe okaimlenie ele zametnym.

K koncu grazhdanskih sumerek purpurnyi svet zatuhaet, oblaka temneyut, ih siluety otchetlivo vystupayut na fone bleknushego neba i tol'ko u gorizonta, tam gde skrylos' Solnce, sohranyaetsya yarkii raznocvetnyi segment zari. No i on postepenno sokrashaetsya i bledneet i k nachalu astronomicheskih sumerek prevrashaetsya v zelenovato-belesuyu uzkuyu polosu. K koncu astronomicheskih sumerek ischezaet i ona - nastupaet noch'. Odnako, po nekotorym dannym, i noch'yu sohranyaetsya slaboe svechenie atmosfery, obuslovlennoe rasseyaniem (po-vidimomu, mnogokratnym) sveta Solnca i poluchivshee nazvanie "nochnyh sumerek". Ono sosredotocheno v uzkom segmente u gorizonta i peremeshaetsya po azimutu vmeste s Solncem v techenie vsei nochi. Vysota etogo svecheniya nad Solncem dostigaet 40-55^o i pri bol'shih pogruzheniyah Solnca pod gorizont ono ischezaet. Poskol'ku svechenie eto ochen' slaboe i na nego nalagayutsya zodiakal'nyi svet i sobstvennoe svechenie zemnoi atmosfery, nochnye sumerki ostayutsya poka sovershenno neizuchennymi i sam fakt ih sushestvovaniya nadezhno ne podtverzhden.

Opisannuyu nami kartinu (mnogie detali kotoroi my opustili) sleduet rassmatrivat' lish' kak tipichnuyu dlya yasnoi pogody. V deistvitel'nosti harakter techeniya sumerek podverzhen shirokim variaciyam. Pri povyshennoi zamutnennosti vozduha cveta zari obychno byvayut bleklymi, osobenno u gorizonta, gde vmesto krasnyh i oranzhevyh tonov inogda poyavlyaetsya tol'ko slabaya buraya okraska. Neredko odnovremennye zarevye yavleniya razvivayutsya po-raznomu v razlichnyh uchastkah neba. Kazhdye sumerki obladayut nepovtorimoi individual'nost'yu, i eto sleduet rassmatrivat' kak odnu iz naibolee harakternyh ih chert.

S nesomnennost'yu, kartina sumerechnyh yavlenii celikom opredelyaetsya opticheskoi strukturoi atmosfery - kak ee prizemnyh, tak i vysokih sloev. Odnako ee svyaz' s meteorologicheskimi processami, kak my uvidim nizhe, znachitel'no slozhnee, chem eto mozhet pokazat'sya s pervogo vzglyada. Imenno v etom lezhit prichina bezuspeshnosti dlitel'nyh poiskov pryamoi korrelyacii sumerechnyh yavlenii s pogodoi.

Krainyaya individual'nost' techeniya sumerek i mnogoobrazie soprovozhdayushih ih opticheskih yavlenii vytekayut iz togo fundamental'nogo fakta, chto raznye parametry sumerechnoi kartiny po-raznomu zavisyat ot razlichnyh opticheskih harakteristik atmosfery. Spektral'nyi, vysotnyi, gorizontal'nyi i uglovoi hod opticheskih svoistv atmosfery - v pervuyu ochered' ee koefficientov oslableniya i rasseyaniya - po-raznomu proyavlyaetsya v zavisimosti ot zenitnogo rasstoyaniya Solnca, napravleniya nablyudeniya i vysoty nablyudatelya. Pri etom kak regulyarnye izmeneniya sumerechnoi kartiny, tak i ee variacii dostigayut gigantskih masshtabov po sravneniyu s ih analogami v dnevnyh usloviyah. Ryadom s otnositel'no statichnym dnem sumerki predstayut pered nami, kak stremitel'nyi process, prostranstvennoe i vremennoe skanirovanie kotorogo - fotometricheskoe, spektral'noe i polyarizacionnoe - otkryvaet put' k regulyarnomu issledovaniyu opticheskoi struktury atmosfery i ee variacii razdel'no na razlichnyh urovnyah. Imenno v etom sostoit osnovnoe otlichie sumerechnyh issledovanii atmosfery ot izucheniya ee v dnevnyh usloviyah, kogda sravnitel'no nebol'shoi diapazon izmenchivosti rezko ogranichivaet razreshayushuyu sposobnost' integral'nyh opticheskih metodov i delaet ih malo plodotvornymi s tochki zreniya poznaniya opticheskoi struktury samoi atmosfery.

Publikacii s klyuchevymi slovami: Sumerki - atmosfernye yavleniya - sumerechnye luchi Publikacii so slovami: Sumerki - atmosfernye yavleniya - sumerechnye luchi
Sm. takzhe: STIV: siyayushaya reka nad Franciei Stolby sveta nad Vnutrennei Mongoliei Yuvyaskulya na nebe Snezhnaya burya 1938 goda v Verhnem Michigane "STIV" i Mlechnyi Put' peresekayutsya nad sel'skoi dorogoi Sumerki kak cvetok Svechenie neba nad Franciei Vse publikacii na tu zhe temu >>