Невидимая радуга

В "Короле Иоанне" Шекспир замечает, что "радуге прибавить лишний цвет... - напрасный труд, излишество пустое"^*. В свое время это замечание было вполне справедливым; тем не менее именно это и сделал Роберт Гринлер в середине 60-х годов (уже нашего столетия). Этот "лишний цвет" есть во всех радугах, но он невидим для человеческого глаза.

^* (У. Шекспир "Король Иоанн", акт IV, сцена II (пер. Н. Рыковой). - Прим. перев. )

Что же такое радуга? Аристотель и Сенека объясняли ее неверно; Роджер Бэкон заметил, что угол между направлениями от наблюдателя на Солнце и на радугу постоянен; еще в XIV в. Теодорик Саксонский и араб Кутб аль-Дин понимали, что каждая капля создает собственную радугу. Однако первая успешная попытка объяснить радугу с точки зрения геометрической оптики принадлежит Рене Декарту, который в 1637 г. показал, что солнечный луч преломляется, входя в каплю, отражается от ее внутренней поверхности и еще раз преломляется при выходе из капли. Угол между входящим и выходящим лучами составляет 42°; поэтому, чтобы увидеть радугу, следует смотреть под углом 42° относительно направления на Солнце. В 1666 г. Исаак Ньютон объяснил также принцип распределения цветов в радуге: коротковолновый (фиолетовый) луч преломляется под большим углом, чем длинноволновый (красный). Побочная радуга, когда ее удается наблюдать, видна под углом 51° относительно направления на Солнце. В основной радуге цвета идут от красного (наружная дуга) к фиолетовому (внутренняя дуга); у побочной радуги порядок цветов обратный. Детальное объяснение радуги весьма сложно, и только недавно физикам удалось полностью разобраться во всех свойствах этого явления.

Лето 1970. Милуоки, шт. Висконсин, США. ИК-фильтр Кодак 87С; 34-мм камера; относительное отверстие //2,8. 0,1 с. Р. Гринлер. [119, 120, 217]

Итак, между красной внешней дугой основной радуги и красной внутренней дугой побочной радуги, казалось бы, нет ничего, кроме более темной, чем остальное небо, полосы, которую Александр Афродисийский впервые описал 1800 лет назад. Однако, как заявил Роберт Гринлер, профессор физики из университета шт. Висконсин (США), нет оснований полагать, что радуга обрывается на красном цвете, ибо подобное предположение обусловлено ограниченностью нашего зрительного восприятия. Солнце излучает в ИК-диапазоне, и, поскольку атмосфера не поглощает полностью ИК-излучение, соответствующие приборы позволяют наблюдать также и инфракрасную радугу. Этого, однако, нельзя сказать об ультрафиолетовой радуге, так как земная атмосфера поглощает УФ-излучение.

Для наблюдения инфракрасной радуги естественно было бы воспользоваться ИК-пленкой, но этого недостаточно, поскольку такая пленка чувствительна не только к инфракрасному, но и к видимому свету (включая синий). Пытаясь преодолеть эту сложность, Гринлер выделил ИК-область, применив пленку и светофильтр с перекрывающимися спектральными характеристиками: длинноволновый "хвост" пленки перекрывался с коротковолновым "хвостом" фильтра, в результате чего выделялась довольно узкая полоса с центром около 8650 А. Метод оказался плодотворным, и в сентябре 1966 г. Гринлеру удалось сфотографировать инфракрасную радугу (снимок справа) в брызгах воды от садового шланга, укрепленного на стремянке. На снимке хорошо различимы основная и побочная радуги; мы не можем видеть их в природе, так как - в отличие от некоторых змей - не наделены инфракрасным зрением.

Четыре года спустя Гринлер впервые сфотографировал естественную инфракрасную радугу (на врезке). "Проявив пленку, - писал он, - я впервые увидел инфракрасную радугу, которая, с доисторических времен появляясь в небе, оставалась незамеченной". Двойная дуга опускается в листву деревьев, сверкающую в инфракрасном свете; под основной радугой видны по крайней мере две побочные дуги - это результат интерференции, изредка наблюдаемой за фиолетовой границей обычной радуги. Так к семи цветам радуги прибавился еще один - пусть и недоступный человеческому глазу.

Сентябрь 1966 г.; Милуоки, шт. Висконсин, США. Р. Гринлер. ИК-фильтр Кодак 87С; 34-мм камера; относительное отверстие //2, 'Истмен-Кодак IR 135'