Радуга над морем: почему она встаёт утром и вечером, а летним днём её не бывает

У радуги есть одно число, которое объясняет в ней почти всё: 42 градуса. Таков угловой радиус главной дуги — всегда, в любой точке мира, при любой погоде. Радуга — это круг вокруг точки, противоположной солнцу, и пока солнце стоит выше 42° над горизонтом, весь этот круг целиком лежит ниже горизонта. Увидеть его невозможно, сколько бы дождя ни висело над морем. Отсюда и ответ на вопрос из заголовка: над сочинской водой радуга встаёт утром и вечером, а в разгар летнего дня — никогда. Геометрия, ничего личного.

Круг вокруг точки, которой не видно

Центр радуги — антисолнечная точка, место на небе ровно напротив солнца. Найти её просто: туда указывает тень вашей головы. Солнце за спиной, тень впереди — и вокруг этой тени, на угловом расстоянии 42°, строится цветная дуга. У каждого она своя. Человек, стоящий рядом на палубе, видит собственную радугу, сдвинутую на ширину ваших плеч; общей радуги на двоих не существует, как ни жаль. По той же причине к ней нельзя подойти: лодка идёт вперёд, а дуга отступает ровно с той же скоростью — угол обязан оставаться прежним, и никакие узлы тут не помогут.

Когда солнце садится к самому горизонту, антисолнечная точка выходит на горизонт с противоположной стороны, и над водой поднимается полукруг — максимум, доступный с уровня моря. Чем выше солнце, тем глубже опускается центр и тем площе дуга. А вот с высоты радуга бывает полным кольцом: с самолёта её ловят целиком, потому что капли есть и ниже наблюдателя. Горизонт всего лишь обрезает нижнюю половину — сама дуга никуда не девается.

Расписание, в котором виновата широта

Сочи стоит примерно на 43,6° северной широты. В конце июня полуденное солнце поднимается здесь почти на 70° — на добрых 28 градусов выше порога, за которым радуга ещё возможна. Сам порог в 42° летнее солнце проходит около десяти утра, а обратно опускается ближе к пяти вечера. Всё, что между, — мёртвое для радуг время: хоть ливень, хоть солнце сквозь дождь, дуги не будет.

Зимой картина переворачивается. В декабре солнце в сочинский полдень не дотягивает и до 24 градусов — то есть весь день остаётся ниже порога, и радуга возможна с восхода до заката. Если зимой цветная дуга попадалась вам среди дня — вот и объяснение. Переход, кстати, плавный: уже к середине осени полуденное солнце в Сочи перестаёт добираться до порога, и дневной запрет на радуги снимается до самой весны. Во сколько именно солнце уходит за горизонт в разные месяцы, считали отдельно — там расписание закатов по месяцам.

Вторая дуга и полоса с чужим именем

Иногда над главной дугой встаёт вторая — бледнее и шире, на радиусе около 51°. Свет в её каплях успевает отразиться дважды, и цвета от этого идут в обратном порядке: красный у неё внутри, фиолетовый снаружи.

Между двумя дугами небо заметно темнее, чем вокруг: туда преломлённые лучи из капель не попадают вовсе. Полоса носит имя Александра — не Македонского, как можно подумать, а Александра Афродисийского, философа, описавшего её около 200 года нашей эры. Восемнадцать с лишним веков наблюдению, а полоса всё там же. Заметить её проще всего, когда обе дуги видны разом, — тогда контраст между ними и тёмной прослойкой очевиден даже без подсказки.

Радуга, которую лодка делает сама

Тот же закон 42 градусов работает и в брызгах у борта. Катер на ходу поднимает облако капель, и в солнечный день в нём встаёт собственная маленькая радуга — в метре-двух от вас, над самой водой. Условия прежние: солнце за спиной, брызги перед глазами; удобнее всего ловить её взглядом с кормы, когда лодка идёт от солнца.

Отличие одно, и оно моё любимое во всей этой теме. Морская вода преломляет свет сильнее пресной, поэтому радуга из солёных брызг получается чуть меньше небесной — примерно на 0,8° по радиусу. Если дождевая и брызговая дуги встают одновременно, между ними заметна щель. Сам транспортиром не мерил, честно, но в атмосферной оптике эффект давно описан и не раз снят.

Белая, почти без цвета

Есть у радуги и версия без красок. Когда капли мельче примерно 50 микрометров — это уже водяная взвесь, туман, — дифракция размывает цвета настолько, что дуга становится широкой и почти белой. Её так и называют: белая, или туманная, радуга. Над морем она попадается куда реже цветной и выглядит, пожалуй, даже страннее — огромная бесцветная арка на серой дымке.

Что ещё дарит низкое солнце

Утро и вечер — вообще щедрое время для оптики над водой. Кроме радуг у низкого солнца в запасе есть номер потоньше — зелёный луч в последнюю секунду заката — ему посвящён свой текст. А радугу над морем теперь можно вычислять заранее: дождевая завеса напротив солнца плюс солнце ниже 42 градусов — и дуга обязана встать. Приятно, когда у красоты есть расписание.