Кольцевая радуга выглядит непривычно, потому что привычная картина для наблюдателя с земли — дуга, а не замкнутый круг. Причина не в особом виде радуги, а в геометрии обзора. Радужное кольцо формируется вокруг точки, противоположной Солнцу. С земли нижняя часть круга обычно скрыта горизонтом, домами, лесом или рельефом. Полное кольцо удается увидеть с высоты: из самолета, с горного склона, с башни или над облачным слоем.
Как возникает круг
Я как журналист по научной повестке регулярно проверяю объяснения синоптиков и физиков, и в случае с кольцевой радугой схема проста. Солнечный свет входит в каплю воды, преломляется, отражается внутри капли и выходит наружу под определенным углом. Для красного и фиолетового цвета углы выхода немного различаются, поэтому белый луч распадается на цветные полосы. Когда перед наблюдателем находится множество капель, каждая из них отправляет в глаз свет только из своего узкого углового направления. Из этих направлений и складывается круг.
Смысловой центр картины — антисолярная точка, то есть точка неба, расположенная строго напротив Солнца. Вокруг нее и строится радужная окружность. Если Солнце стоит низко, центр круга поднимается выше над горизонтом, и заметная часть радуги увеличивается. Если Солнце поднимается выше, видимая дуга становится ниже. Полный круг в такой ситуации с земли почти недоступен.
Почему явление встречается нечасто
Для замкнутого кольца нужно совпадение нескольких условий. Нужны капли воды перед наблюдателем, солнечный свет за спиной и открытый обзор вниз, без помех по линии взгляда. Поэтому полные круги видят пассажиры самолетов над облаками, пилоты, парашютисты, альпинисты и люди на высоких смотровых площадках после дождя или вблизи водяной пыли.
Иногда кольцевая форма связана не с дождем, а с туманом или облаком из очень мелких капель. Тогда рядом с тенью наблюдателя на облаке появляется глория — цветные кольца вокруг головы тени. Глория отличается от радуги механизмом образования и размером, хотя внешне их нередко путают на снимках. У радуги радиус крупнее, цвета распределены по более знакомой схеме, а центр привязан к точке напротив Солнца.
С чем путают
Кольцевую радугу нередко принимают за гало — световое кольцо вокруг Солнца или Луны. Но гало возникает в ледяных кристаллах высоких облаков, а не в дождевых каплях. У него другой центр, другая форма и другой набор оттенков. Если кольцо находится вокруг Солнца, перед вами не радуга. Если цветная окружность видна напротив Солнца и связана с дождем, туманом или облаком капель, речь идет о радуге или близком к ней оптическом явлении.
Иногда люди видят с самолета тень воздушного судна на облаке, окруженную цветными кольцами, и называют увиденное кольцевой радугой. В части случаев определение подходит лишь условно. На деле пилот или пассажир наблюдает не классическую радугу, а ту самую глорию. Для точного различия достаточно посмотреть, где находится центр: у тени самолета или в точке, противоположной Солнцу.
Почему кольцо выглядит ярким лишь местами
Даже когда радуга геометрически образует полный круг, глаз не всегда видит его целиком одинаково ясно. Яркость меняется из-за размера капель, плотности облака, положение Солнца и прозрачностиалчности воздуха. Более крупные капли дают насыщенные полосы, мелкие — бледную окраску. Если часть облака тоньше или дождь неравномерен, окружность распадается на яркие и слабые участки.
Поэтому кольцевая радуга не нарушает законы природы и не относится к разряду загадок. Перед наблюдателем просто открывается полный вид того, что с земли обычно скрыто. Когда совпадают высота точки обзора, положение Солнца и слой капель, небо показывает не дугу, а завершенный цветной круг.