дуга Ловица

Дуга Ловица — оптическое явление , которое происходит в атмосфере; в частности, это редкий тип гало из ледяных кристаллов , которое образует светящуюся дугу, простирающуюся внутрь от ложного солнца (паргелия) и может продолжаться выше или ниже солнца. ^{[1] [2]}

Явление названо в честь Иоганна Тобиаса Ловица (или Ловица) (1757 - 1804), русского аптекаря и химика-экспериментатора немецкого происхождения. ^[3] Утром 18 июня 1790 года в Санкт-Петербурге, Россия, Ловиц стал свидетелем захватывающего зрелища солнечных гало . Среди своих наблюдений он отметил дуги, спускающиеся с солнечных собак и простирающиеся ниже солнца:

Оригинал (на французском языке ): 6. Ces deux derniers parhélies qui se trouvoient à quelque distance des пересечений большого круга по горизонтали, par les deux couronnes qui entourent le Soleil, renvoyoient d'abord des deux cotés de party d'arc très Courtes Colorées xi & Я не наклоняюсь в направлении одежд дю соле, как две полудуги внутреннего круга, умирают и dke . Во-вторых, это место для длинных очередей, клеров и бланшей x ζ и y η , противоположностей au Soleil и renfermées dans la circonference du grand cercle afbg . ^[4]

Перевод  : 6. Эти последние два паргелия, которые находились на некотором расстоянии от пересечений большого горизонтального круга двумя коронами, окружавшими солнце, посылали, во-первых, с двух сторон очень короткие цветные дуги xi и yk, направление которых наклонялось ниже солнца до двух внутренних полукруглых дуг die и dke . Во-вторых, у них были длинные хвосты, яркие и белые x ζ и y η , направленные от солнца и включенные в окружность большого круга afhg .

Ловиц официально сообщил об этом явлении в Санкт-Петербургскую академию наук 18 октября 1790 года, приложив подробную иллюстрацию того, что он наблюдал. ^[5] Иллюстрация включала то, что сейчас называется «нижними дугами Ловица».

Однако некоторые ученые (не без оснований) сомневались в существовании этого явления: ^[6] явление случается редко; и поскольку дуги Ловица были малоизвестны, люди, которые их видели, не всегда их узнавали; кроме того, до появления небольших недорогих цифровых камер у очевидцев редко были под рукой камеры, чтобы записать их, и даже если у них были камеры, камеры не всегда были достаточно чувствительны, чтобы зафиксировать слабые дуги Ловица. Только с 1990 года фотографии того, что явно является дугами Ловица, стали доступны для изучения и анализа. ^{[7] [8]}

Иногда, когда солнце находится низко в небе, слева и справа от солнца и на той же высоте, что и солнце, видны светящиеся пятна. Эти светящиеся пятна называются « солнечными псами » или «паргелиями». (Часто в таких случаях солнце также окружено светящимся кольцом или гало, угол между солнцем и гало (с наблюдателем в вершине угла) составляет 22°.) В редких случаях от этих солнечных псов вверх или вниз отходят слабые дуги. Эти дуги, отходящие от солнечных псов, называются «дугами Ловица». От солнечных псов может отходить до трех отдельных дуг. Короткая дуга, которая сначала наклоняется к солнцу, а затем простирается вниз, называется «нижней дугой Ловица». Более длинная вторая дуга также может отходить вниз от солнечной собаки, но затем изгибаться под солнцем, возможно, присоединяясь к другой солнечной собаке; это «средняя дуга Ловица» или «круговая дуга Ловица». Наконец, третья дуга может отходить вверх от солнечной собаки; это «верхняя дуга Ловица». ^[9] На своей диаграмме 1790 года Ловиц записал только нижнюю дугу Ловица.

Как и 22° солнечное гало и солнечные псы, дуги Ловица, как полагают, вызваны преломлением (изгибом) солнечного света через ледяные кристаллы. Однако все еще остаются некоторые споры о форме и ориентации ледяных кристаллов, которые создают дуги Ловица.

В 1840 году немецкий астроном Иоганн Готфрид Галле (1812 - 1910) предположил, что нижние дуги Ловица были созданы так же, как и солнечные ложные кристаллы; то есть, путем преломления солнечного света через шестиугольные ледяные кристаллы. Однако в случае солнечных ложных кристаллов столбчатые кристаллы ориентированы вертикально, тогда как в случае дуг Ловица, как предположил Галле, кристаллы колебались вокруг своих вертикальных осей. ^[10]

Чарльз Шелдон Гастингс (1848 - 1932), ^[11] американский физик, специализировавшийся на оптике, предположил в 1901 году, что дуги Ловица возникают из-за шестиугольных пластин льда, которые колеблются вокруг горизонтальной оси в плоскости пластины, когда пластина падает, подобно трепетанию падающего листа. ^[12] Позже, в 1920 году, он предположил, что пластины вращаются, а не просто колеблются вокруг своих длинных диагоналей. ^{[13] [14]}

Согласно Гастингсу, солнечный свет входит в одну из граней на краю пластины, преломляется, распространяется через ледяной кристалл, а затем выходит через другую грань на краю пластины, которая находится под углом 60° к первой грани, снова преломляется при выходе и, наконец, достигает наблюдателя. Поскольку ледяные пластины вращаются, пластины по всей дуге — в какой-то момент во время каждого вращения — ориентированы так, чтобы преломлять солнечный свет к наблюдателю. Шестиугольная пластина имеет три длинные диагонали, вокруг которых она может вращаться, но вращение только вокруг одной из осей вызывает нижнюю дугу Ловица. ^[15] Другие дуги Ловица — средняя и верхняя дуги — вызваны солнечным светом, проходящим через две другие пары граней шестиугольной ледяной пластины. ^[16]

Однако примерно с 1990 года фотографии того, что явно является дугами Ловица, стали доступны для изучения. Более того, программное обеспечение для численной трассировки лучей позволяет моделировать дуги Ловица с помощью компьютеров, так что из гипотез о форме и ориентации ледяных кристаллов можно предсказать форму и интенсивность гипотетической дуги Ловица и сравнить с фотографиями реальных дуг. В результате таких симуляций было обнаружено, что традиционное объяснение дуг Ловица имеет некоторые недостатки. В частности, симуляции, предполагающие, что только идеально шестиугольные вращающиеся пластины создают дуги Ловица, предсказывают неправильные интенсивности для дуг. Более точные симуляции были получены, предполагая, что пластины были почти горизонтальными или что ледяные кристаллы имели более ромбическую форму или были шестиугольными столбцами, которые были ориентированы горизонтально. ^{[17] [18]}

Таким образом, точный механизм возникновения дуг Ловица остается невыясненным.

• Огюст Браве (1847) «Mémoire sur les halos et les phénomènes optiques qui les сопровождающий» (Мемуары о ореолах и оптических явлениях, которые их сопровождают), Journal de l'Ecole royale Polytechnique , 18  : 1-270. См.: стр. 47-49: «§ X. — Косые дуги Ловица». (косые дуги Ловица).
• Йозеф Мария Пернтер и Феликс Мария Экснер , Метеорологическая оптика , 2-е изд. (Вена, Австрия: Вильгельм Браумюллер, 1922). См.: стр. 360-380: 47. Небенсон, Halo von 22° и Schiefe Bögen Ловитца. (47. Солнечные собаки, гало 22° и косые дуги Ловица.)
• Уильям Джексон Хамфрис, Физика воздуха , 2-е изд. (Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1929); Дуги Ловица обсуждаются на страницах 495-501.
• Роберт Гринлер, Rainbows, Halos, and Glories (Кембридж, Англия: Cambridge University Press, 1980); дуги Ловица обсуждаются на страницах 44-47.
• Уолтер Тейп (исследователь гало):

• Уолтер Тейп, ред., Атмосферные ореолы , Серия исследований Антарктики, т. 64 (Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз, 1994). На странице 98 (при отсутствии фотографических доказательств) Тейп рассматривает дуги Ловица как просто дуги Парри .
• Уолтер Тейп и Ярмо Моиланен, Атмосферные гало и поиск угла X (Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз, 2006).
• Сайт Уолтера Тейпа

• Джеймс Р. Мюллер, Роберт Г. Гринлер и А. Джеймс Маллманн (1 августа 1979 г.) «Дуги Ловица», Журнал оптического общества Америки , 69 (8): 1103-1106.
• RAR (Рональд Альфред Рэнсон) Трикер, Введение в метеорологическую оптику (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Elsevier, 1970).
• Марко Рииконен, Халот. Jääkidepilvien valoilmiöt [Ореолы. Оптические явления ледяных кристаллических облаков] (Хельсинки, Финляндия: Ursa, 2011) – на финском языке.

• Атмосферная оптика (сайт, посвященный гало и т.п.)

• Атмосферная оптика: дуги Ловица
• Атмосферная оптика: HaloSim3 (программное обеспечение для моделирования гало и т. д.)

• Проект наблюдения гало: база данных наблюдений редких гало и т. д. с фотографиями (с 1990-х по 2006 г.)
• Arbeitskreis Meteore eV (немецкая группа, занимающаяся наблюдениями за атмосферной оптикой):

• Arbeitskreis Meteore eV : Верхняя дуга Ловица
• Arbeitskreis Meteore eV : дуга Ловица
• Arbeitskreis Meteore eV: впечатляющее зрелище гало и т. д. 27 ноября 2010 г. в Зудельфельде в Баварских Альпах (на немецком языке)

• Ореолы из ледяных кристаллов: коллекция фотографий гало и т. д.
• Фотографии гало-явлений на горе Гайгельштайн в Баварских Альпах (15 октября 2005 г.)