Морозной безветренной ночью над городом вдруг вырастают вертикальные полосы света — розовые, янтарные, ледяно-голубые. Они тянутся вверх от фонарей, словно кто-то установил в небе прозрачные колонны. Это световые столбы — оптическое явление, которое рождается, когда свет отражается от миллионов крошечных плоских кристалликов льда, парящих в воздухе. На самом деле никакого луча там нет: то, что вы видите, — это отражение, виртуальный образ, похожий на лунную дорожку на воде.
Световые столбы относятся к семейству гало и возникают при очень низких температурах, полном штиле и высокой влажности. Источником света может быть уличный фонарь, Солнце низко над горизонтом, Луна и даже извержение вулкана. Цвет столба почти всегда совпадает с цветом лампы или светила, от которого он рождается.
Ниже — подробный разбор физики явления, условий его появления, отличий между солнечными и искусственными столбами, а также практические советы, как увидеть и сфотографировать эту красоту своими руками.
Что такое световой столб с точки зрения физики
Световой столб — это вертикальная полоса света, которая визуально простирается над источником света, под ним или в обоих направлениях сразу. По классификации атмосферной оптики он входит в группу гало — эффектов, возникающих из-за взаимодействия света с ледяными кристаллами. Несмотря на название, «столб» не имеет ничего общего с настоящим лучом прожектора. Это коллективное отражение от множества ледяных зеркал, где до глаза наблюдателя доходит свет только от тех кристаллов, которые оказались в одной вертикальной плоскости с источником.
Самое важное для понимания: световой столб — это оптическая иллюзия, а не физический объект в небе. Поэтому два наблюдателя, стоящие в нескольких десятках метров друг от друга, видят два разных столба от одного и того же фонаря.
Именно поэтому столб «движется» вместе с вами. Когда я впервые снимал это явление из окна автомобиля на трассе, колонны то вспыхивали, то гасли каждые несколько секунд — менялась высота и плотность кристаллов, мимо которых скользил взгляд. Эффект очень похож на то, как фонарь отражается длинной мерцающей полосой в воде озера. Уберите воду — исчезнет и полоса; уберите кристаллы — погаснет и столб.
Как рождается столб: танец ледяных пластинок
Вся магия держится на форме кристаллов. В холодном воздухе водяной пар замерзает в виде шестиугольных пластинок — плоских, словно микроскопические монетки или зеркальца. Падая сквозь неподвижный воздух, они ориентируются почти горизонтально, лишь слегка покачиваясь из стороны в сторону. Каждая такая пластинка отражает свет от источника, расположенного ниже, а поскольку кристаллы парят на разной высоте, отражение вытягивается вертикально в колонну.
Размер и количество кристаллов напрямую влияют на вид явления. Чем они крупнее и многочисленнее, тем ярче и выше получится столб. Мелкие кристаллы дают короткие, едва заметные полоски, а большие плоские пластинки способны создать колонну высотой в десятки метров. Реже столбы образуют и кристаллы-столбики с шестиугольным сечением, которые отражают свет торцами и гранями.
Чтобы эффект появился, нужно совпадение нескольких факторов. Вот основные условия, без которых столбы почти не формируются:
- Сильный мороз. Кристаллы остаются парящими в воздухе при низких температурах; для приземных столбов обычно нужно хотя бы несколько градусов мороза, а самые эффектные явления наблюдают при –10 °C и ниже, когда образуется так называемый «алмазный пыль».
- Полный штиль. Ветер — главный враг столба. Малейший порыв разворачивает пластинки хаотично, и зеркальное отражение рассыпается; именно поэтому столбы видят преимущественно тихими, застывшими ночами.
- Высокая влажность. Нужно достаточное количество водяного пара, который замерзнет в кристаллы нужной формы — нередко это бывает при легком снеге или тумане.
- Яркий источник света. Уличные фонари, подсветка стадионов, Солнце или Луна у горизонта дают достаточно света, чтобы отражение стало видимым.
- Тёмный фон. Искусственные столбы лучше всего видно ночью, когда небо контрастирует со светлыми колоннами; при дневном свете эффект почти незаметен.
Когда все эти условия сходятся, даже фонарь в нескольких метрах от вас может зажечь собственный столб — ведь кристаллы-зеркала расположены примерно посередине между наблюдателем и источником света. По моему опыту охоты за этим явлением в течение нескольких зим, самые удачные ночи случались после резкого ночного похолодания при ясном небе и полной тишине, когда дыхание застывало в воздухе белыми облачками.
Солнечные, лунные и искусственные: чем отличаются столбы
Хотя физика везде одинаковая, источник света существенно меняет вид и поведение явления. Солнечный столб (его ещё называют солнечным гало-столбом) возникает, когда Солнце низко над горизонтом — на рассвете или перед закатом, потому что именно тогда лучи направлены вверх в атмосферу. Искусственные столбы от фонарей, напротив, достигают наибольшей высоты и чаще всего встречаются в городах. Ниже — сравнение трёх основных типов по ключевым признакам.
| Признак | Солнечный столб | Лунный столб | Искусственный (от фонарей) |
|---|---|---|---|
| Источник света | Солнце у горизонта | Луна, преимущественно полная | Фонари, подсветка, реклама |
| Лучшее время | Рассвет и закат | Ясная морозная ночь | Тёмное время суток зимой |
| Высота кристаллов | Высокие облака (перистые) | Высокие и средние слои | Приземный слой, «алмазная пыль» |
| Цвет | Золотисто-красный | Серебристо-белый | Зависит от лампы: жёлтый, голубой, розовый |
Данные об условиях формирования и классификации явления сверены с материалами ресурса атмосферной оптики Atmospheric Optics (atoptics.co.uk) и энциклопедии Wikipedia. Цвет — самая выразительная деталь: оранжевый столб почти наверняка рождён лампой накаливания, а холодный синеватый — светодиодным или люминесцентным источником. Поэтому городские столбы нередко стоят рядом разноцветной «изгородью», словно кто-то раскрасил ночь пастелью.
Где и когда искать световые столбы в Украине
Чаще всего это явление фиксируют в северных широтах зимой, особенно там, где много искусственного освещения. Но и Украина регулярно попадает в кадр. В этом году вертикальные колонны света видели над Львовщиной и Тернопольщиной, в частности над городом Бережаны, где очевидец зафиксировал их около пол-одиннадцатого вечера. Ранее похожие столбы появлялись над Киевом, Белой Церковью и Полтавщиной — преимущественно в самые холодные январские ночи.
Закономерность простая: явление любит резкое похолодание после влажного периода. Чтобы увеличить шансы на наблюдение, стоит придерживаться нескольких ориентиров:
- Следите за прогнозом. Ищите ночи с температурой заметно ниже нуля, ясным небом, штилем и недавним снегом или туманом.
- Выходите подальше от яркой засветки. Парадокс, но сами столбы рождают фонари; поэтому ищите место, где есть мощные источники света поодаль, а над головой — тёмное небо.
- Смотрите вертикально вверх от фонарей. Колонны растут прямо над источником, поэтому взгляд стоит направлять по вертикали.
- Не ждите долго. Солнечные столбы живут всего несколько минут у горизонта, поэтому реагировать нужно быстро.
Невооружённым глазом столбы иногда выглядят бледными и невыразительными — многие просто не обращают на них внимания. Камера же с длинной выдержкой вытягивает всю палитру цветов и делает колонны насыщенными. Именно поэтому большинство впечатляющих фото явления сняты не «на глаз», а через объектив с несколькосекундной экспозицией.
Как сфотографировать световые столбы
Съёмка этого явления — дело терпения и нескольких технических нюансов. Колонны подвижны, тусклы для глаза и недолговечны, поэтому камеру стоит подготовить заранее. Вот проверенный набор настроек и приёмов, который даёт результат даже новичкам:
- Штатив обязателен. Длинная выдержка требует абсолютной неподвижности камеры, иначе колонны смажутся в световые пятна.
- Выдержка 8–10 секунд. Длительная экспозиция накапливает свет и проявляет столбы ярче, чем видит глаз; ночной режим смартфона с ручной выдержкой тоже отлично справляется.
- Ручная фокусировка. В темноте автофокус «гуляет», поэтому наводитесь вручную — лучше всего по самому источнику света.
- Открытая диафрагма и умеренное ISO. Ориентировочные значения вроде f/2.8 и ISO 400 дают баланс между яркостью и чистотой кадра; при необходимости ISO повышают.
- Формат RAW. Он сохраняет максимум деталей и даёт свободу исправить баланс белого и вытянуть цвета уже на компьютере.
- Композиция с ориентиром. Дерево, дом или дорога на переднем плане добавляют кадру масштаба и глубины.
Маленькая хитрость напоследок: пробуйте разную длительность выдержки в одной серии. Короткие кадры лучше передают структуру отдельных колонн, длинные — создают ощущение сплошной световой завесы. Один из очевидцев над Тернопольщиной снял явление именно в режиме ночной съёмки с десятисекундной выдержкой, без каких-либо фильтров — и детали получились кристально чёткими.
Не НЛО и не полярное сияние: развеиваем путаницу
Из-за своего неземного вида световые столбы регулярно становятся героями сообщений о «прожекторах инопланетян» или таинственных знаках. На самом деле это чисто оптическое явление без какой-либо мистики. Его часто путают с полярным сиянием, но разница принципиальная: сияние разворачивается за много километров вверху и охватывает огромный участок неба, тогда как столб — это локальное отражение, привязанное к конкретному фонарю или светилу рядом с вами.
Запомните простое правило: если «луч» движется вместе с вами, меняет яркость при каждом шаге и чётко стоит над источником света — перед вами световой столб, а не сияние или прожектор.
Столбы родственны другим гало — паргелиям (ложным солнцам), световым кругам вокруг светил и солнечным гало. Иногда столб даже сопровождается паргелическим кругом — светлой горизонтальной полосой через всё небо. Всё это — вариации одной физики: света, пойманного в ловушку ледяных граней. Поэтому следующей морозной ночью, когда над фонарями вдруг вырастут тихие цветные колонны, вы точно будете знать, что видите не послание из космоса, а изысканную игру света и льда — явление, которое никогда не повторяется дважды и каждый раз стоит того, чтобы задержаться взглядом.
Добавить комментарий