Иногда, взглянув на небо, можно увидеть необычные оптические явления: яркие пятна света по бокам от солнца, радугу вокруг луны или светящийся нимб, окружающий тень самолета. Ученые предполагают, что подобные явления могут происходить и в небесах далеких планет, и их изучение поможет изучить инопланетный климат.

Эти небесные «спецэффекты» — не просто красивое зрелище. Они многое рассказывают о составе и состоянии атмосферы. Классическая радуга, например, возникает только когда солнечный свет преломляется в каплях воды. Таким образом, ее обнаружение на другой планете сразу указало бы на наличие там жидкой воды. Однако чаще в атмосферах планет, включая нашу, присутствуют мельчайшие кристаллы льда. Именно их форма и то, как они ориентируются в воздухе, создают большинство оптических иллюзий.

Солнечные собаки (паргелии) — это яркие пятна по бокам от солнца. Они возникают, когда свет преломляется в горизонтальных шестиугольных ледяных кристаллах высоко в перистых облаках. Лучше всего их наблюдать зимой в средних широтах.

Световые столбы — вертикальные разноцветные лучи, которые можно увидеть в сильный мороз. Их тоже создают плоские ледяные кристаллы.

Глория — тот самый радужный круг вокруг тени самолета. Для ее появления нужны капли воды в облаке строго определенного размера.

Новое исследование, опубликованное в журнале Astrophysical Journal Letters,  предполагает: то, что мы знаем о наших явлениях, поможет искать их на экзопланетах — планетах за пределами Солнечной системы. Для этого нужны мощные телескопы, такие как «Джеймс Уэбб», и понимание физики этих процессов.

Атмосферы многих экзопланет — это бурные и неспокойные места. Например, на «горячих юпитерах» — огромных раскаленных газовых гигантах — ветра могут достигать огромных скоростей в 18 000 км/ч. Кристаллы в таких атмосферах не плавают хаотично, а выстраиваются под действием чудовищных потоков воздуха, словно множество лодок, повернутых носом против ветра. Именно такие, одинаково ориентированные кристаллы, и могут создавать сильные и яркие оптические эффекты, которые можно зафиксировать с Земли.

Ученые уже добились первых успехов. С помощью «Джеймса Уэбба» в атмосфере планеты WASP-17 b, удаленной на 1300 световых лет, были обнаружены кристаллы кварца. А изучение радуг и «глорий» на Венере помогло разгадать загадку ее адской жары и желтого цвета неба.

Анализ подобных явлений на экзопланете WASP-76b и вовсе привел к удивительному открытию: оказалось, что в ее атмосфере существуют необычно стабильные и долгоживущие облака, хотя одна сторона планеты раскалена так, что там плавится железо.