Что значит оптическое явление

Что значит оптическое явление

Из-за чего возникают оптические атмосферные явления?

Примеры оптических атмосферных явлений :

Гало обычно появляется вокруг Солнца или Луны, иногда вокруг других мощных источников света, таких как фонарь или уличные

огни. Существует множество типов гало и вызваны они преимущественно

ледяными кристаллами в перистых облаках на высоте 5—10 км в верхних слоях тропосферы. Вид гало зависит от формы и расположения кристаллов. Отражённый и преломлённый ледяными кристаллами свет нередко разлагается в спектр, что делает гало похожим на радугу. Интересна особенность большого 46-градусного гало — оно тусклое и малоцветное, в то время как почти совпадающая с ним при малой высоте Солнца над горизонтом верхняя касательная дуга имеет выраженные радужные цвета.

Брокенский призрак чаще всего появляется, когда Солнце светит из-за альпиниста, смотрящего вниз в туман. Тень альпиниста идёт сквозь туман. Кажущееся увеличение размеров тени — оптическая иллюзия, объясняемая тем, что наблюдатель соизмеряет свою тень, лежащую на относительно близких облаках, с далекими объектами поверхности, видимой сквозь просветы в облаках; или когда невозможно сориентироваться в тумане и соизмерить размеры. Кроме того, тени попадают на капли воды, находящиеся на различных расстояниях от глаза, что нарушает восприятие глубины.

Источник

Оптические явления: примеры в природе и интересные факты

Со световыми явлениями человек сталкивается постоянно. Все, что связано с возникновением света, его распространением и взаимодействием с веществом, называют световыми явлениями. Яркими примерами оптических явлений могут быть: радуга после дождя, молния во время грозы, мерцание звезд в ночном небе, игра света в потоке воды, изменчивость океана и неба и многие другие.

Школьники получают научное объяснение физическим явлениям и оптическим примерам в 7 классе, когда начинают изучать физику. Для многих оптика станет самым увлекательным и загадочным разделом в школьной программе физики.

Что видит человек?

Глаза человека устроены так, что он может воспринимать только цвета радуги. Сегодня уже известно, что спектр радуги не ограничивается красным цветом с одной стороны и фиолетовым с другой. За красным идет инфракрасный цвет, за фиолетовым находится ультрафиолетовый. Многие животные и насекомые способны видеть эти цвета, но люди, к сожалению, не могут. Но зато человек может создавать приборы, которые принимают и излучают световые волны соответствующей длины.

Преломление лучей

Видимый свет – это радуга цветов, а свет белого цвета, например, солнечный, является простым сочетанием этих цветов. Если поместить призму в луч яркого белого света, то он распадется на цвета или на волны разной длины, из которых состоит. Сначала появится красный с большей длиной волны, потом оранжевый, желтый, зеленый, синий и напоследок фиолетовый, который имеет наименьшую длину волны в видимом свете.

Если взять другую призму, чтобы поймать свет радуги и перевернуть с ног на голову, она соединит все цвета в белый. Примеров оптических явлений в физике множество, рассмотрим некоторые из них.

Почему небо голубое?

Молодых родителей часто ставят в тупик самые простые, на первый взгляд, вопросы их маленький почемучек. Иногда сложнее всего на них отвечать. Практически все примеры оптических явлений в природе может объяснить современная наука.

Солнечный свет, который освещает небо днем, белого цвета, а значит, теоретически небо тоже должно быть ярко белым. Для того чтобы оно смотрелось голубым, необходимы какие-то процессы со светом в момент его прохождения через атмосферу Земли. Вот что происходит: некоторая часть света проходит через свободное пространство между молекулами газа в атмосфере, достигая земной поверхности и оставаясь такого же белого цвета, как в начале пути. Но солнечный свет наталкивается на молекулы газов, которые, как и кислород, поглощаются, а потом рассеиваются во все стороны.

Разноцветная арка

Из чего состоят радуги?

Рецепт этих оптических явлений в природе простой: капельки воды в воздухе, свет и наблюдатель. Но недостаточно того, чтобы во время дождя появилось солнце. Оно должно находиться низко, а наблюдатель должен стоять так, чтобы солнце было за ним, и смотреть на место, где идет или только что прошел дождь.

Солнечный луч, идущий из далекого космоса, настигает дождевую каплю. Действуя как призма, дождевая капля преломляет каждый цвет, спрятанный в белом свете. Таким образом, когда белый луч проходит через дождевую каплю, он внезапно расщепляется на красивые разноцветные лучики. Внутри капли они наталкиваются на внутреннюю ее стенку, которая действует, как зеркало, и лучи отражаются в том же направлении, откуда проникли в каплю.

В итоге глаза видят радугу цветов в виде арки через небо – свет, согнутый и отраженный миллионами крошечных дождевых капель. Они могут действовать, как маленькие призмы, расщепляя белый свет на спектр цветов. Но и дождь не всегда необходим, чтобы увидеть радугу. Свет может также преломляться от тумана или испарений с моря.

Какого цвета вода?

Ответ очевиден – вода имеет голубой цвет. Если налить чистую воду в стакан, все увидят ее прозрачность. Это из-за того, что в стакане слишком мало воды и ее цвет слишком бледный, чтобы увидеть его.

При наполнении большой стеклянной емкости можно увидеть натуральный голубой оттенок воды. Цвет ее зависит от того, каким образом молекулы воды поглощают или отражают свет. Белый свет сложен из радуги цветов, и молекулы воды поглощают большую часть цветов спектра с красного по зеленый, который проходит сквозь них. А синяя часть отражается обратно. Таким образом, мы видим синий цвет.

Рассветы и закаты

Это также примеры оптических явлений, которые человек наблюдает каждый день. Когда солнце всходит и заходит, оно направляет свои лучи под углом к тому месту, где находится наблюдатель. Они имеют более длительный путь, чем когда солнце находится в зените.

Слои воздуха над поверхностью Земли часто вмещают много пыли или микроскопических частиц влаги. Солнечные лучи проходят под углом к поверхности и фильтруются. Лучи красного цвета имеют самую длинную волну излучения и поэтому легче пробиваются к земле, чем голубые, имеющие короткие волны, которые отбиваются частичками пыли и воды. Поэтому во время утренней и вечерней зари человек наблюдает только часть солнечных лучей, которые достигают земли, а именно красные.

Световое шоу планеты

Типичное полярное сияние – это разноцветное сияние на ночном небе, которое можно наблюдать каждую ночь на Северном полюсе. Меняющиеся в причудливых формах огромные полосы сине-зеленого света с оранжевыми и красными пятнами иногда достигают более 160 км в ширину и могут простираться на 1600 км в длину.

Как объяснить это оптическое явление, представляющее собой такое захватывающее зрелище? Сияния появляются на Земле, но вызываются они процессами, происходящими на далеком Солнце.

Как все происходит?

Солнце представляет собой огромный газовый шар, состоящий, в основном, из атомов водорода и гелия. Все они имеют протоны с позитивным зарядом и вращающиеся вокруг них электроны с отрицательным зарядом. Постоянно ореол раскаленного газа распространяется в космос в виде солнечного ветра. Это бесчисленное множество протонов и электронов несется со скоростью 1000 км в секунду.

Когда частицы солнечного ветра достигают Земли, они притягиваются сильным магнитным полем планеты. Земля – это гигантский магнит с магнитными линиями, которые сходятся у Северного и Южного полюсов. Притянутые частицы потоками располагаются вдоль этих невидимых линий неподалеку от полюсов и сталкиваются с атомами азота и кислорода, из которых состоит атмосфера Земли.

Некоторые из земных атомов теряют свои электроны, другие заряжаются новой энергией. После столкновения с протонами и электронами Солнца они отдают фотоны света. Например, потерявший электроны азот притягивает фиолетовый и синий свет, а заряженный азот сияет темно-красным светом. Заряженный кислород отдает зеленый и красный свет. Таким образом, заряженные частицы заставляют воздух переливаться многими цветами. Это и есть полярное сияние.

Миражи

Сразу следует определить, что миражи – не плод человеческого воображения, их можно даже сфотографировать, они являются почти мистическими примерами оптических физических явлений.

Свидетельств о наблюдении миражей очень много, но наука может дать научное объяснение этому чуду. Они могут быть простыми, как например, клочок воды среди раскаленных песков, а могут быть потрясающе сложными, сооружая видения висящих замков с колоннами или фрегатов. Все эти примеры оптических явлений создаются игрой света и воздуха.

Световые волны искривляются, когда проходят сначала сквозь теплый, затем холодный воздух. Горячий воздух более разрежен, чем холодный, поэтому его молекулы более активные и расходятся на более далекие расстояния. С понижением температуры уменьшается и движение молекул.

Видения, наблюдаемые сквозь линзы земной атмосферы, могут быть сильно измененными, сжатыми, расширенными или перевернутыми. Это потому, что лучи света искривляются, проходя сквозь теплый, а затем холодный воздух, и наоборот. И те образы, которые несет с собой световой поток, например небо, могут отразиться на раскаленном песке и казаться клочком воды, который всегда отдаляется при приближении.

Чаще всего миражи можно наблюдать на больших расстояниях: в пустынях, морях и океанах, где одновременно могут находиться горячий и холодный слои воздуха с разной плотностью. Именно прохождение через разные температурные слои способно перекрутить световую волну и получить в итоге видение, являющееся отражением чего-либо и преподнесенное фантазией как реальное явление.

Для большинства оптических иллюзий, которые можно наблюдать невооруженным глазом, объяснением является преломление солнечных лучей в атмосфере. Одним среди самых необычных примеров оптических явлений выступает солнечное гало. По сути, гало – радуга вокруг солнца. Однако она отличается от обычной радуги как по внешнему виду, так и по своим свойствам.

Это явление имеет немало разновидностей, каждая из которых красива по-своему. Но для возникновения любого вида этой оптической иллюзии необходимы определенные условия.

Гало возникает на небе при совпадении нескольких факторов. Чаще всего его можно увидеть в морозную погоду при высокой влажности. В воздухе при этом присутствует большое количество ледяных кристаллов. Пробиваясь сквозь них, солнечный свет преломляется таким образом, что образует дугу вокруг Солнца.

И хотя последних 3 примера оптических явлений легко объясняются современной наукой, для обыкновенного наблюдателя они часто остаются мистикой и загадкой.

Рассмотрев основные примеры оптических явлений, можно с уверенностью полагать, что многие из них объясняются современной наукой, несмотря на свою мистичность и загадочность. Но впереди у ученых еще очень много открытий, разгадок таинственных явлений, которые происходят на планете Земля и за ее пределами.

Источник

Оптические явления в природе

Содержание:

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

По этой ссылке вы сможете найти много готовых курсовых работ по физике:

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

Введение:

Все оптические явления прямо или косвенно основаны на законах преломления света, преломления, дисперсии, поглощения света, инверсии.

Эта тема актуальна, поскольку, изучая различные явления, связанные с прохождением света в атмосфере, ученые используют полученные знания для развития науки. Так, например, наблюдение за коронками помогает определить размер кристаллов льда и капель воды, из которых образуются различные облака. Наблюдения за коронами и ореолами также дают возможность предсказывать погоду. Таким образом, если корона, которая появляется постепенно, уменьшается, можно ожидать осадков. Увеличение крон, напротив, предвещает наступление сухой и слегка облачной погоды.

Меня очень интересовали причины этих необычных явлений и иллюзий, поэтому эта тема была выбрана для этой работы.

Первая глава объясняет возникновение атмосферных явлений с физической точки зрения и дает краткое описание законов оптики. Также перечислены основные проявления атмосферных явлений, например, цвет неба и так далее.

Вторая глава рассказывает о коронах, ореолах, радугах, «ложном солнце», миражах, полярных сияниях как оптических явлениях, причина которых

Третья глава рассказывает о достаточно редких оптических явлениях: так называемых «солнечных столбах», «блуждающих огнях», «огнях Святого Эльма» и других.

Таким образом, будут рассмотрены основные атмосферные оптические явления и даны объяснения их возникновения.

Физические основы возникновения оптических явлений в атмосфере

Первые идеи древних ученых о свете были очень наивными. Считалось, что специальные тонкие щупальца появляются из глаз, и визуальные впечатления возникают, когда они касаются предметов. В то время под оптикой понималась наука о зрении. Это точное значение слова «оптика». В средние века оптика постепенно превратилась из науки о зрении в науку о свете. Этому способствовало изобретение линз и камеры-обскуры. В наше время оптика является разделом физики, который изучает излучение света, его распространение в различных средах и взаимодействие с веществом. Что касается вопросов, связанных со зрением, строением и функционированием глаза, то они возникли в особом научном направлении под названием физиологическая оптика.

Что такое оптические явления?

Большинство видов оптики, как физическое явление, доступны нашему наблюдению только при использовании специальных технических устройств. Это могут быть лазеры, рентгеновские излучатели, радиотелескопы, генераторы плазмы и многие другие. Но наиболее доступными и в то же время наиболее яркими оптическими явлениями являются атмосферные.

Наша планета окружена газовой оболочкой, которую мы называем атмосферой. Для лучей света, исходящих от солнца или других небесных тел, земная атмосфера представляет собой своего рода оптическую систему с постоянно меняющимися параметрами. Находясь на их пути, он отражает часть света, рассеивает его, пропускает через всю толщу атмосферы, обеспечивая освещение земной поверхности, при определенных условиях разлагает ее на составляющие и изгибает ход лучей, тем самым вызывая различные атмосферные явления.

К ним относятся преломление, миражи, многочисленные явления ореола, радуги, короны, переливающиеся облака, глориумы, явления рассвета и сумерек, голубое небо и т. д. Огромные по масштабу, они являются продуктом взаимодействия света и атмосферы. земли.

Как же тогда объяснить постоянно меняющийся цвет неба?

Феномен голубого цвета неба в течение дня зависит исключительно от рассеяния света теми маленькими частицами, которые постоянно находятся в более чем достаточном количестве во взвешенном состоянии, не только в нижних, но и в относительно высоких слоях атмосферы. Лорд Рэли теоретически доказал, что при достаточно малых размерах такие частицы обладают способностью отражать только лучи коротких длин волн, то есть лучи синего, синего и фиолетового цвета. Расчеты показывают, что чем короче длина волны света, тем выше вероятность ее попадания в резонанс с собственными частотами возбуждения электронов и, соответственно, тем чаще электроны будут поглощать и переизлучать фотоны соответствующей частоты. Следствием того же эффекта взаимодействия света с атомами является рассеяние света в среде. Свет, который не взаимодействовал с атомами, достигает нас напрямую. Поэтому, когда мы смотрим не на источник света, а на рассеянный свет от этого источника, мы наблюдаем в нем преобладание коротких волн синей части спектра.

В морозную погоду, когда воздух наполняется плавающими в нем каплями тумана, цвет неба очень яркий.

Таким образом, явление окраски неба в синий наблюдается только при достаточно малых размерах частиц, отражающих лучи.

Частые оптические явления из-за геологических астрономических причин

Атмосферные явления довольно распространены в нашей жизни. Поэтому в этой главе будут более подробно рассмотрены наиболее распространенные оптические явления.

Атмосферная рефракция

Давно замечено, что мерцание наиболее заметно у звезд вблизи горизонта. Воздушные потоки в атмосфере изменяют плотность воздуха с течением времени, что приводит к явному мерцанию небесного тела.

Мерцание звезд также связано с астрономической рефракцией света. Астронавты на орбите не замечают никаких мерцаний.

Миражи

Если зритель и удаленный объект находятся лишь в слегка приподнятых точках и между ними лежит песчаная почва, сильно нагретая солнцем, которая передает свое тепло ближайшим слоям воздуха и, таким образом, нагревает их сильнее, чем слои выше расположенных, зритель видит объект в его фактическом положении с помощью лучей, непосредственно от объекта, идущего к нему, и, во-вторых, в перевернутом положении, с помощью лучей, сначала идущих от объекта вниз, затем при встрече с более теплыми и, следовательно, более редкими слоями. воздуха, подверженного отражению и идущего к глазу наблюдателя, который видит объект как бы отраженный в воде.

Это объяснение дал Монж. Если сильно нагретый теплый слой находится не ниже, а выше наблюдателя и наблюдаемого объекта, которые находятся в более плотном холодном слое, может также возникнуть явление миража, но только в направлении вверх.

В некоторых районах, в Неаполе, Реджо, на берегах Сицилийского пролива, утром на больших песчаных равнинах, в Персии, Туркестане, Египте, часто наблюдается это явление, называемое фата моргана.

Fata morgana возникает, когда в нижней атмосфере образуется несколько чередующихся слоев воздуха различной плотности (обычно из-за разницы температур), способных вызывать зеркальные отражения. В результате отражения, а также преломления лучей реальные объекты дают на горизонте или над ним несколько искаженных изображений, частично перекрывающих друг друга и быстро меняющихся во времени, что создает причудливую картину фата-моргана.

Из более широкого спектра миражей мы выделим несколько типов: «озерные» или нижние миражи, верхние миражи, двойные и тройные миражи, миражи со сверхдальним зрением.

Как выглядит нижнее («озеро мираж»)?

Если воздух на самой поверхности земли очень горячий и, следовательно, его плотность относительно низкая, то показатель преломления на поверхности будет ниже, чем в более высоких слоях воздуха.

В соответствии с установленным правилом световые лучи вблизи поверхности Земли в этом случае будут изгибаться, так что их траектория изогнута вниз.

Луч света из определенной области голубого неба попадает в глаз наблюдателя, испытывая указанную кривизну. Это означает, что наблюдатель увидит соответствующий участок неба не выше линии горизонта, а под ним. Ему будет казаться, что он видит воду, хотя на самом деле перед ним изображение голубого неба.

Если мы представим, что рядом с горизонтом есть холмы, пальмы или другие объекты, то наблюдатель увидит их вверх ногами благодаря заметному изгибу лучей и воспримет их как отражение соответствующих объектов в несуществующей воде.

Так возникает иллюзия, представляющая собой «озерный» мираж.

Нижние миражи появляются в пустынях и степях.

Как возникают верхние миражи?

Можно предположить, что воздух на самой поверхности земли или воды не нагревается, а, наоборот, заметно охлаждается по сравнению с более высокими слоями воздуха. В рассматриваемом случае световые лучи изогнуты так, что их траектория выпукла вверх. Следовательно, теперь наблюдатель может видеть объекты, спрятанные от него за горизонтом, и он будет видеть их как бы нависающими над линией горизонта. Поэтому такие миражи называются верхними.

Превосходный мираж может давать как прямые, так и перевернутые изображения. Прямое изображение возникает, когда показатель преломления воздуха уменьшается относительно медленно с высотой. Когда показатель преломления быстро уменьшается, формируется инвертированное изображение.

Верхние миражи в основном наблюдаются в северных широтах.

Как возникают двойные и тройные миражи?

Если показатель преломления воздуха сначала изменяется быстро (область 1), а затем медленно (область 2), то лучи в области 1 будут изгибаться быстрее, чем в области 2. В результате появляются два изображения. Лучи света, распространяющиеся в воздушной области 1, образуют перевернутое изображение объекта. Лучи, распространяющиеся в основном в области 2, изогнуты в меньшей степени и образуют прямое изображение.

Чтобы понять, как появляется тройной мираж, вам нужно представить три последовательных воздушных области: первую (около поверхности), где показатель преломления медленно уменьшается с высотой, следующую, где показатель преломления быстро уменьшается, и третью область, где показатель преломления снова медленно уменьшается. Миражи могут быть двойными, когда наблюдаются два изображения: простое и перевернутое. Эти изображения могут быть разделены полосой воздуха (одна может быть выше линии горизонта, другая ниже нее), но они могут непосредственно закрываться друг с другом.

Как возникают сверхдальние миражи?

Природа этих миражей наименее изучена. Понятно, что атмосфера должна быть прозрачной, свободной от водяных паров и загрязнений. Но этого недостаточно. Стабильный слой охлажденного воздуха должен образовываться на некоторой высоте над землей. Ниже и выше этого слоя воздух должен быть теплее. Луч света, упавший в плотный холодный слой воздуха, как бы «заперт» в нем и распространяется в нем как своего рода световод. Траектория луча должна быть все время изогнута в сторону менее плотных участков воздуха. Известны случаи, когда они наблюдались на расстояниях до 1000 км.

Радуга

Точная теория радуги, основанная на концепции дифракции света, была дана в 1836 году английским астрономом Д. Эри. Рассматривая плащаницу дождя как пространственную структуру, которая обеспечивает видимость дифракции, Эри объяснил все особенности радуги. Его теория полностью сохранила свое значение для нашего времени.

Расположение цветов в радуге интересно. Это всегда постоянно. Основная радуга красная сверху и фиолетовая снизу. Между этими экстремальными цветами остальные цвета следуют один за другим в той же последовательности, что и в солнечном спектре. В принципе, все цвета спектра никогда не представлены в радуге. Чаще всего в нем отсутствуют или слабо выражены синий, синий и насыщенный чисто красный цвета. По мере увеличения размера капель дождя цветовые полосы радуги сужаются, а сами цвета становятся более насыщенными. Преобладание зеленых оттенков в явлении обычно указывает на последующий переход к хорошей погоде. Общая картина цветов радуги размыта, поскольку она формируется расширенным источником света.

Ночью, при лунном свете и туманной погоде, в горах и на морях можно наблюдать белую радугу. Этот тип радуги также может возникать при воздействии солнечного света на туман. Он выглядит как блестящая белая дуга, снаружи окрашенная в желтоватый и оранжево-красный цвет, а внутри в сине-фиолетовый цвет.

Если радуга образуется под воздействием лунного света на капли дождя, то она выглядит белой. В некоторых случаях он кажется белым только из-за низкой интенсивности света. Этот тип радуги, когда капли дождя увеличиваются, может превратиться в цвет. И наоборот, цветная радуга может потерять цвет, если дождь превращается в мелкий туман. Как правило, при наличии мелких капель цвет радуги слабо выражен.

Радуга наблюдается не только в пелене дождя. В меньших масштабах его можно увидеть на каплях воды возле водопадов, фонтанов и в полосе прибоя. В этом случае источником света может служить не только Солнце и Луна, но и прожектор.

Появляясь в воздухе, когда капли воды замерзают, кристаллы льда обычно принимают одну из трех форм шестигранных регулярных призм: призмы, длина которых очень велика по сравнению с их поперечным сечением. Это известные ледяные иглы, которые витают в самых низких слоях атмосферы в морозные зимние дни. Свободно падая в воздух, такие иголки расположены вертикально со своей длинной осью. Плоскости этих кристаллов, которые вращаются, постепенно опускаются на землю, большую часть времени ориентируясь параллельно поверхности. На восходе или закате луч зрения наблюдателя может проходить через эту самую плоскость, и каждый кристалл может действовать как миниатюрная линза, которая преломляет солнечный свет.

Попадая на ледяные кристаллы, луч света, в зависимости от типа кристалла и его положения относительно луча, может либо проходить сквозь него без преломления, либо лучи должны подвергаться не только преломлению в них, но и целому ряду Всего внутренних отражений. Поскольку две соседние грани такого кристалла образуют угол 120 °, луч света, случайно падающий на одну из них, вообще не может пройти сквозь смежную грань без полного внутреннего отражения; для того, чтобы он вышел, необходимо, чтобы при показателе преломления 1,31 (для льда) призма имела угол преломления не более 90 ° 31 ‘. Луч света может проходить через две несмежные грани, поскольку они образуют углы в 60 ° между собой, но в то же время он должен подвергаться преломлению и разложению на цвета. Наконец, встречая край призмы, образованной пересечением основания с боковыми гранями под углом 90 °, луч пройдет через кристалл после преломления.

Редко можно наблюдать явление, все части которого были бы одинаково яркими и отчетливо видимыми: обычно одна или другая из них более развиты и более характерны, остальные либо наблюдаются очень слабо, либо вообще отсутствуют.

Коронки

Ореолы следует отличать от коронок. Последние имеют меньший угловой размер (он обратно пропорционален диаметрам капель в облаке, поэтому из него можно определить размер капель в облаках) и объясняются дифракционным рассеянием пучков источников света на каплях воды образуя облако или туман. Явление корон происходит в тонких водяных облаках, состоящих из маленьких однородных капелек (обычно облаков-кучевых образований) и покрывающих диск звезды, вследствие дифракции. Короны также появляются в тумане рядом с искусственными источниками света.

Основной и часто единственной частью короны является световой круг небольшого радиуса, который окружает световой диск (или источник искусственного света). Круг в основном голубоватый, и только на внешнем крае красноватый. Это также называют ореолом или короной. Он может быть окружен одним или несколькими дополнительными кольцами того же, но более светлого цвета, не прилегающими к окружности и друг к другу. Радиус гало составляет 1-5 °. Он обратно пропорционален диаметрам капель в облаке, поэтому его можно использовать для определения размера капель в облаках. В других случаях снаружи гало видны как минимум два концентрических кольца большего диаметра, очень слабо окрашенных. Это явление сопровождается радужными облаками. Иногда края очень высоких облаков окрашиваются в яркие цвета.

«Ложные солнца»

Различают зенитную дугу, касательную к большому ореолу сверху, и вогнутость, обращенную к зениту; если светильник достаточно высокий, иногда можно наблюдать соответствующую дугу снизу большого ореола.

Северное сияние

В большинстве случаев полярные сияния зеленые или сине-зеленые, с редкими пятнами или розовой или красной каймой.

Есть четыре типа полярных сияний:

При увеличении активности складки или петли расширяются до огромных размеров, нижний край ленты ярко светится розовым свечением. Когда активность спадает, складки исчезают, и лента возвращается к однородной форме. Это означает, что однородная структура является основной формой полярных сияний, а складки связаны с повышенной активностью.

Часто появляются полярные сияния. Они покрывают всю полярную область и очень интенсивны. Они происходят во время увеличения солнечной активности. Эти полярные сияния имеют вид беловато-зеленой шапочки. Такие огни называют шквалом.

Следует отметить, что результирующее сияние распространяется на запад со скоростью 1 км / с. Верхние слои атмосферы в зоне авроральных вспышек нагреваются и устремляются вверх. Во время сияний в атмосфере Земли возникают вихревые электрические токи, охватывающие большие площади. Они возбуждают дополнительные нестабильные магнитные поля, так называемые магнитные бури. Во время сияний атмосфера испускает рентгеновские лучи, которые, как представляется, являются результатом замедления электронов в атмосфере.

Интенсивные вспышки сияний часто сопровождаются звуками, напоминающими шум, потрескивание. Полярные сияния вызывают сильные изменения в ионосфере, которые в свою очередь влияют на условия радиосвязи.

Как появляются полярные сияния?

Авроральные вспышки обычно происходят через день или два после солнечных вспышек. Это подтверждает связь между этими явлениями. Недавно ученые обнаружили, что полярные сияния более интенсивны в океане и морях. Полярные сияния могут возникать не только на Земле, но и на других планетах, например, на Сатурне.

Таким образом, мы рассмотрели наиболее частые явления атмосферных явлений и основные физические законы, которые их объясняют.

Оптические явления, наблюдаемые в определенный период времени

Итак, в предыдущих главах мы рассмотрели явления, наблюдаемые в любое время года. Давайте теперь рассмотрим те оптические явления, которые возникают при определенных условиях.

Солнечные столбы

Отражение солнечного света от мелких ледяных кристаллов, плавающих в морозном воздухе, создает светящийся столб.

Призраки Броккена

Когда тень наблюдателя на холме на восходе или закате солнца падает за ним на облака, расположенные на небольшом расстоянии, обнаруживается поразительный эффект: тень становится колоссальной. Это связано с отражением и преломлением света мельчайшими капельками воды в тумане. Описанный феномен называется «призрак Броккена» после пика в горах Гарц в Германии.

Огни св. Эльма

Это явление представлено электрическими разрядами щетки на концах электрических проводников, когда напряженность электрического поля в атмосфере вокруг них значительно увеличивается.

Блуждающие огни

Слабое синеватое или зеленоватое свечение, которое иногда можно увидеть в болотах, кладбищах и склепах. Они часто выглядят как пламя свечи, поднимающееся на 30 см над землей, тихо горящее, не дающее тепла, на мгновение зависшее над объектом. Свет кажется совершенно неуловимым, и когда наблюдатель приближается, он, кажется, перемещается в другое место.

Причиной этого явления является разложение органических остатков и самовозгорание болотного газа метана (CH4) или фосфина (PH3). Блуждающие огни имеют разные формы, иногда даже сферические.

Таким образом, в этой главе мы рассмотрели атмосферные явления, такие как солнечные столбы, призраки Броккена, огни Св. Эльма и пучки.

Вывод:

Физическая природа света интересовала людей с незапамятных времен. Многие выдающиеся ученые на протяжении всего развития научной мысли боролись за решение этой проблемы. Со временем была обнаружена сложность обычного белого луча и его способность изменять свое поведение в зависимости от окружающей среды, а также его способность показывать признаки, присущие как материальным элементам, так и природе электромагнитного излучения.

Световой луч, подверженный различным техническим воздействиям, начал использоваться в науке и технике в диапазоне от режущего инструмента, способного обрабатывать требуемую деталь с точностью до микрона, до невесомого канала передачи информации с практически неисчерпаемыми возможностями.

Но до того, как современный взгляд на природу света был установлен, и луч света нашел свое применение в человеческой жизни, многие оптические явления были идентифицированы, описаны, научно обоснованы и экспериментально подтверждены, повсеместно в атмосфере Земли, из радуги, известной каждый, к сложным, периодическим миражам. Но, несмотря на это, причудливая игра света всегда привлекала и привлекает человека. Ни созерцание зимнего ореола, ни яркий закат, ни широкая, полубеская полоса северного сияния, ни скромная лунная дорожка на поверхности воды никого не оставляют равнодушным. Луч света, проходящий через атмосферу нашей планеты, не только освещает ее, но и придает ей уникальный вид, делая ее красивой.

Конечно, в атмосфере нашей планеты происходит гораздо больше оптических явлений, чем рассматривается в этой работе. Среди них есть и хорошо известные нам, и решаемые учеными, и те, кто еще ждет своих первооткрывателей. И мы можем только надеяться, что со временем мы станем свидетелями все новых открытий в области оптических атмосферных явлений, свидетельствующих об универсальности обычного светового луча.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник