6. klasse studerer temaet «Optiske fenomener i atmosfæren» på skolen. Imidlertid er det av interesse ikke bare for det nysgjerrige sinnet til et barn. Optiske fenomener i atmosfæren kombinerer på den ene siden regnbuen, endringen i fargen på himmelen under soloppganger og solnedganger, sett mer enn en gang av alle. På den annen side inkluderer de mystiske luftspeilinger, falske måner og soler, imponerende glorier som før i tiden skremte folk. Mekanismen for dannelsen av noen av dem forblir uklar til slutten i dag, men det generelle prinsippet for at optiske fenomener "lever" i naturen har blitt godt studert av moderne fysikk.
Air shell
Jordens atmosfære er et skall som består av en blanding av gasser og strekker seg rundt 100 km over havet. Tettheten til luftlaget endres med avstanden fra jorden: dens høyeste verdi er på overflaten av planeten, den avtar med høyden. Atmosfæren kan ikke kalles en statisk formasjon. Lag av den gassformige konvoluttenhele tiden beveger seg og blandes. Deres egenskaper endres: temperatur, tetthet, bevegelseshastighet, gjennomsiktighet. Alle disse nyansene påvirker solens stråler som suser til overflaten av planeten.
Optisk system
Prosessene som skjer i atmosfæren, så vel som dens sammensetning, bidrar til absorpsjon, brytning og refleksjon av lysstråler. Noen av dem når målet - jordens overflate, den andre blir spredt eller omdirigert tilbake til verdensrommet. Som et resultat av lysets krumning og refleksjon, nedbrytning av en del av strålene til et spektrum, og så videre, dannes ulike optiske fenomener i atmosfæren.
Atmosfærisk optikk
På den tiden da vitenskapen var i sin spede begynnelse, forklarte folk optiske fenomener basert på de rådende ideene om universets struktur. Regnbuen koblet den menneskelige verden med det guddommelige, utseendet til to falske soler på himmelen vitnet om de nærme katastrofene. I dag har de fleste fenomenene som skremte våre fjerne forfedre fått en vitenskapelig forklaring. Atmosfærisk optikk er engasjert i studiet av slike fenomener. Denne vitenskapen beskriver optiske fenomener i atmosfæren basert på fysikkens lover. Hun er i stand til å forklare hvorfor himmelen er blå om dagen, men skifter farge under solnedgang og daggry, hvordan en regnbue dannes og hvor luftspeilinger kommer fra. Tallrike studier og eksperimenter i dag gjør det mulig å forstå slike optiske fenomener i naturen som utseendet til lysende kors, Fata Morgana, regnbueglorier.
Blå himmel
Himmelens fargeså kjent at vi sjelden tenker på hvorfor det er slik. Likevel vet fysikere svaret godt. Newton beviste at under visse forhold kan en lysstråle dekomponeres til et spektrum. Når man passerer gjennom atmosfæren, blir delen som tilsvarer den blå fargen bedre spredt. Den røde delen av synlig stråling er preget av en lengre bølgelengde og er 16 ganger dårligere enn den fiolette når det gjelder spredningsgrad.
Samtidig ser vi himmelen ikke lilla, men blå. Årsaken til dette ligger i særegenhetene ved strukturen til netthinnen og forholdet mellom deler av spekteret i sollys. Øynene våre er mer følsomme for blått, og den fiolette delen av solens spektrum er mindre intens enn blått.
Scarlet solnedgang
Da folk fant ut hva atmosfæren er, sluttet optiske fenomener å være bevis for dem eller et tegn på forferdelige hendelser. Den vitenskapelige tilnærmingen forstyrrer imidlertid ikke estetisk nytelse fra fargerike solnedganger og milde soloppganger. Lyse røde og oransje, sammen med rosa og blå, gir gradvis plass til nattemørke eller morgenlys. Det er umulig å observere to identiske soloppganger eller solnedganger. Og årsaken til dette ligger i den samme mobiliteten til atmosfæriske lag og skiftende værforhold.
Under solnedganger og soloppganger reiser solstrålene en lengre vei til overflaten enn om dagen. Som et resultat går diffust fiolett, blått og grønt til sidene, og direkte lys blir rødt og oransje. Skyer, støv eller ispartikler bidrar til bildet av solnedgang og daggry,hengende i luften. Lyset brytes når det passerer gjennom dem, og farger himmelen i en rekke nyanser. På den delen av horisonten som er motsatt av Solen, kan man ofte observere det såk alte Venusbeltet – en rosa stripe som skiller den mørke nattehimmelen og den blå daghimmelen. Det vakre optiske fenomenet, oppk alt etter den romerske kjærlighetsgudinnen, er synlig før daggry og etter solnedgang.
Rainbow Bridge
Kanskje ingen andre lysfenomener i atmosfæren fremkaller så mange mytologiske plott og eventyrbilder som de som er knyttet til regnbuen. Buen eller sirkelen, som består av syv farger, er kjent for alle siden barndommen. Et vakkert atmosfærisk fenomen som oppstår under regn, når solstrålene passerer gjennom dråpene, fascinerer selv de som har studert dens natur grundig.
Og regnbuens fysikk i dag er ingen hemmelighet for noen. Sollys, brutt av dråper med regn eller tåke, deler seg. Som et resultat ser observatøren syv farger i spekteret, fra rødt til fiolett. Det er umulig å definere grensene mellom dem. Farger blander seg jevnt inn i hverandre gjennom flere nyanser.
Når du observerer en regnbue, er solen alltid bak personen. Sentrum av Iridas smil (som de gamle grekerne k alte regnbuen) ligger på en linje som går gjennom observatøren og dagslyset. En regnbue vises vanligvis som en halvsirkel. Dens størrelse og form avhenger av solens posisjon og punktet der observatøren befinner seg. Jo høyere lyskilden er over horisonten, desto lavere faller sirkelen av mulig utseende.regnbuer. Når solen passerer 42º over horisonten, kan ikke en observatør på jordens overflate se regnbuen. Jo høyere over havet en person som ønsker å beundre smilet til Irida er, jo mer sannsynlig vil han ikke se en bue, men en sirkel.
Dobbel, smal og bred regnbue
Ofte, sammen med den viktigste, kan du se den såk alte sekundære regnbuen. Hvis den første er dannet som et resultat av en enkelt refleksjon av lys, så er den andre resultatet av en dobbel refleksjon. I tillegg er hovedregnbuen preget av en viss rekkefølge av farger: rødt er plassert på utsiden, og lilla er på innsiden, som er nærmere jordens overflate. Side "broen" er spekteret reversert i rekkefølge: fiolett er på toppen. Dette skjer fordi strålene fra en regndråpe reflekteres fra en dobbel refleksjon i forskjellige vinkler.
Regnbuer varierer i fargeintensitet og bredde. De lyseste og ganske smale dukker opp etter et sommertordenvær. Store dråper, karakteristisk for slikt regn, gir opphav til en svært synlig regnbue med distinkte farger. Små dråper gir en mer uskarp og mindre merkbar regnbue.
Optiske fenomener i atmosfæren: aurora borealis
Et av de vakreste atmosfæriske optiske fenomenene er nordlys. Det er karakteristisk for alle planeter med en magnetosfære. På jorden observeres nordlys på høye breddegrader i begge halvkuler, i soner rundtplanetens magnetiske poler. Oftest kan du se en grønnaktig eller blågrønn glød, noen ganger supplert med blinker av rødt og rosa langs kantene. Den intense nordlyset er formet som bånd eller folder av stoff, som blir til flekker når de falmer. Flere hundre kilometer høye striper skiller seg godt ut langs underkanten mot den mørke himmelen. Den øvre grensen til nordlyset er tapt på himmelen.
Disse vakre optiske fenomenene i atmosfæren holder fortsatt sine hemmeligheter for folk: mekanismen for forekomsten av visse typer luminescens, årsaken til knitring under skarpe blink, er ikke fullt ut studert. Imidlertid er det generelle bildet av dannelsen av nordlys kjent i dag. Himmelen over nord- og sørpolen er utsmykket med en grønnrosa glød når ladede partikler fra solvinden kolliderer med atomer i jordens øvre atmosfære. Sistnevnte, som et resultat av interaksjonen, mottar ekstra energi og sender den ut i form av lys.
Halo
Solen og månen dukker ofte opp foran oss omgitt av en glød som ligner en glorie. Denne haloen er en svært synlig ring rundt lyskilden. I atmosfæren dannes den oftest på grunn av de minste ispartiklene som utgjør cirrusskyer høyt over jorden. Avhengig av formen og størrelsen på krystallene endres egenskapene til fenomenet. Ofte har glorie form av en regnbuesirkel som et resultat av dekomponeringen av lysstrålen til et spektrum.
En interessant variant av fenomenet kalles parhelion. Som et resultat av lysbrytningen i iskrystaller påPå nivå med solen dannes to lyse flekker, som ligner et dagslys. I historiske kronikker kan man finne beskrivelser av dette fenomenet. Tidligere ble det ofte ansett som en varsler om forferdelige hendelser.
Mirage
Mirages er også optiske fenomener i atmosfæren. De oppstår som et resultat av lysbrytningen ved grensen mellom luftlag som avviker betydelig i tetthet. Litteraturen beskriver mange tilfeller når en reisende i ørkenen så oaser eller til og med byer og slott som ikke kunne være i nærheten. Oftest er dette "lavere" luftspeilinger. De reiser seg over en flat overflate (ørken, asf alt) og representerer et reflektert bilde av himmelen, som for observatøren ser ut til å være en vannmasse.
De såk alte overlegne luftspeilinger er mindre vanlige. De dannes over kalde overflater. Overlegne luftspeilinger er rette og omvendte, noen ganger kombinerer de begge posisjonene. Den mest kjente representanten for disse optiske fenomenene er Fata Morgana. Dette er en kompleks luftspeiling som kombinerer flere typer refleksjoner samtidig. Virkelige gjenstander dukker opp foran observatøren, gjentatte ganger reflektert og blandet.
Atmosfærisk elektrisitet
Elektriske og optiske fenomener i atmosfæren nevnes ofte sammen, selv om årsakene til at de oppstår er forskjellige. Polariseringen av skyer og dannelsen av lyn er assosiert med prosesser som skjer i troposfæren og ionosfæren. Gigantiske gnistutladninger dannes vanligvis under tordenvær. Lyn oppstår inne i skyer og kan treffe bakken. De er livstruendemennesker, og dette er en av grunnene til den vitenskapelige interessen for slike fenomener. Noen egenskaper ved lyn er fortsatt et mysterium for forskere. I dag er årsaken til kulelyn ukjent. Som med noen aspekter av nordlys og luftspeiling-teori, fortsetter elektriske fenomener å fascinere forskere.
Optiske fenomener i atmosfæren, kort beskrevet i artikkelen, blir mer og mer forståelige for fysikere hver dag. Samtidig slutter de, som lyn, aldri å forbløffe folk med sin skjønnhet, mystikk og noen ganger grandiositet.
