Električni i optički fenomeni u atmosferi

U školi studira temu "Optički fenomeni u atmosferi" stupanj 6. Međutim, to je od interesa ne samo za znatiželjni dječji um. Optički fenomeni u atmosferi, s jedne strane, kombiniraju dugu, promjenu boje neba tijekom zora i zalazaka sunca, a ne svi vide. S druge strane, oni uključuju tajanstvene miragese, lažne mjesece i sunce, impresivan halo koji je u prošlosti užasavao ljude. Mehanizam stvaranja nekih od njih ostaje nerazumljiv do danas, međutim, suvremena načela prema kojoj optički fenomeni "žive" u prirodi dobro proučavaju moderna fizika.

Zračna ljuska

Zemljina atmosfera je ljuska koja se sastoji od mješavine plinova i proteže se oko 100 km iznad razine mora. Gustoća zračnog sloja varira s udaljenosti od zemlje: njegova najveća vrijednost na površini planeta, s visinom koja se smanjuje. Atmosfera se ne može nazvati statičnom formacijom. Slojevi plinskih ljusaka se stalno kreću i miješaju. Njihove karakteristike mijenjaju se: temperatura, gustoća, brzina kretanja, transparentnost. Sve te nijanse utječu na sunčeve zrake, te se žure na površinu planeta.

Optički sustav

Procesi koji nastaju u atmosferi, kao i njegov sastav, pridonose apsorpciji, lomljenju i refleksiju svjetlosnih zraka. Neki od njih postižu cilj - površina zemlje, druga se raspršuje ili preusmjerava natrag u svemir. Kao rezultat zakrivljenosti i odraz svjetla, propadanje dijela zraka u spektar, i tako dalje, nastaju razni optički fenomeni u atmosferi.

Atmosferska optika

U vrijeme kada je znanost tek počela, ljudi su objasnili optičke fenomene temeljene na prevladavajućim idejama o strukturi svemira. Duga je povezivala ljudski svijet s božanskim, pojavljivanje dvaju lažnih Sunca na nebu svjedoče o predstojećim katastrofama. Danas je većina fenomena koji su uplašili naše daleke predake, dobio znanstveno objašnjenje. Studija takvih fenomena odnosi se na atmosfersku optiku. Optički fenomeni u atmosferi, ova znanost opisuje, temeljena na zakonima fizike. Ona je u stanju objasniti, zašto je nebo plavo dan, a tijekom zalaska sunca i zore mijenja boju, kako se stvara duga i gdje dolaze mudraci. Brojne studije i eksperimenti danas nam omogućuju razumijevanje takvih optičkih fenomena u prirodi kao izgled svjetlosnih križeva, Fata Morgana, iridescent halos.

Plavo nebo

Boja neba je tako česta da rijetko razmišljamo o tome zašto je to tako. Ipak, odgovor je poznat fizičarima. Newton je dokazao da se zraka svjetlosti raspada u spektar pod određenim uvjetima. Kada atmosfera prođe, njezin dio koji odgovara plavoj boji raspršuje se bolje. Crvena sekcija vidljivo zračenje karakterizirana je dužom valnom duljinom i manjom od ljubičice u stupnju disperzije 16 puta.

U isto vrijeme, vidimo nebo ne purpurno, već plavo. Razlog za to leži u svojstvima mrežnice i omjer spektralnih područja na suncu. Naše su oči osjetljive na plavo, a ljubičasti dio u spektru svjetlosti je manje intenzivan od plave boje.

Scarlet Sunset

Kad su ljudi razumjeli, da takva atmosfera, optički fenomeni prestali biti za njih svjedočanstvo ili znak o strašnim događajima. Međutim, znanstveni pristup ne sprječava estetskog užitka od šarenih zalazaka sunca i nježnih zora. Svijetle crvene i narančaste boje, zajedno s ružičastim i plavim bojama postupno se prepuštaju noćnoj tmini ili jutarnjem svjetlu Nemoguće je promatrati dva identična zalaska sunca ili zalaske sunca. I razlog za to leži u istoj mobilnosti atmosferskih slojeva i promjeni vremenskih uvjeta.

Tijekom zalaska sunca i sunčanja, zrake sunca nadilaze dulji put do površine nego tijekom dana. Kao rezultat toga, raspršene ljubičaste, plave i zelene boje idu na strane, a izravno svjetlo obojeno je crveno i narančasto. Njegov doprinos slikama zalaska sunca i zore čine oblaci, prašina ili čestice leda koji se u zraku suspendiraju. Svjetlost refracts, prolazi kroz njih, i boje nebo u različitim nijansama. Na suprotnoj strani horizonta često možete vidjeti takozvani pojas Venere - ružičasta traka, koja dijeli noćno tamno nebo i plavo ljetno svjetlo. Lijepa optička pojava, nazvana po rimskoj božici ljubavi, vidljiva je prije zore i zalaska sunca.

Rainbow Bridge

Možda niti jedan drugi svjetlosni fenomen u atmosferi ne uzrokuje u sjećanju toliko mnogo mitoloških subjekata i bajkovitih slika, koliko je povezano s duginom. Lice ili krug, koji se sastoji od sedam boja, svatko je poznat od djetinjstva. Prekrasna atmosferska pojava koja se javlja tijekom kiše, kada sunčeve zrake prolaze kroz kapljice, fascinira čak i one koji su temeljito proučavali njegovu prirodu.

A fizika duga danas nije tajna za nikoga. Sunčeva svjetlost, prekinuta kapljicama kiše ili magle, dijeli se. Kao rezultat toga, promatrač vidi sedam boja spektra, od crvene do ljubičaste. Ne mogu se utvrditi granice između njih. Boje glatko prolaze jedna u druge u nekoliko nijansi.

Prilikom promatranja duga, sunce je uvijek iza osobe. Središte Smile Iride (tzv. Duga starih Grka) nalazi se na liniji koja prolazi kroz promatrač i danje svjetlo. Obično se duga pojavljuje kao polukrug. Njegova veličina i oblik ovise o položaju Sunca i točki na kojoj se promatrač nalazi. Što je više svjetlosti iznad horizonta, to je niži opseg mogućeg pojavljivanja duga. Kada Sunce nadilazi oznaku na 42ordm iznad horizonta, promatrač na površini Zemlje ne može vidjeti dugu. Što je osoba iznad razine mora viša, koja želi diviti Iridinom osmijehu, to je vjerojatnije da neće vidjeti luk, već krug.

Dvostruka, uska i široka duga

Često, uz glavnu, možete vidjeti tzv. Kolateralnu dugu. Ako je prvo oblikovano kao posljedica jednog refleksa svjetlosti, drugi je rezultat dvostrukog refleksije. Osim toga, glavna duga razlikuje se u određenom poretku boja: crvena je smještena izvana i ljubičasta na unutarnjem, što je bliže površini Zemlje. Bočni "most" je obrnuto slijed u slijedu: ljubičasta se pojavljuje na vrhu. To je zato što dvostruko refleksije iz kapi kišnih zraka izlaze u različitim kutovima.

Rainbows variraju u intenzitetu boje i širine. Najsjajnija i prilično uska pojava nakon ljetne oluje. Velike kapi, karakteristične za takvu kišu, rađaju dobro označenu dugu s jasno razlikovnim bojama. Male kapi daju više difuzni i manje zamjetljiv duga.

Optički fenomen u atmosferi: aurora borealis

Jedan od najljepših atmosferskih optičkih fenomena je polarni sjaj. To je karakteristično za sve planete koji imaju magnetosferu. Na Zemlji, aurore se promatraju na visokim geografskim širinama obje polutke, u zonama koje okružuju magnetske polove planeta. Najčešće možete vidjeti zelenkasto ili plavo-zeleno svjetlo, ponekad dodano na rubovima bljeskova crvene i ružičaste boje. Intenzivna polarna aurora u obliku slična je vrpcama ili nabora tkiva, pri čemu se prigušenja pretvaraju u mjesta. Obrubi nekoliko stotina kilometara visoki su dobro razlikovani od donjeg ruba prema pozadini tamnog neba. Gornja granica aurora izgubljena je na nebu.

Ovi lijepi optički fenomeni u atmosferi i dalje čuvaju svoje tajne od ljudi: sve do kraja, nije istražen mehanizam pojave određenih vrsta luminescencije, uzrok naglog pucketanja bakalara. Međutim, danas je poznata opća slika formacije aurora. Nebo nad sjevernim i južnim stupovima ukrašeno je zelenkasto-ružičastim sjajom, kada se nabijene čestice sunčevog vjetra sudaraju s atomima gornjih slojeva atmosfere Zemlje. Potonji, kao rezultat interakcije, dobivaju dodatnu energiju i emitiraju ga u obliku svjetlosti.

halo

Sunce i Mjesec često se pojavljuju pred nama okruženi sjajom koji nalikuje halo. Ovaj halo je dobro obilježen prsten oko izvora svjetlosti. U atmosferi najčešće nastaje zbog najmanjih čestica leda koji čine oblaka cirusa visoko iznad Zemlje. Ovisno o obliku i veličini kristala, karakteristike fenomena se mijenjaju. Često halo ima oblik kruga duga kao posljedica raspadanja svjetlosne zrake u spektar.

Zanimljiva raznolikost fenomena naziva se pargelium. Zbog lomljenja svjetlosti u kristalima leda na razini sunca, dvije svijetle točke nalikuju dnevnom svjetlu. U povijesnim kronikama možemo pronaći opise tog fenomena. U prošlosti se često smatrao znakom strašnih događaja.

fatamorgana

Mirages su također optički fenomeni u atmosferi. Pojavljuju se kao rezultat loma svjetlosti na granici između slojeva zraka koji se znatno razlikuju u gustoći. U literaturi su opisani mnogi slučajevi kada je putnik u pustinji vidio oaze, pa čak i gradove i dvorce, koji nisu mogli biti u blizini. Najčešće su to "niži" miragati. Pojavljuju se na ravnoj površini (pustinja, asfalt) i predstavljaju reflektiranu sliku neba, koja izgleda da je promatrač spremnik.

Takozvani gornji mirages su manje uobičajeni. Formiraju se na hladnoj površini. Gornji miragati su ravni i obrnuti, ponekad kombiniraju oba mjesta. Najpoznatiji predstavnik ovih optičkih fenomena je Fata Morgana. Ovo je složena mudrost koja kombinira nekoliko vrsta refleksija. Prije nego što su promatrači zapravo postojeći objekti, opetovano se reflektiraju i miješaju.

Atmosferska struja

Električni i optički fenomeni u atmosferi često se spominju zajedno, iako su razlozi za njihovu pojavu različiti. Polarizacija oblaka i stvaranje munje povezani su s procesima koji se javljaju u troposferi i ionosferi. Velike pražnjenja iskre obično nastaju tijekom oluje. Munja se javlja unutar oblaka, može pogoditi zemlju. Oni predstavljaju prijetnju ljudskim životima, a to je jedan od razloga znanstvenog interesa za takve pojave. Neka svojstva munje i dalje ostaju misterij za istraživače. Danas je uzrok munje kugle nepoznat. Kao iu slučaju određenih aspekata teorije aurora i miragesa, električni fenomeni i dalje intrigiraju znanstvenike.

Optički fenomeni u atmosferi, ukratko opisanih u radu svakog dana postaju očitiji fizičara. Međutim, oni, poput munje, ne prestaje fascinirati ljude svojom ljepotom, misterija i veličanstvenost vremena.