Електрически и оптични явления в атмосферата

В училище изучава темата "Оптични феномени в атмосферата" от 6 клас. Това обаче е от интерес не само за ума на любопитното дете. Оптичните феномени в атмосферата, от една страна, съчетават дъгата, промяната в цвета на небето по време на зазоряване и залези, които не се виждат от всички. От друга страна, те включват мистериозни миражи, фалшиви луни и слънца, впечатляващ ореол, който в миналото е ужасявал хората. Механизмът за формиране на някои от тях остава неразбираем до края на днешния ден, но модерният принцип, според който оптичните феномени "живеят" в природата, е добре изучаван от съвременната физика.

Въздушната обвивка

Земната атмосфера е обвивка, състояща се от смес от газове и простираща се на около 100 километра над морското равнище. Плътността на въздушния слой се променя с разстоянието от Земята - най-голямата му стойност на повърхността на планетата, като нейната височина намалява. Атмосферата не може да се нарече статична формация. Слоевете на газовата обвивка постоянно се движат и се смесват. Техните характеристики се променят: температура, плътност, скорост на движение, прозрачност. Всички тези нюанси оказват влияние върху лъчите на слънцето, които се втурват към повърхността на планетата.

Оптична система

Процесите, които се случват в атмосферата, както и нейният състав, допринасят за абсорбцията, пречупването и отразяването на светлинните лъчи. Някои от тях достигат целта - земната повърхност, а другата - разпръснати или пренасочени обратно към космоса. В резултат на кривината и отражение на светлината, разпадането на част от лъчите в спектър и т.н., се формират различни оптични феномени в атмосферата.

Атмосферна оптика

Във време, когато науката едва започва, хората обясняват оптичните явления въз основа на преобладаващите идеи за структурата на Вселената. Дъгата свързва човешкия свят с божественото, появяването на два фалшиви слънца в небето свидетелства за предстоящи катастрофи. Днес повечето от явленията, които плашат нашите отдалечени предци, получиха научно обяснение. Проучването на такива явления се отнася до атмосферната оптика. Оптичните явления в атмосферата, описани от тази наука, се основават на законите на физиката. Тя е в състояние да обясни, защо небето е синьо през деня и по време на залез и изгрев промяна на цветовете като дъга се образува и когато се вземат миражи. Многобройни проучвания и експерименти сега ни позволяват да разберем тези оптични явления в природата, като появата на светещи кръстове, фата моргана, преливащи се цветове ореола.

Синото небе

Цветът на небето е толкова често, че рядко мислим защо е така. Въпреки това, отговорът е добре известен на физиците. Нютон доказва, че лъчът на светлината се разлага в спектър при определени условия. Когато атмосферата преминава, неговата част, съответстваща на синия цвят, се разсейва по-добре. Червена секция видимо излъчване характеризираща се с по-дълга дължина на вълната и по-ниска от виолетовата в степента на дисперсия 16 пъти.

В същото време виждаме небето не в лилаво, а в синьо. Причината за това се крие в характеристиките на ретиновото устройство и съотношението на спектралните участъци при слънчевата светлина. Очите ни са по-чувствителни към синьо, а лилавата част в спектъра на светлината е по-малко интензивна от синята.

Скарлет Сънсет

Когато хората разбраха, че такава атмосфера, оптичните феномени престанали да бъдат за тях свидетелство или знамение на ужасни събития. Въпреки това, научният подход не пречи естетическо удоволствие от цветни залези и нежни зори. Яркочервените и оранжевите цветове заедно с розовото и синьо постепенно отстъпват на нощна тъмнина или сутрешна светлина. Невъзможно е да се наблюдават два еднакви изгреви или залези. И причината за това е в една и съща мобилност на атмосферните слоеве и променящите се климатични условия.

По време на залези и изгреви, слънчевите лъчи преодоляват по-дълъг път към повърхността, отколкото през деня. В резултат на това разпръснати виолетови, сини и зелени отиват в страните, а пряката светлина е оцветена в червено и оранжево. Неговият принос към картината на залез и зазоряване е направен от облаци, прах или частици от лед, окачени във въздуха. Светлината пречупва, минава през тях и оцветява небето в различни нюанси. От другата страна на хоризонта често виждате така наречения Belt of Venus - розова лента, разделяща нощното тъмно небе и синята дневна светлина. Красив оптичен феномен, кръстен на римската богиня на любовта, се вижда преди зората и след залез слънце.

Дъга мост

Може би, никакви други светлинни явления в атмосферата не причиняват в паметта толкова много митологични предмети и приказни картини, колко са свързани с дъгата. Обръч или кръг, състоящ се от седем цвята, всеки е познат от детството. Красивото атмосферно явление, което се случва по време на дъжд, когато слънчевите лъчи преминават през капките, очарова дори тези, които щателно проучили природата му.

А днес физиката на дъгата не е тайна за никого. Слънчевата светлина, пречупена от капки дъжд или мъгла, се разпада. В резултат наблюдателят вижда седем цвята от спектъра, от червено до виолетово. Границите между тях не могат да бъдат определени. Цветовете гладко преминават помежду си в няколко нюанса.

При наблюдаване на дъгата, слънцето винаги стои зад човека. Центърът на Smile Irida (т. Нар. Дъга на древните гърци) се намира на линията, преминаваща през наблюдателя и дневната светлина. Обикновено дъгата се появява като полукръг. Размерът и формата му зависят от позицията на слънцето и точката, в която се намира наблюдателят. Колкото по-висока е светлината над хоризонта, толкова по-ниска е обиколката на възможния външен вид на дъгата. Когато Слънцето преодолее знака на 42 метра над хоризонта, наблюдателят на повърхността на Земята не може да види дъгата. Колкото по-високо е човекът над морското равнище, който иска да се възхищава на усмивката на Ирида, толкова по-вероятно е той да не вижда дъга, а кръг.

Двойна, тясна и широка дъга

Често, заедно с основната, можете да видите т. Нар. Съпътстваща дъга дъга. Ако първата се формира в резултат на едно отражение на светлината, втората е резултат от двойно отражение. В допълнение, основната дъга се различава в определен ред от цветове: червено е разположено от външната страна и лилаво върху вътрешната страна, което е по-близо до повърхността на Земята. Страничният "мост" е обратна последователност в последователността: виолетовият пояс се появява на върха. Това е така, защото когато двойното отражение на капката от дъждовни лъчи излиза под различни ъгли.

Rainbows варира в интензивност на цвят и ширина. Най-ярките и доста тесни се появяват след лятната гръмотевична буря. Големите капки, характерни за такъв дъжд, раждат добре маркирана дъга с ясно различими цветове. Малките капки дават по-дифузна и по-малко забележима дъга.

Оптични феномени в атмосферата: aurora borealis

Един от най-красивите атмосферни оптични явления е полярната светлина. Характерно за всички планети е магнитосферата. На Земята аврорите се наблюдават във високите географски ширини на двете полукълба, в зоните около магнитните полюси на планетата. Най-често можете да видите зеленикаво или синьо-зелено светене, което понякога се добавя към ръбовете на червените и розовите светкавици. Интензивната полярна аурора във формата прилича на панделки или гънки на тъканта, като атенюацията се превръща в петна. Ленти на няколкостотин километра високи се отличават от долния край на фона на тъмното небе. Горната граница на аурора се губи в небето.

Тези красиви оптични явления в атмосферата все още пазят тайните си от хората: до края не е проучен механизмът на появата на някои видове луминесценция, причината за внезапното пукане на треска. Въпреки това, днес е известна общата картина на формирането на аурора. Небето над северните и южните полюси е украсено със зеленикаво-розово блясък, когато заредени частици от слънчевия вятър се сблъскат с атомите на горните слоеве на земната атмосфера. Последният, в резултат на взаимодействието, получава допълнителна енергия и го излъчва под формата на светлина.

ореол

Слънцето и луната често се появяват пред нас, заобиколени от блясък, който прилича на ореол. Това ореол е добре маркиран пръстен около светлинния източник. В атмосферата най-често се образува поради най-малките частици лед, които съставят циркови облаци високо над Земята. В зависимост от формата и размера на кристалите, характеристиките на явлението се променят. Често ореолът има формата на дъга кръг в резултат на разлагането на светлинния лъч в спектъра.

Интересното разнообразие на феномена се нарича pargelium. В резултат на пречупването на светлината в ледените кристали на нивото на слънцето, две ярки петна наподобяват дневната светлина. В историческите хроники могат да се намерят описания на това явление. В миналото то често се считало за предвестник на ужасни събития.

мираж

Миражите също са оптични феномени в атмосферата. Те възникват в резултат на пречупването на светлината на границата между въздушните слоеве, които се различават значително в плътността. В литературата са описани много случаи, когато един пътешественик в пустинята виждаше оазиси или дори градове и замъци, които не можеха да бъдат наблизо. Най-често това са "по-ниски" миражи. Те възникват върху една равна повърхност (пустиня, асфалт) и представляват отразен образ на небето, който на наблюдателя изглежда резервоар.

Така наречените горни миражи са по-рядко срещани. Те се формират върху студената повърхност. Горните миражи са прави и обърнати, понякога комбинират и двете позиции. Най-известният представител на тези оптични феномени е Фата Моргана. Това е сложен мираж, съчетаващ няколко вида отражения. Преди наблюдателят са действително съществуващи обекти, които многократно се отразяват и смесват.

Атмосферно електричество

Електрически и оптични явления в атмосферата често се отнасят заедно, въпреки че причините за тяхното появяване са различни. Поляризацията на облаците и образуването на светкавици са свързани с процеси, които се появяват в тропосферата и йоносферата. Гигантски искри изхвърляния обикновено се формира по време на гръмотевична буря. Светкавицата се появява в облаците, може да удари земята. Те представляват заплаха за живота на хората и това е една от причините за научния интерес към такива явления. Някои свойства на мълнията все още остават мистерия за изследователите. Днес причината за топка мълния не е известна. Както в случаите на някои аспекти на теорията за аурорите и миражите, електрическите явления продължават да интригират учените.

Оптичните феномени в атмосферата, описани накратко в статията, стават все по-ясни за физиците всеки ден. В същото време те, като светкавици, не престават да очароват хората със своята красота, мистерия и понякога величие.