Clasa a VI-a studiază la școală tema „Fenomene optice în atmosferă”. Cu toate acestea, este de interes nu numai pentru mintea iscoditoare a unui copil. Fenomenele optice din atmosferă, pe de o parte, combină curcubeul, schimbarea culorii cerului în timpul răsăritului și apusului, văzută de mai multe ori de toată lumea. Pe de altă parte, ele includ miraje misterioase, Luni și Sori false, halouri impresionante care în trecut au îngrozit oamenii. Mecanismul de formare a unora dintre ele rămâne neclar până la sfârșit astăzi, totuși, principiul general după care fenomenele optice „trăiesc” în natură a fost bine studiat de fizica modernă.
Carcasă de aer
Atmosfera Pământului este un înveliș format dintr-un amestec de gaze și care se întinde pe aproximativ 100 km deasupra nivelului mării. Densitatea stratului de aer se modifică odată cu distanța față de pământ: valoarea sa cea mai mare este la suprafața planetei, scade odată cu înălțimea. Atmosfera nu poate fi numită o formațiune statică. Straturi ale învelișului gazosîn mișcare și amestecare constantă. Caracteristicile lor se modifică: temperatură, densitate, viteza de mișcare, transparență. Toate aceste nuanțe afectează razele soarelui care se repetă la suprafața planetei.
Sistem optic
Procesele care au loc în atmosferă, precum și compoziția acesteia, contribuie la absorbția, refracția și reflectarea razelor de lumină. Unii dintre ei ajung la țintă - suprafața pământului, celăl alt este împrăștiat sau redirecționat înapoi în spațiul cosmic. Ca rezultat al curburii și reflexiei luminii, al dezintegrarii unei părți a razelor într-un spectru și așa mai departe, în atmosferă se formează diverse fenomene optice.
Optică atmosferică
În vremea când știința era la început, oamenii explicau fenomenele optice pe baza ideilor predominante despre structura Universului. Curcubeul a legat lumea umană de cea divină, apariția a doi Sori falși pe cer a mărturisit catastrofele care se apropie. Astăzi, majoritatea fenomenelor care i-au speriat pe strămoșii noștri îndepărtați au primit o explicație științifică. Optica atmosferică este angajată în studiul unor astfel de fenomene. Această știință descrie fenomenele optice din atmosferă pe baza legile fizicii. Ea este capabilă să explice de ce cerul este albastru în timpul zilei, dar își schimbă culoarea în timpul apusului și zorilor, cum se formează un curcubeu și de unde provin mirajele. Numeroase studii și experimente fac astăzi posibilă înțelegerea unor fenomene optice din natură precum apariția crucilor luminoase, Fata Morgana, halourile curcubeului.
Cer albastru
Culoarea ceruluiatât de familiar încât rareori ne gândim de ce este așa. Cu toate acestea, fizicienii știu bine răspunsul. Newton a demonstrat că în anumite condiții un fascicul de lumină poate fi descompus într-un spectru. La trecerea prin atmosferă, partea corespunzătoare culorii albastre este mai bine împrăștiată. Secțiunea roșie a radiației vizibile se caracterizează printr-o lungime de undă mai mare și este de 16 ori inferioară violetului în ceea ce privește gradul de împrăștiere.
În același timp, vedem cerul nu violet, ci albastru. Motivul pentru aceasta constă în particularitățile structurii retinei și raportul dintre părțile spectrului în lumina soarelui. Ochii noștri sunt mai sensibili la albastru, iar porțiunea violetă a spectrului soarelui este mai puțin intensă decât albastrul.
Apus stacojiu
Când oamenii și-au dat seama care este atmosfera, fenomenele optice au încetat să mai fie pentru ei o dovadă sau un semn al unor evenimente teribile. Cu toate acestea, abordarea științifică nu interferează cu plăcerea estetică de la apusurile colorate și răsăriturile blânde. Roșurile și portocaliile strălucitoare, alături de roz și albastru, lasă treptat loc întunericului nopții sau luminii dimineții. Este imposibil să observi două răsărituri sau apusuri identice. Iar motivul pentru aceasta constă în aceeași mobilitate a straturilor atmosferice și în condițiile meteorologice în schimbare.
În timpul apusului și răsăritului, razele soarelui parcurg un drum mai lung spre suprafață decât în timpul zilei. Drept urmare, violetul difuzat, albastrul și verdele merg în lateral, iar lumina directă devine roșie și portocalie. Norii, praful sau particulele de gheață contribuie la imaginea apusului și a zorilor,suspendat în aer. Lumina este refracta pe masura ce trece prin ele si coloreaza cerul intr-o varietate de nuante. Pe partea opusă a orizontului de Soare, se poate observa adesea așa-numita Centura lui Venus - o bandă roz care separă cerul întunecat al nopții și cerul albastru al zilei. Frumosul fenomen optic, numit după zeița romană a iubirii, este vizibil înainte de zori și după apus.
Podul Curcubeu
Poate că niciun alt fenomen de lumină din atmosferă nu evocă atât de multe comploturi mitologice și imagini de basm precum cele asociate cu curcubeul. Arcul sau cercul, format din șapte culori, este cunoscut tuturor încă din copilărie. Un fenomen atmosferic frumos care are loc în timpul ploii, când razele soarelui trec prin picături, îi fascinează chiar și pe cei care i-au studiat temeinic natura.
Și fizica curcubeului de astăzi nu este un secret pentru nimeni. Lumina soarelui, refractată de picături de ploaie sau ceață, se desparte. Drept urmare, observatorul vede șapte culori ale spectrului, de la roșu la violet. Este imposibil de definit granițele dintre ele. Culorile se amestecă lin între ele prin mai multe nuanțe.
Când observăm un curcubeu, soarele este întotdeauna în spatele persoanei. Centrul zâmbetului Iridei (cum au numit grecii antici curcubeul) este situat pe o linie care trece prin observator și lumina zilei. Un curcubeu apare de obicei ca un semicerc. Mărimea și forma sa depind de poziția Soarelui și de punctul în care se află observatorul. Cu cât luminarul este mai sus deasupra orizontului, cu atât cade mai jos cercul de posibilă apariție.curcubee. Când Soarele trece la 42 de grade deasupra orizontului, un observator de pe suprafața Pământului nu poate vedea curcubeul. Cu cât o persoană care vrea să admire zâmbetul Iridei este mai sus deasupra nivelului mării, cu atât este mai probabil să vadă nu un arc, ci un cerc.
Curcubeu dublu, îngust și lat
Adesea, împreună cu cel principal, puteți vedea așa-numitul curcubeu secundar. Dacă primul se formează ca urmare a unei singure reflexii a luminii, atunci al doilea este rezultatul unei duble reflexii. În plus, curcubeul principal se distinge printr-o anumită ordine de culori: roșu este situat în exterior, iar violet este în interior, care este mai aproape de suprafața Pământului. „Podul” lateral este spectrul inversat în ordine: violetul este în vârf. Acest lucru se întâmplă deoarece razele de la o picătură de ploaie sunt reflectate de o reflexie dublă în unghiuri diferite.
Curcubeele variază ca intensitate și lățime a culorii. Cele mai strălucitoare și destul de înguste apar după o furtună de vară. Picăturile mari, caracteristice unei astfel de ploi, dau naștere unui curcubeu foarte vizibil cu culori distincte. Picăturile mici dau un curcubeu mai neclar și mai puțin vizibil.
Fenomene optice în atmosferă: aurore boreale
Unul dintre cele mai frumoase fenomene optice atmosferice este aurora. Este caracteristic tuturor planetelor cu magnetosferă. Pe Pământ, aurorele sunt observate la latitudini mari în ambele emisfere, în zonele înconjurătoarepolii magnetici ai planetei. Cel mai adesea, puteți vedea o strălucire verzuie sau albastru-verde, uneori completată de sclipiri de roșu și roz de-a lungul marginilor. Aurora boreala intensă are forma unor panglici sau pliuri de țesătură, care se transformă în pete atunci când se estompează. Dungile în alte de câteva sute de kilometri ies bine în evidență de-a lungul marginii inferioare pe cerul întunecat. Limita superioară a aurorei se pierde pe cer.
Aceste fenomene optice frumoase din atmosferă încă își păstrează secretele de la oameni: mecanismul apariției anumitor tipuri de luminescență, cauza trosnetului în timpul fulgerelor ascuțite, nu a fost studiat pe deplin. Cu toate acestea, imaginea generală a formării aurorelor este cunoscută astăzi. Cerul de deasupra polilor nord și sud este împodobit cu o strălucire roz-verzuie, în timp ce particulele încărcate de vântul solar se ciocnesc cu atomii din atmosfera superioară a Pământului. Acestea din urmă, ca urmare a interacțiunii, primesc energie suplimentară și o emit sub formă de lumină.
Halo
Soarele și luna apar adesea în fața noastră, înconjurate de o strălucire care seamănă cu un halou. Acest halou este un inel foarte vizibil în jurul sursei de lumină. În atmosferă, cel mai adesea se formează din cauza celor mai mici particule de gheață care alcătuiesc norii cirruși sus deasupra Pământului. În funcție de forma și dimensiunea cristalelor, caracteristicile fenomenului se modifică. Adesea, haloul ia forma unui cerc curcubeu ca rezultat al descompunerii fasciculului de lumină într-un spectru.
O varietate interesantă a fenomenului se numește parhelion. Ca urmare a refracției luminii în cristalele de gheață peLa nivelul Soarelui se formează două pete luminoase, asemănătoare cu lumina zilei. În cronicile istorice se pot găsi descrieri ale acestui fenomen. În trecut, a fost adesea considerat un prevestitor al unor evenimente teribile.
Mirage
Mirajele sunt, de asemenea, fenomene optice în atmosferă. Ele apar ca urmare a refracției luminii la limita dintre straturile de aer care diferă semnificativ ca densitate. Literatura descrie multe cazuri când un călător în deșert a văzut oaze sau chiar orașe și castele care nu puteau fi în apropiere. Cel mai adesea acestea sunt miraje „inferioare”. Acestea apar pe o suprafață plană (deșert, asf alt) și reprezintă o imagine reflectată a cerului, care pare observatorului a fi un corp de apă.
Așa-numitele miraje superioare sunt mai puțin frecvente. Se formează pe suprafețe reci. Mirajele superioare sunt drepte și inversate, uneori combină ambele poziții. Cel mai cunoscut reprezentant al acestor fenomene optice este Fata Morgana. Acesta este un miraj complex care combină mai multe tipuri de reflecții simultan. Obiectele din viața reală apar în fața observatorului, reflectate și amestecate în mod repetat.
Electricitate atmosferică
Fenomenele electrice și optice din atmosferă sunt adesea menționate împreună, deși cauzele apariției lor sunt diferite. Polarizarea norilor și formarea fulgerelor sunt asociate cu procese care au loc în troposferă și ionosferă. Descărcările de scântei uriașe se formează de obicei în timpul unei furtuni. Fulgerele apar în interiorul norilor și pot lovi pământul. Ele pun viața în pericoloameni, iar acesta este unul dintre motivele interesului științific pentru astfel de fenomene. Unele proprietăți ale fulgerului sunt încă un mister pentru cercetători. Astăzi, cauza fulgerelor cu bile este necunoscută. Ca și în cazul anumitor aspecte ale teoriei aurorelor și mirajului, fenomenele electrice continuă să intrigă oamenii de știință.
Fenomenele optice din atmosferă, descrise pe scurt în articol, devin din ce în ce mai de înțeles pentru fizicieni în fiecare zi. În același timp, ei, asemenea fulgerului, nu încetează să uimească oamenii cu frumusețea, misterul și uneori grandiozitatea lor.
