Elektriske og optiske fenomener i atmosfæren

På skolen studerer han temaet "Optiske fenomener i atmosfæren" klasse 6. Det er imidlertid av interesse ikke bare for det nysgjerrige barnets sinn. Optiske fenomener i atmosfæren, kombinerer på den ene siden en regnbue, en endring i himmelens farge i morgen og solnedganger, ikke sett av alle. På den annen side inkluderer de mystiske mirages, falske måner og soler, en imponerende halo som tidligere har skremt folk. Mekanismen for dannelse av noen av dem forblir uforståelig til slutten i dag, men det generelle prinsippet med hvilke optiske fenomener "lever" i naturen, har moderne fysikk studert bra.

Luftkuvertet

Jordens atmosfære er et skall som består av en blanding av gasser og strekker seg ca. 100 km over havet. Luftlagets tetthet varierer med avstand fra jorden: dens største verdi på overflaten av planeten, med høyden den minker. Atmosfæren kan ikke kalles en statisk formasjon. Lagene i gasskallet beveger seg kontinuerlig og blandes. Deres egenskaper endrer seg: temperatur, tetthet, bevegelseshastighet, gjennomsiktighet. Alle disse nyansene har en effekt på solens stråler, rushing til overflaten av planeten.

Optisk system

Prosessene som skjer i atmosfæren, samt sammensetningen, bidrar til absorpsjon, refraksjon og refleksjon av lysstråler. En del av dem når målet - jordens overflate, den andre er spredt eller omdirigert tilbake til verdensrommet. Som et resultat av krumning og refleksjon av lys, blir forfall av en del av strålene inn i et spekter, og så videre, forskjellige optiske fenomener i atmosfæren dannet.

Atmosfærisk optikk

På et tidspunkt da vitenskapen begynte, forklarte folk de optiske fenomenene basert på de rådende ideene om universets struktur. Regnbuen forbinder den menneskelige verden med det guddommelige, utseendet på to falske soler i himmelen vitnet om forestående katastrofer. I dag mottok de fleste fenomenene som skremte våre fjerne forfedre en vitenskapelig forklaring. Slike fenomener studeres ved atmosfærisk optikk. Optiske fenomener i atmosfæren beskriver denne vitenskapen, basert på fysikkens lover. Det er i stand til å forklare hvorfor himmelen er blått om dagen, og under solnedgang og daggry skifter farge, hvordan regnbuen dannes og hvor mirages kommer fra. Mange studier og eksperimenter lar oss i dag forstå slike optiske fenomener i naturen som utseendet på lyskryss, Fata Morgana, iriserende haloer.

Den blå himmelen

Fargen på himmelen er så vanlig at vi sjelden tenker på hvorfor det er slik. Likevel er svaret godt kjent for fysikere. Newton viste at strålen av lys nedbrytes til et spektrum under visse forhold. Når atmosfæren passerer, blir dens del som tilsvarer den blå fargen, bedre spredt. Den røde delen av synlig stråling er preget av en lengre bølgelengde og dårligere enn den lilla en med en spredningsgrad 16 ganger.

Samtidig ser vi himmelen ikke i lilla, men i blå. Årsaken til dette ligger i egenskapene til netthinnenheten og forholdet mellom spektrale områder i sollys. Øynene våre er mer følsomme for blå, og den lilla delen i lysets spektrum er mindre intens enn blå.

Scarlet Sunset

Når folk forstod hva atmosfæren var, ophørte optiske fenomener å være et vitnesbyrd for dem eller et tegn på forferdelige hendelser. Imidlertid hindrer den vitenskapelige tilnærmingen ikke å motta estetisk nytelse fra fargerike solnedganger og milde daggryer. Lysrød og oransje farger sammen med rosa og blå gir gradvis vei til mørkets mørke eller morgenlys. Det er umulig å observere to identiske soloppganger eller solnedganger. Og grunnen til dette ligger i all samme mobilitet av atmosfæriske lag og endrede værforhold.

Under solnedganger og soloppganger, overgår solens stråler en lengre bane til overflaten enn på dagtid. Som et resultat går spredt fiolett, blått og grønt til sidene, og direkte lys er farget i rødt og oransje. Hans bidrag til bildet av solnedgang og daggry er laget av skyer, støv eller partikler av is suspendert i luften. Lys brytes, passerer gjennom dem, og farger himmelen i en rekke nyanser. På motsatt side av horisonten er det ofte mulig å observere den såkalte Belt of Venus - en rosa stripe som skiller natten mørk himmel og blått dagslys. Et vakkert optisk fenomen, oppkalt etter den romerske gudinnen av kjærlighet, ses før soloppgang og etter solnedgang.

Rainbow Bridge

Kanskje, ingen andre lysfenomener i atmosfæren forårsaker så mange mytologiske emner og eventyrbilder i minnet, hvor mange er forbundet med regnbuen. Buen eller sirkelen, bestående av syv farger, har vært kjent for alle siden barndommen. Et vakkert atmosfærisk fenomen som oppstår under regnet, når solens stråler passerer gjennom dråpene, fascinerer selv de som grundig studerte sin natur.

Og regnbuens fysikk i dag er ikke en hemmelighet for noen. Sollys, brytes av dråper regn eller tåke, splitter. Som et resultat ser observatøren sju farger av spektret, fra rød til fiolett. Grensene mellom dem kan ikke fastslås. Farger passerer jevnt inn i hverandre i flere nyanser.

Når man ser på regnbuen, står solen alltid bak personen. Smile Irida sentrum (den såkalte regnbuen til de gamle grekerne) ligger på linjen som går gjennom observatøren og dagslyset. Regnbuen vises vanligvis i form av en halvcirkel. Dens størrelse og form er avhengig av solens posisjon og punktet som observatøren befinner seg i. Jo høyere lyset over horisonten er, desto lavere er omkretsen av regnbuens mulige utseende. Når Solen overvinner høyden på 42º over horisonten, kan observatøren på jordens overflate ikke se regnbuen. Jo høyere personen over havnivået, som ønsker å beundre Iridas smil, desto mer sannsynlig at han ikke vil se en bue, men en sirkel.

Dobbel, smal og bred regnbue

Ofte, sammen med det viktigste, kan du se den såkalte side regnbuen. Hvis den førstnevnte er dannet som et resultat av en enkelt refleksjon av lys, er det andre resultatet av en dobbel refleksjon. I tillegg er den største regnbue forskjellig i en viss rekkefølge: rød er plassert på utsiden og lilla på det indre som ligger nærmere jordens overflate. Den laterale "broen" er en omvendt sekvens i sekvensen: fiolett vises øverst. Dette skjer fordi når dobbel refleksjon fra en dråpe regnstråler kommer ut i forskjellige vinkler.

Regnbuer varierer i intensitet av farge og bredde. Den lyseste og ganske smale vises etter en sommer tordenvær. Store dråper som er karakteristisk for et slikt regn, gir en velmerket regnbu med forskjellige farger. Små dråper gir en mer diffus og mindre merkbar regnbue.

Optiske fenomener i atmosfæren: aurora borealis

En av de vakreste atmosfæriske optiske fenomenene er polarlyten. Det er karakteristisk for alle planeter som har en magnetosfære. På jorda observeres aurorae i de høye breddgrader av begge halvkule, i sonene rundt planetens magnetiske poler. Ofte kan du se en grønn eller blågrønn glød, noen ganger suppleres ved kantene med blinker av rød og rosa. Intense polar aurora i form ligner bånd eller bretter av vev, med demping snu til flekker. Strimler noen få hundre kilometer høye er godt utpreget av den nedre kanten mot bakgrunnen av den mørke himmelen. Den øvre grensen til Aurora er tapt i himmelen.

Disse vakre optiske fenomenene i atmosfæren beholder fortsatt sine hemmeligheter fra mennesker: Mekanismen for utseendet av visse typer luminescens, årsaken til knitring av torsk som har oppstått i løpet av plutselige blitser, er ikke undersøkt. Imidlertid er det generelle bildet av dannelsen av auroras kjent i dag. Himmelen over de nordlige og sørlige polene er dekorert med grønn-rosa glød, når ladede partikler av solvinden kolliderer med atomer i de øvre lagene i jordens atmosfære. Sistnevnte, som et resultat av samspillet, mottar ytterligere energi og sender den ut i form av lys.

halogen

Solen og månen vises ofte foran oss omgitt av en glød som ligner en halo. Denne haloen er en velmerket ring rundt lyskilden. I atmosfæren er det oftest dannet på grunn av de minste ispartiklene, som utgjør cirrusskyger høyt over jorden. Avhengig av formen og størrelsen på krystallene endres fenomenets egenskaper. Ofte har haloen form av en regnbue sirkel som følge av nedbrytning av lysstrålen inn i spekteret.

Et interessant utvalg av fenomenet kalles pargels. Som et resultat av lysets brytning i iskrystaller på Solens nivå, ligner to lyse flekker dagslyset. I historiske krønike kan man finne beskrivelser av dette fenomenet. Tidligere ble det ofte betraktet som en harbinger av forferdelige hendelser.

mirage

Mirages er også optiske fenomener i atmosfæren. De oppstår som følge av lysets brytning ved grensen mellom luftlagene som avviker betydelig i tetthet. I litteraturen er mange saker beskrevet, da en reisende i ørkenen så oaser eller til og med byer og slott, som ikke kunne være i nærheten. Oftest er disse "lavere" mirages. De oppstår over en jevn overflate (ørken, asfalt) og representerer et reflektert bilde av himmelen, som ser ut til observatøren som et reservoar.

De såkalte øvre mirages er mindre vanlige. De dannes over den kalde overflaten. Øvre mirages er rett og invertert, noen ganger kombinerer de begge posisjoner. Den mest kjente representanten for disse optiske fenomenene er Fata Morgana. Dette er et komplekst mirage, som kombinerer flere typer refleksjoner. Før observatøren er faktisk eksisterende gjenstander, gjentatte ganger reflektert og interleaved.

Atmosfærisk elektrisitet

Elektriske og optiske fenomener i atmosfæren blir ofte omtalt, selv om årsakene til deres forekomst er forskjellige. Polarisasjon av skyer og dannelse av lyn er knyttet til prosesser som forekommer i troposfæren og ionosfæren. Giant gnistutslipp blir vanligvis dannet under tordenvær. Lyn ser ut i skyene, de kan slå bakken. De er en trussel mot folks liv, og dette er en av grunnene til den vitenskapelige interessen i slike fenomener. Noen lysforhold er fortsatt et mysterium for forskere. I dag er årsaken til utseendet på balllys ukjent. Som i tilfelle av visse aspekter av teorien om auroras og mirages, fortsetter elektriske fenomener å intrigere forskere.

Optiske fenomener i atmosfæren, kort beskrevet i artikkelen, blir stadig mer klar til fysikerne hver dag. Samtidig slipper de, som lyn, ikke å fascinere folk med sin skjønnhet, mystikk og noen ganger storhet.