6. klasse studerer emnet "Optiske fænomener i atmosfæren" på skolen. Det er dog af interesse ikke kun for et barns nysgerrige sind. Optiske fænomener i atmosfæren kombinerer på den ene side regnbuen, ændringen i himlens farve under solopgange og solnedgange, set mere end én gang af alle. På den anden side omfatter de mystiske luftspejlinger, falske måner og sole, imponerende glorier, der før i tiden skræmte folk. Mekanismen for dannelsen af nogle af dem forbliver uklar til slutningen i dag, men det generelle princip, hvorved optiske fænomener "lever" i naturen, er blevet grundigt undersøgt af moderne fysik.
Air shell
Jordens atmosfære er en skal, der består af en blanding af gasser og strækker sig omkring 100 km over havets overflade. Luftlagets tæthed ændrer sig med afstanden fra jorden: dens højeste værdi er på planetens overflade, den falder med højden. Atmosfæren kan ikke kaldes en statisk formation. Lag af den gasformige kappekonstant i bevægelse og blanding. Deres egenskaber ændrer sig: temperatur, tæthed, bevægelseshastighed, gennemsigtighed. Alle disse nuancer påvirker solens stråler, der skynder sig til planetens overflade.
Optisk system
De processer, der forekommer i atmosfæren, såvel som dens sammensætning, bidrager til absorption, brydning og refleksion af lysstråler. Nogle af dem når målet - jordens overflade, den anden er spredt eller omdirigeret tilbage til det ydre rum. Som et resultat af lysets krumning og refleksion, henfald af en del af strålerne til et spektrum, og så videre, dannes der forskellige optiske fænomener i atmosfæren.
Atmosfærisk optik
På det tidspunkt, hvor videnskaben var i sin vorden, forklarede folk optiske fænomener baseret på de fremherskende ideer om universets struktur. Regnbuen forbandt den menneskelige verden med det guddommelige, tilsynekomsten af to falske sole på himlen vidnede om de forestående katastrofer. I dag har de fleste af de fænomener, der skræmte vores fjerne forfædre, fået en videnskabelig forklaring. Atmosfærisk optik er engageret i undersøgelsen af sådanne fænomener. Denne videnskab beskriver optiske fænomener i atmosfæren baseret på fysikkens love. Hun er i stand til at forklare, hvorfor himlen er blå om dagen, men skifter farve under solnedgang og daggry, hvordan en regnbue dannes, og hvor luftspejlinger kommer fra. Talrige undersøgelser og eksperimenter i dag gør det muligt at forstå sådanne optiske fænomener i naturen som udseendet af lysende kors, Fata Morgana, regnbue-haloer.
Blå himmel
Himlens farveså velkendt, at vi sjældent tænker over, hvorfor det er sådan. Ikke desto mindre kender fysikere godt svaret. Newton beviste, at en lysstråle under visse betingelser kan nedbrydes til et spektrum. Når man passerer gennem atmosfæren, spredes den del, der svarer til den blå farve, bedre. Den røde del af synlig stråling er karakteriseret ved en længere bølgelængde og er 16 gange ringere end den violette med hensyn til spredningsgraden.
Samtidig ser vi himlen ikke lilla, men blå. Årsagen til dette ligger i ejendommelighederne ved strukturen af nethinden og forholdet mellem dele af spektret i sollys. Vores øjne er mere følsomme over for blåt, og den violette del af solens spektrum er mindre intens end blå.
Scarlet sunset
Da folk fandt ud af, hvad atmosfæren er, ophørte optiske fænomener med at være bevis for dem eller et varsel om forfærdelige begivenheder. Den videnskabelige tilgang forstyrrer dog ikke æstetisk nydelse fra farverige solnedgange og blide solopgange. Lyse røde og orange, sammen med pink og blå, viger gradvist for nattemørke eller morgenlys. Det er umuligt at observere to identiske solopgange eller solnedgange. Og årsagen til dette ligger i den samme mobilitet af atmosfæriske lag og skiftende vejrforhold.
Under solnedgange og solopgange rejser solens stråler en længere vej til overfladen end om dagen. Som et resultat går diffus violet, blå og grøn til siderne, og direkte lys bliver rødt og orange. Skyer, støv eller ispartikler bidrager til billedet af solnedgang og daggry,ophængt i luften. Lyset brydes, når det passerer gennem dem, og farver himlen i en række forskellige nuancer. På den del af horisonten, der er modsat Solen, kan man ofte iagttage det såkaldte Venusbælte - en lyserød stribe, der adskiller den mørke nattehimmel og den blå daghimmel. Det smukke optiske fænomen, opkaldt efter den romerske kærlighedsgudinde, er synligt før daggry og efter solnedgang.
Rainbow Bridge
Måske er der ingen andre lysfænomener i atmosfæren, der fremkalder så mange mytologiske plots og eventyrbilleder som dem, der er forbundet med regnbuen. Buen eller cirklen, der består af syv farver, er kendt af alle siden barndommen. Et smukt atmosfærisk fænomen, der opstår under regn, når solens stråler passerer gennem dråberne, fascinerer selv dem, der har studeret dets natur grundigt.
Og regnbuens fysik i dag er ingen hemmelighed for nogen. Sollys, brudt af regndråber eller tåge, deler sig. Som et resultat ser observatøren syv farver i spektret, fra rød til violet. Det er umuligt at definere grænserne mellem dem. Farver blander sig jævnt ind i hinanden gennem flere nuancer.
Når du observerer en regnbue, er solen altid bag personen. Centrum for Iridas smil (som de gamle grækere kaldte regnbuen) er placeret på en linje, der går gennem observatøren og dagslyset. En regnbue optræder norm alt som en halvcirkel. Dens størrelse og form afhænger af solens position og det punkt, hvor observatøren befinder sig. Jo højere lyskilden er over horisonten, jo lavere falder cirklen af mulige udseende.regnbuer. Når Solen passerer 42º over horisonten, kan en observatør på Jordens overflade ikke se regnbuen. Jo højere over havets overflade en person, der ønsker at beundre Iridas smil, er, jo mere sandsynligt vil han ikke se en bue, men en cirkel.
Dobbelt, smal og bred regnbue
Ofte, sammen med den vigtigste, kan du se den såkaldte sekundære regnbue. Hvis den første er dannet som et resultat af en enkelt refleksion af lys, så er den anden resultatet af en dobbelt refleksion. Derudover er hovedregnbuen kendetegnet ved en vis rækkefølge af farver: rød er placeret på ydersiden, og lilla er på indersiden, som er tættere på jordens overflade. Side "broen" er spektret omvendt i rækkefølge: violet er øverst. Dette sker, fordi strålerne fra en regndråbe reflekteres fra en dobbelt refleksion i forskellige vinkler.
Regnbuer varierer i farveintensitet og bredde. De lyseste og ret smalle dukker op efter et sommertordenvejr. Store dråber, der er karakteristiske for sådan regn, giver anledning til en meget synlig regnbue med tydelige farver. Små dråber giver en mere sløret og mindre mærkbar regnbue.
Optiske fænomener i atmosfæren: aurora borealis
Et af de smukkeste atmosfæriske optiske fænomener er nordlyset. Det er karakteristisk for alle planeter med en magnetosfære. På Jorden observeres nordlys på høje breddegrader i begge halvkugler, i zoner omkringplanetens magnetiske poler. Oftest kan man se et grønligt eller blågrønt skær, nogle gange suppleret med blink af rødt og lyserødt langs kanterne. Den intense aurora borealis er formet som bånd eller folder af stof, som bliver til pletter, når de falmer. Flere hundrede kilometer høje striber skiller sig godt ud langs underkanten mod den mørke himmel. Den øvre grænse for nordlyset er tabt på himlen.
Disse smukke optiske fænomener i atmosfæren holder stadig deres hemmeligheder for mennesker: mekanismen for forekomsten af visse typer luminescens, årsagen til knitren under skarpe blink, er ikke blevet fuldt ud undersøgt. Det generelle billede af dannelsen af nordlys er dog kendt i dag. Himlen over nord- og sydpolen er prydet med et grønligt-lyserødt skær, når ladede partikler fra solvinden kolliderer med atomer i Jordens øvre atmosfære. Sidstnævnte modtager som et resultat af interaktionen yderligere energi og udsender den i form af lys.
Halo
Solen og månen dukker ofte op foran os omgivet af et skær, der ligner en glorie. Denne halo er en meget synlig ring omkring lyskilden. I atmosfæren dannes det oftest på grund af de mindste ispartikler, der udgør cirrusskyer højt over Jorden. Afhængigt af krystallernes form og størrelse ændres fænomenets karakteristika. Ofte har glorien form af en regnbuecirkel som et resultat af lysstrålens nedbrydning til et spektrum.
En interessant variant af fænomenet kaldes parhelion. Som et resultat af lysets brydning i iskrystaller påPå niveau med Solen dannes to lyse pletter, der ligner et dagslys. I historiske krøniker kan man finde beskrivelser af dette fænomen. Tidligere blev det ofte betragtet som en varsel om forfærdelige begivenheder.
Mirage
Mirages er også optiske fænomener i atmosfæren. De opstår som følge af lysets brydning ved grænsen mellem luftlag, der adskiller sig væsentligt i tæthed. Litteraturen beskriver mange tilfælde, hvor en rejsende i ørkenen så oaser eller endda byer og slotte, der ikke kunne være i nærheden. Oftest er disse "lavere" luftspejlinger. De rejser sig over en flad overflade (ørken, asf alt) og repræsenterer et reflekteret billede af himlen, som for iagttageren ser ud til at være en vandmasse.
De såkaldte overlegne luftspejlinger er mindre almindelige. De dannes over kolde overflader. Superior luftspejlinger er lige og omvendte, nogle gange kombinerer de begge positioner. Den mest berømte repræsentant for disse optiske fænomener er Fata Morgana. Dette er et komplekst fatamorgana, der kombinerer flere typer refleksioner på én gang. Virkelige genstande dukker op foran iagttageren, gentagne gange reflekteret og blandet.
Atmosfærisk elektricitet
Elektriske og optiske fænomener i atmosfæren nævnes ofte sammen, selvom årsagerne til deres forekomst er forskellige. Polariseringen af skyer og dannelsen af lyn er forbundet med processer, der forekommer i troposfæren og ionosfæren. Kæmpe gnistutladninger dannes norm alt under et tordenvejr. Lyn opstår inde i skyer og kan ramme jorden. De er livstruendemennesker, og det er en af grundene til den videnskabelige interesse for sådanne fænomener. Nogle egenskaber ved lyn er stadig et mysterium for forskere. I dag er årsagen til kuglelyn ukendt. Som med nogle aspekter af nordlys og luftspejlingsteori, fortsætter elektriske fænomener med at fascinere videnskabsmænd.
Optiske fænomener i atmosfæren, kort beskrevet i artiklen, bliver mere og mere forståelige for fysikere hver dag. Samtidig holder de, som et lyn, aldrig op med at forbløffe folk med deres skønhed, mystik og nogle gange storslåethed.
