Ποια είναι παραδείγματα οπτικών φαινομένων. Οπτικά φαινόμενα στη φύση

22 Απριλίου 2016

Στο σχολείο, μελετά το θέμα " οπτικά φαινόμεναστην ατμόσφαιρα, ΣΤ' δημοτικού. Ωστόσο, δεν ενδιαφέρει μόνο το περίεργο μυαλό ενός παιδιού. Τα οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα, αφενός, συνδυάζουν το ουράνιο τόξο, την αλλαγή του χρώματος του ουρανού κατά την ανατολή και τη δύση του ηλίου, που έχουν δει περισσότερες από μία φορές όλοι. Από την άλλη, περιλαμβάνουν μυστηριώδεις αντικατοπτρισμούς, ψεύτικα φεγγάρια και ήλιους, εντυπωσιακά φωτοστέφανα που στο παρελθόν τρομοκρατούσαν τους ανθρώπους. Αδιευκρίνιστος μέχρι τέλους παραμένει όμως σήμερα ο μηχανισμός σχηματισμού ορισμένων από αυτούς γενική αρχή, σύμφωνα με την οποία τα οπτικά φαινόμενα στη φύση «ζουν», η σύγχρονη φυσική έχει μελετήσει καλά.

κέλυφος αέρα

Η ατμόσφαιρα της Γης είναι ένα κέλυφος που αποτελείται από ένα μείγμα αερίων και εκτείνεται για περίπου 100 km πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Η πυκνότητα του στρώματος αέρα αλλάζει με την απόσταση από τη γη: η υψηλότερη τιμή του είναι στην επιφάνεια του πλανήτη, με το ύψος μειώνεται. Η ατμόσφαιρα δεν μπορεί να ονομαστεί στατικός σχηματισμός. Τα στρώματα του αέριου περιβλήματος κινούνται συνεχώς και αναμειγνύονται. Τα χαρακτηριστικά τους αλλάζουν: θερμοκρασία, πυκνότητα, ταχύτητα κίνησης, διαφάνεια. Όλες αυτές οι αποχρώσεις επηρεάζουν τις ακτίνες του ήλιου που ορμούν στην επιφάνεια του πλανήτη.

Οπτικό σύστημα

Οι διεργασίες που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα, καθώς και η σύνθεσή της, συμβάλλουν στην απορρόφηση, διάθλαση και ανάκλαση των ακτίνων φωτός. Μερικά από αυτά φτάνουν στον στόχο - την επιφάνεια της γης, τα άλλα διασκορπίζονται ή ανακατευθύνονται πίσω στο διάστημα. Ως αποτέλεσμα της καμπυλότητας και της ανάκλασης του φωτός, της αποσύνθεσης μέρους των ακτίνων σε ένα φάσμα, και ούτω καθεξής, σχηματίζονται διάφορα οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα.

Σχετικά βίντεο

ατμοσφαιρική οπτική

Σε μια εποχή που η επιστήμη ήταν μόλις στα σπάργανα, οι άνθρωποι εξηγούσαν τα οπτικά φαινόμενα με βάση τις επικρατούσες ιδέες για τη δομή του σύμπαντος. Το ουράνιο τόξο συνέδεσε τον ανθρώπινο κόσμο με το θείο, η εμφάνιση δύο ψεύτικων Ήλιων στον ουρανό μαρτυρούσε τις καταστροφές που πλησίαζαν. Σήμερα, τα περισσότερα από τα φαινόμενα που τρόμαξαν τους μακρινούς μας προγόνους έχουν λάβει επιστημονική εξήγηση. Η ατμοσφαιρική οπτική ασχολείται με τη μελέτη τέτοιων φαινομένων. Αυτή η επιστήμη περιγράφει οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα με βάση τους νόμους της φυσικής. Είναι σε θέση να εξηγήσει γιατί ο ουρανός είναι μπλε κατά τη διάρκεια της ημέρας, αλλά αλλάζει χρώμα κατά τη δύση του ηλίου και την αυγή, πώς σχηματίζεται ένα ουράνιο τόξο και από πού προέρχονται οι αντικατοπτρισμοί. Πολυάριθμες μελέτες και πειράματα σήμερα καθιστούν δυνατή την κατανόηση τέτοιων οπτικών φαινομένων στη φύση όπως η εμφάνιση φωτεινών σταυρών, η Fata Morgana, τα ιριδίζοντα φωτοστέφανα.

Γαλάζιος ουρανός

Το χρώμα του ουρανού είναι τόσο οικείο που σπάνια αναρωτιόμαστε γιατί είναι έτσι. Ωστόσο, οι φυσικοί γνωρίζουν καλά την απάντηση. Ο Νεύτωνας απέδειξε ότι υπό ορισμένες συνθήκες μια δέσμη φωτός μπορεί να αποσυντεθεί σε ένα φάσμα. Κατά τη διέλευση από την ατμόσφαιρα, το τμήμα που αντιστοιχεί στο μπλε χρώμα διασκορπίζεται καλύτερα. Το κόκκινο τμήμα της ορατής ακτινοβολίας χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερο μήκος κύματος και είναι κατώτερο από το βιολετί ως προς το βαθμό σκέδασης κατά 16 φορές.

Ταυτόχρονα, βλέπουμε τον ουρανό όχι μωβ, αλλά μπλε. Ο λόγος για αυτό έγκειται στις ιδιαιτερότητες της δομής του αμφιβληστροειδούς και στην αναλογία τμημάτων του φάσματος στο ηλιακό φως. Τα μάτια μας είναι πιο ευαίσθητα στο μπλε και το ιώδες τμήμα του φάσματος του αστεριού είναι λιγότερο έντονο από το μπλε.

κόκκινο ηλιοβασίλεμα

Όταν οι άνθρωποι κατάλαβαν ποια είναι η ατμόσφαιρα, τα οπτικά φαινόμενα έπαψαν να είναι για αυτούς απόδειξη ή προμήνυμα τρομερών γεγονότων. Ωστόσο επιστημονική προσέγγισηδεν εμποδίζει την αισθητική απόλαυση από τα πολύχρωμα ηλιοβασιλέματα και τις απαλές ανατολές. έντονο κόκκινο και πορτοκαλί χρώματαμαζί με το ροζ και το μπλε δίνουν σταδιακά τη θέση τους στο νυχτερινό σκοτάδι ή στο πρωινό φως. Είναι αδύνατο να παρατηρήσετε δύο πανομοιότυπες ανατολές ή ηλιοβασιλέματα. Και ο λόγος για αυτό έγκειται στην ίδια κινητικότητα ατμοσφαιρικά στρώματακαι μεταβαλλόμενες καιρικές συνθήκες.

Κατά τη διάρκεια του ηλιοβασιλέματος και της ανατολής, οι ακτίνες του ήλιου ταξιδεύουν σε μεγαλύτερη διαδρομή προς την επιφάνεια από ό,τι κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ως αποτέλεσμα, το διάχυτο βιολετί, το μπλε και το πράσινο πηγαίνουν στα πλάγια και το άμεσο φως γίνεται κόκκινο και πορτοκαλί. Σύννεφα, σκόνη ή σωματίδια πάγου που αιωρούνται στον αέρα συμβάλλουν στην εικόνα του ηλιοβασιλέματος και της αυγής. Το φως διαθλάται καθώς περνά μέσα από αυτά και χρωματίζει τον ουρανό σε μια ποικιλία αποχρώσεων. Στο μέρος του ορίζοντα απέναντι από τον Ήλιο, μπορεί κανείς συχνά να παρατηρήσει τη λεγόμενη Ζώνη της Αφροδίτης - μια ροζ ζώνη που χωρίζει τον σκοτεινό νυχτερινό ουρανό και τον μπλε ουρανό της ημέρας. Το όμορφο οπτικό φαινόμενο, που πήρε το όνομά του από τη ρωμαϊκή θεά του έρωτα, είναι ορατό πριν την αυγή και μετά τη δύση του ηλίου.

γέφυρα ουράνιου τόξου

Ίσως κανένα άλλο φωτεινό φαινόμενο στην ατμόσφαιρα δεν προκαλεί τόσες πολλές μυθολογικές πλοκές και παραμυθένιες εικόνες όσο εκείνες που σχετίζονται με το ουράνιο τόξο. Το τόξο ή ο κύκλος, που αποτελείται από επτά χρώματα, είναι γνωστό σε όλους από την παιδική ηλικία. Ένα πανέμορφο ατμοσφαιρικό φαινόμενο που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της βροχής, όταν οι ακτίνες του ήλιου περνούν μέσα από τις σταγόνες, συναρπάζει ακόμα και όσους έχουν μελετήσει διεξοδικά τη φύση του.

Και η φυσική του ουράνιου τόξου σήμερα δεν είναι μυστικό για κανέναν. Το φως του ήλιου, που διαθλάται από σταγόνες βροχής ή ομίχλης, διασπάται. Ως αποτέλεσμα, ο παρατηρητής βλέπει επτά χρώματα του φάσματος, από το κόκκινο έως το βιολετί. Είναι αδύνατο να καθοριστούν τα όρια μεταξύ τους. Τα χρώματα αναμειγνύονται ομαλά μεταξύ τους μέσα από πολλές αποχρώσεις.

Όταν παρατηρούμε ένα ουράνιο τόξο, ο ήλιος βρίσκεται πάντα πίσω από την πλάτη του ατόμου. Το κέντρο του χαμόγελου της Ίριδας (όπως αποκαλούσαν οι αρχαίοι Έλληνες το ουράνιο τόξο) βρίσκεται σε μια γραμμή που διέρχεται από τον παρατηρητή και το φως της ημέρας. Ένα ουράνιο τόξο εμφανίζεται συνήθως ως ημικύκλιο. Το μέγεθος και το σχήμα του εξαρτώνται από τη θέση του Ήλιου και το σημείο στο οποίο βρίσκεται ο παρατηρητής. Όσο υψηλότερο είναι το φωτιστικό πάνω από τον ορίζοντα, τόσο χαμηλότερος πέφτει ο κύκλος της πιθανής εμφάνισης ενός ουράνιου τόξου. Όταν ο Ήλιος περνά 42º πάνω από τον ορίζοντα, ένας παρατηρητής στην επιφάνεια της Γης δεν μπορεί να δει το ουράνιο τόξο. Όσο πιο πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας βρίσκεται ένα άτομο που θέλει να θαυμάσει το χαμόγελο της Ίριδας, τόσο πιο πιθανό είναι να μην δει τόξο, αλλά κύκλο.

Διπλό, στενό και φαρδύ ουράνιο τόξο

Συχνά, μαζί με το κύριο, μπορείτε να δείτε το λεγόμενο δευτερεύον ουράνιο τόξο. Εάν το πρώτο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα μιας απλής ανάκλασης του φωτός, τότε το δεύτερο είναι αποτέλεσμα διπλής ανάκλασης. Επιπλέον, το κύριο ουράνιο τόξο διακρίνεται από μια ορισμένη σειρά χρωμάτων: το κόκκινο βρίσκεται στο εξωτερικό και το μοβ είναι στο εσωτερικό, το οποίο είναι πιο κοντά στην επιφάνεια της Γης. Η πλαϊνή "γέφυρα" είναι το φάσμα που αντιστρέφεται στη σειρά: το βιολετί βρίσκεται στην κορυφή. Αυτό συμβαίνει επειδή οι ακτίνες βγαίνουν σε διαφορετικές γωνίες κατά τη διπλή ανάκλαση από μια σταγόνα βροχής.

Τα ουράνια τόξα ποικίλλουν ως προς την ένταση και το πλάτος του χρώματος. Τα πιο φωτεινά και μάλλον στενά εμφανίζονται μετά από μια καλοκαιρινή καταιγίδα. Μεγάλες σταγόνες, χαρακτηριστικές μιας τέτοιας βροχής, δημιουργούν ένα πολύ ορατό ουράνιο τόξο με διακριτά χρώματα. Οι μικρές σταγόνες δίνουν ένα πιο θολό και λιγότερο αισθητό ουράνιο τόξο.

Οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα: σέλας

Ένα από τα πιο όμορφα ατμοσφαιρικά οπτικά φαινόμενα είναι το σέλας. Είναι χαρακτηριστικό όλων των πλανητών με μαγνητόσφαιρα. Στη Γη, τα σέλας παρατηρούνται σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη και στα δύο ημισφαίρια, σε ζώνες που περιβάλλουν τους μαγνητικούς πόλους του πλανήτη. Τις περισσότερες φορές μπορείτε να δείτε μια πρασινωπή ή γαλαζοπράσινη λάμψη, που μερικές φορές συμπληρώνεται από λάμψεις κόκκινου και ροζ κατά μήκος των άκρων. Το έντονο βόρειο σέλας έχει σχήμα κορδέλες ή πτυχές υφάσματος και μετατρέπεται σε κηλίδες καθώς ξεθωριάζει. Οι λωρίδες ύψους αρκετών εκατοντάδων χιλιομέτρων ξεχωρίζουν καλά κατά μήκος της κάτω άκρης απέναντι στον σκοτεινό ουρανό. Το ανώτερο όριο του σέλας χάνεται στον ουρανό.

Αυτά τα όμορφα οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα εξακολουθούν να κρατούν τα μυστικά τους από τους ανθρώπους: ο μηχανισμός εμφάνισης ορισμένων τύπων φωταύγειας, η αιτία του τριξίματος που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια απότομων αναλαμπές, δεν έχει μελετηθεί πλήρως. Ωστόσο, η γενική εικόνα του σχηματισμού των σέλας είναι γνωστή σήμερα. Ο ουρανός πάνω από τον βόρειο και τον νότιο πόλο στολίζεται με μια πρασινοροζ λάμψη καθώς φορτισμένα σωματίδια από τον ηλιακό άνεμο συγκρούονται με άτομα στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης. Οι τελευταίοι, ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης, λαμβάνουν πρόσθετη ενέργεια και την εκπέμπουν με τη μορφή φωτός.

Φωτοστέφανος

Ο ήλιος και η σελήνη εμφανίζονται συχνά μπροστά μας περικυκλωμένοι από μια λάμψη που μοιάζει με φωτοστέφανο. Αυτό το φωτοστέφανο είναι ένας πολύ ορατός δακτύλιος γύρω από την πηγή φωτός. Στην ατμόσφαιρα, τις περισσότερες φορές σχηματίζεται λόγω των μικρότερων σωματιδίων πάγου που συνθέτουν σύννεφα κίρρου ψηλά πάνω από τη Γη. Ανάλογα με το σχήμα και το μέγεθος των κρυστάλλων αλλάζουν τα χαρακτηριστικά του φαινομένου. Συχνά το φωτοστέφανο παίρνει τη μορφή κύκλου ουράνιου τόξου ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης της δέσμης φωτός σε ένα φάσμα.

Μια ενδιαφέρουσα παραλλαγή του φαινομένου ονομάζεται παρήλιο. Ως αποτέλεσμα της διάθλασης του φωτός σε κρυστάλλους πάγου στο επίπεδο του Ήλιου, σχηματίζονται δύο φωτεινά σημεία, που μοιάζουν με αστέρι της ημέρας. ΣΤΟ ιστορικά χρονικάΜπορείτε να βρείτε περιγραφές αυτού του φαινομένου. Στο παρελθόν, θεωρούνταν συχνά προάγγελος τρομερών γεγονότων.

Αντικατοπτρισμός

Τα Mirage είναι επίσης οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα. Προκύπτουν ως αποτέλεσμα της διάθλασης του φωτός στο όριο μεταξύ στρωμάτων αέρα που διαφέρουν σημαντικά σε πυκνότητα. Η βιβλιογραφία περιγράφει πολλές περιπτώσεις που ένας ταξιδιώτης στην έρημο είδε οάσεις ή ακόμα και πόλεις και κάστρα που δεν μπορούσαν να είναι κοντά. Τις περισσότερες φορές πρόκειται για «κατώτερες» αντικατοπτρισμούς. Αναδύονται πάνω από μια επίπεδη επιφάνεια (έρημο, άσφαλτος) και αντιπροσωπεύουν μια ανακλώμενη εικόνα του ουρανού, η οποία φαίνεται στον παρατηρητή σαν μια δεξαμενή.

Τα λεγόμενα ανώτερα αντικατοπτρικά είναι λιγότερο κοινά. Σχηματίζονται σε κρύες επιφάνειες. Οι ανώτερες αντικατοπτρισμοί είναι ευθείες και ανεστραμμένες, μερικές φορές συνδυάζουν και τις δύο θέσεις. Ο πιο διάσημος εκπρόσωπος αυτών των οπτικών φαινομένων είναι η Fata Morgana. Πρόκειται για ένα περίπλοκο αντικατοπτρισμό που συνδυάζει πολλούς τύπους αντανακλάσεων ταυτόχρονα. Αντικείμενα της πραγματικής ζωής εμφανίζονται ενώπιον του παρατηρητή, αντανακλώνται και αναμειγνύονται επανειλημμένα.

ατμοσφαιρικός ηλεκτρισμός

Τα ηλεκτρικά και τα οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα αναφέρονται συχνά μαζί, αν και οι αιτίες τους είναι διαφορετικές. Η πόλωση των νεφών και ο σχηματισμός κεραυνών συνδέονται με διεργασίες που συμβαίνουν στην τροπόσφαιρα και την ιονόσφαιρα. Οι γιγάντιες εκκενώσεις σπινθήρων σχηματίζονται συνήθως κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας. Ο κεραυνός εμφανίζεται μέσα στα σύννεφα και μπορεί να χτυπήσει το έδαφος. Αποτελούν απειλή για την ανθρώπινη ζωή και αυτός είναι ένας από τους λόγους επιστημονικό ενδιαφέρονσε τέτοια γεγονότα. Ορισμένες ιδιότητες του κεραυνού εξακολουθούν να αποτελούν μυστήριο για τους ερευνητές. Σήμερα, η αιτία του κεραυνού μπάλας είναι άγνωστη. Όπως συμβαίνει με ορισμένες πτυχές της θεωρίας σέλας και αντικατοπτρισμού, τα ηλεκτρικά φαινόμενα συνεχίζουν να ιντριγκάρουν τους επιστήμονες.

Τα οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα, που περιγράφονται εν συντομία στο άρθρο, γίνονται καθημερινά όλο και πιο κατανοητά για τους φυσικούς. Ταυτόχρονα, όπως ο κεραυνός, δεν παύουν να εκπλήσσουν τους ανθρώπους με την ομορφιά, το μυστήριο και μερικές φορές τη μεγαλοπρέπειά τους.

Farajova Leyla

Συχνά παρατηρούμε ανεξήγητα φαινόμενα στον ουρανό. Αυτό το έργο αποκαλύπτει την ουσία του φαινομένου που εμφανίζεται στην ατμόσφαιρα της γης.

Κατεβάστε:

Προεπισκόπηση:

MOU "Γυμνάσιο Peschanovskaya"

VI περιφερειακό επιστημονικό και πρακτικό συνέδριο

Οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα

6 τάξη MOU"Γυμνάσιο Peschanovskaya"

Επόπτης:

Makovchuk Tatyana Gennadievna

Καθηγητής Φυσικής

Σ. Σάντυ

2010

Εισαγωγή 3

Η ατμόσφαιρα της γης ως οπτικό σύστημα 4

Τύποι οπτικών φαινομένων 5

Συμπέρασμα 12

Λογοτεχνία 13

Παράρτημα 14

Εισαγωγή

Σκοπός αυτής της εργασίας είναι να εξετάσει τα οπτικά ατμοσφαιρικά φαινόμενα και τη φυσική τους φύση. Τα πιο προσιτά και ταυτόχρονα, τα πιο πολύχρωμα οπτικά φαινόμενα είναι ατμοσφαιρικά. Τεράστια σε κλίμακα, είναι το προϊόν της αλληλεπίδρασης του φωτός και της ατμόσφαιρας της γης.

Στις 31 Δεκεμβρίου, την παραμονή της Πρωτοχρονιάς, ένα ασυνήθιστο φαινόμενο μπορούσε να παρατηρηθεί στο νότιο τμήμα του ουρανού, όχι ψηλά από τον ορίζοντα. Στο κέντρο είναι ένας δίσκος του ήλιου και στα πλάγια υπάρχουν άλλοι δύο, και από πάνω τους μια λάμψη ουράνιου τόξου. Ήταν ένα πολύ όμορφο και μαγευτικό θέαμα. Αμέσως έγινε ενδιαφέρον τι είναι, πώς σχηματίζεται, γιατί και ποια άλλα φαινόμενα μπορούν να συμβούν στην ατμόσφαιρα; Αυτό το ασυνήθιστο ατμοσφαιρικό φαινόμενο αποτέλεσε τη βάση της δουλειάς μου.

Η ατμόσφαιρα της γης ως οπτικό σύστημα

Ο πλανήτης μας περιβάλλεται από ένα αέριο κέλυφος, το οποίο ονομάζουμε ατμόσφαιρα. Διαθέτοντας τη μεγαλύτερη πυκνότητα στην επιφάνεια της γης και σταδιακά σπάνια καθώς ανεβαίνει, φτάνει σε πάχος που ξεπερνά τα εκατό χιλιόμετρα. Και αυτό δεν είναι ένα παγωμένο αέριο μέσο με ομοιογενή φυσικά δεδομένα. Αντίθετα, η ατμόσφαιρα της Γης βρίσκεται σε συνεχή κίνηση. Υπό επιρροή διάφορους παράγοντες, τα στρώματά του αναμειγνύονται, αλλάζουν πυκνότητα, θερμοκρασία, διαφάνεια, μετακινούνται μεγάλες αποστάσεις με διαφορετικές ταχύτητες.

Για τις ακτίνες φωτός που προέρχονται από τον Ήλιο ή άλλα ουράνια σώματα, η ατμόσφαιρα της γης είναι ένα είδος οπτικό σύστημαμε συνεχώς μεταβαλλόμενες ρυθμίσεις. Όντας στο δρόμο τους, αντανακλά μέρος του φωτός, το διασκορπίζει, το περνά σε όλο το πάχος της ατμόσφαιρας, παρέχοντας φωτισμό της επιφάνειας της γης, υπό ορισμένες συνθήκες, την αποσυνθέτει σε συστατικά και κάμπτει την πορεία των ακτίνων, προκαλώντας έτσι διάφορα ατμοσφαιρικά φαινόμενα. Τα πιο ασυνήθιστα πολύχρωμα από αυτά είναι τα ηλιοβασιλέματα, τα ουράνια τόξα, το βόρειο σέλας, οι αντικατοπτρισμοί, τα ηλιακά και σεληνιακά φωτοστέφανα και πολλά άλλα.

Τύποι οπτικών φαινομένων

Υπάρχουν πολλά είδη οπτικών φαινομένων. Ας σταθούμε σε μερικά από αυτά.

Φωτοστέφανος

(από Ελληνικάχαλοσ - "κύκλος", "δίσκος"; επίσηςαύρα, φωτοστέφανο, halo) είναι το φαινόμενο της διάθλασης και της ανάκλασης του φωτός στους παγοκρυστάλλους των νεφών της ανώτερης βαθμίδας. Είναι κύκλοι φωτός ή ουράνιου τόξου γύρω από τον Ήλιο ή τη Σελήνη, που χωρίζονται από το φωτιστικό με ένα σκοτεινό κενό. Τα φωτοστέφανα παρατηρούνται συχνά μπροστά από κυκλώνες και ως εκ τούτου μπορεί να είναι σημάδι της προσέγγισής τους. Μερικές φορές μπορούν επίσης να παρατηρηθούν σεληνιακά φωτοστέφανα.

Εμφανιζόμενοι στον αέρα όταν παγώνουν σταγονίδια νερού, οι κρύσταλλοι πάγου συνήθως παίρνουν μία από τις τρεις μορφές έξι όψεων. κανονικά πρίσματα(Εικ. 1 Α): πρίσματα στα οποία το μήκος είναι πολύ μεγάλο σε σύγκριση με τη διατομή τους. Αυτές είναι οι γνωστές παγοβελόνες, τις παγωμένες μέρες του χειμώνα, που αιωρούνται μαζικά στα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας.

Α Β Γ.

(εικ.1)

Πέφτοντας ελεύθερα στον αέρα, τέτοιες βελόνες βρίσκονται κάθετα με τον μακρύ άξονά τους. Τα επίπεδα αυτών των κρυστάλλων, που κάνουν κύκλους, κατεβαίνουν σταδιακά στο έδαφος, είναι προσανατολισμένα παράλληλα προς την επιφάνεια τις περισσότερες φορές. Κατά την ανατολή ή τη δύση του ηλίου, η οπτική γωνία του παρατηρητή μπορεί να περάσει μέσα από αυτό ακριβώς το επίπεδο και κάθε κρύσταλλος μπορεί να οδηγεί σαν μικροσκοπικός φακός που διαθλά το ηλιακό φως.

Σε άλλο είδος πρισμάτων, το ύψος είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με τη διατομή. τότε λαμβάνονται επίπεδες πλάκες έξι όψεων (Εικ. 1Β.). Μερικές φορές, τέλος, οι παγοκρύσταλλοι παίρνουν τη μορφή πρίσματος, η διατομή του οποίου είναι ένα αστέρι έξι ακτίνων (Εικ. 1 Γ.). Πέφτοντας πάνω σε κρυστάλλους πάγου, μια ακτίνα φωτός, ανάλογα με τον τύπο του κρυστάλλου και τη θέση του σε σχέση με την ακτίνα, μπορεί είτε να περάσει απευθείας από αυτόν χωρίς διάθλαση είτε οι ακτίνες πρέπει να υποστούν όχι μόνο διάθλαση σε αυτά, αλλά και ολόκληρη γραμμήσυνολικές εσωτερικές αντανακλάσεις. Στην πραγματικότητα, φυσικά, είναι πολύ σπάνιο να παρατηρήσουμε ένα φαινόμενο, του οποίου όλα τα μέρη θα ήταν εξίσου φωτεινά και ευδιάκριτα: συνήθως το ένα ή το άλλο μέρος του αναπτύσσεται πιο φωτεινό και πιο χαρακτηριστικά, τα υπόλοιπα είτε παρατηρούνται πολύ αδύναμα είτε ακόμη και απών.

Ένας συνηθισμένος κύκλος ή μικρό φωτοστέφανο είναι ένας λαμπρός κύκλος που περιβάλλει το φωτιστικό, η ακτίνα του είναι περίπου 22 °. Είναι χρωματισμένο εσωτερικά κοκκινωπό, μετά φαίνεται αχνά το κίτρινο, μετά το χρώμα γίνεται λευκό και σταδιακά συγχωνεύεται με τον γενικό γαλαζωπό τόνο του ουρανού.Χώροςμέσα στον κύκλο φαίνεται σχετικά σκοτεινό. το εσωτερικό περίγραμμα του κύκλου είναι έντονα οριοθετημένο. Αυτός ο κύκλος σχηματίζεται από τη διάθλαση του φωτός σε βελόνες πάγου, οι οποίες μεταφέρονται σε διάφορες θέσεις στον αέρα. Η γωνία ελάχιστης εκτροπής των ακτίνων σε ένα πρίσμα πάγου είναι περίπου 22°, έτσι ώστε όλες οι ακτίνες που περνούν μέσα από τους κρυστάλλους πρέπει να φαίνονται στον παρατηρητή τουλάχιστον 22° αποκλίνουσες από την πηγή φωτός. εξ ου και το σκοτάδι του εσωτερικού χώρου. Το κόκκινο χρώμα, ως το λιγότερο διαθλασμένο, θα φαίνεται επίσης το λιγότερο αποκλίνον από το φωτιστικό. ακολουθείται από κίτρινο? οι υπόλοιπες ακτίνες, ανακατεύοντας μεταξύ τους, θα δώσουν την εντύπωση άσπρο χρώμα. Λιγότερο συνηθισμένο είναι ένα φωτοστέφανο με γωνιακή ακτίνα 46°, που βρίσκεται ομόκεντρα γύρω από ένα φωτοστέφανο 22 μοιρών. Η εσωτερική του πλευρά έχει επίσης μια κοκκινωπή απόχρωση. Ο λόγος για αυτό είναι επίσης η διάθλαση του φωτός, η οποία συμβαίνει σε αυτή την περίπτωση σε βελόνες πάγου που βλέπουν το φωτιστικό σε γωνίες 90 °. αυτός ο κύκλος είναι συνήθως πιο χλωμός από τον μικρό, αλλά τα χρώματα σε αυτόν είναι πιο έντονα διαχωρισμένα. Το πλάτος του δακτυλίου ενός τέτοιου φωτοστέφανου υπερβαίνει τις 2,5 μοίρες. Και τα φωτοστέφανα 46 μοιρών και 22 μοιρών τείνουν να είναι πιο φωτεινά στην κορυφή και κάτω μέρηδαχτυλίδια. Το σπάνιο φωτοστέφανο 90 ​​μοιρών είναι ένας ελαφρώς φωτεινός, σχεδόν άχρωμος δακτύλιος που έχει κοινό κέντρο με τα άλλα δύο φωτοστέφανα. Αν είναι χρωματιστό, έχει κόκκινο χρώμα στο εξωτερικό του δαχτυλιδιού. Ο μηχανισμός προέλευσης αυτού του τύπου φωτοστέφανου δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως.

Μπορείτε συχνά να παρατηρήσετε το σεληνιακό φωτοστέφανο.Αυτό είναι ένα αρκετά κοινό θέαμα και συμβαίνει εάν ο ουρανός καλύπτεται από ψηλά λεπτά σύννεφα με εκατομμύρια μικροσκοπικούς κρυστάλλους πάγου. Κάθε κρύσταλλος πάγου λειτουργεί ως ένα μικροσκοπικό πρίσμα. Οι περισσότεροι κρύσταλλοι έχουν τη μορφή επιμήκων εξαγώνων. Το φως εισέρχεται μέσω μιας μπροστινής επιφάνειας ενός τέτοιου κρυστάλλου και εξέρχεται από την απέναντι με γωνία διάθλασης 22º .

Παρακολουθώντας τους λαμπτήρες του δρόμου το χειμώνα, μπορείτε να δείτε το φωτοστέφανο που δημιουργείται από το φως τους, υπό ορισμένες συνθήκες, φυσικά, δηλαδή, σε παγωμένο αέρα κορεσμένο με κρυστάλλους πάγου ή νιφάδες χιονιού. Παρεμπιπτόντως, ένα φωτοστέφανο από τον Ήλιο με τη μορφή μιας μεγάλης φωτεινής στήλης μπορεί επίσης να εμφανιστεί κατά τη διάρκεια μιας χιονόπτωσης. Υπάρχουν μέρες το χειμώνα που οι νιφάδες χιονιού μοιάζουν να επιπλέουν στον αέρα και το φως του ήλιου διαπερνά πεισματικά τα χαλαρά σύννεφα. Στο φόντο της βραδινής αυγής, αυτή η κολόνα μερικές φορές φαίνεται κοκκινωπή - σαν μια αντανάκλαση μιας μακρινής φωτιάς. Στο παρελθόν, ένα τόσο ακίνδυνο φαινόμενο, όπως βλέπουμε, φρίκησε τους δεισιδαίμονες.

Μπορώ για να δείτε ένα τέτοιο φωτοστέφανο: ένα φωτεινό, ιριδίζον χρώμα δαχτυλίδι γύρω από τον Ήλιο. Αυτός ο κάθετος κύκλος εμφανίζεται όταν υπάρχουν πολλοί εξαγωνικοί παγοκρύσταλλοι στην ατμόσφαιρα, οι οποίοι δεν αντανακλούν, αλλά διαθλούν τις ακτίνες του ήλιου σαν ένα γυάλινο πρίσμα. Σε αυτή την περίπτωση, οι περισσότερες ακτίνες, φυσικά, είναι διάσπαρτες και δεν φτάνουν στα μάτια μας. Αλλά κάποιο μέρος τους, έχοντας περάσει από αυτά τα πρίσματα στον αέρα και διαθλάστηκε, φτάνει σε εμάς, έτσι βλέπουμε έναν κύκλο ουράνιου τόξου γύρω από τον Ήλιο. Η ακτίνα του είναι περίπου είκοσι δύο μοίρες. Μερικές φορές περισσότερο - στους σαράντα έξι βαθμούς.

Παρατηρείται ότι ο κύκλος του φωτοστέφανου είναι πάντα πιο φωτεινός στα πλάγια. Αυτό συμβαίνει επειδή δύο φωτοστέφανα τέμνονται εδώ - κάθετα και οριζόντια. Και οι ψεύτικοι ήλιοι σχηματίζονται πιο συχνά στη διασταύρωση. Οι πιο ευνοϊκές συνθήκες για την εμφάνιση ψεύτικων ήλιων σχηματίζονται όταν ο Ήλιος δεν βρίσκεται ψηλά πάνω από τον ορίζοντα και μέρος του κατακόρυφου κύκλου δεν είναι πλέον ορατό σε εμάς.

Τι είδους κρύσταλλα εμπλέκονται σε αυτή την «παράσταση»;

Η απάντηση στο ερώτημα δόθηκε με ειδικά πειράματα. Αποδείχθηκε ότι οι ψεύτικοι Ήλιοι εμφανίζονται λόγω εξαγωνικών κρυστάλλων πάγου, στο σχήμα τους που θυμίζουν... νύχια. Επιπλέουν κάθετα στον αέρα, διαθλώντας το φως με τις πλευρικές τους όψεις.

Ο τρίτος «ήλιος» εμφανίζεται όταν μόνο ένα πάνω μέρος του κύκλου του φωτοστέφανου είναι ορατό πάνω από τον πραγματικό ήλιο. Μερικές φορές είναι ένα τμήμα ενός τόξου, μερικές φορές ένα φωτεινό σημείο αόριστου σχήματος. Μερικές φορές οι ψεύτικοι ήλιοι δεν είναι κατώτεροι σε φωτεινότητα από τον ίδιο τον Ήλιο. Παρατηρώντας τους, οι αρχαίοι χρονικογράφοι έγραψαν για τρεις ήλιους, για κομμένα πύρινα κεφάλια κ.λπ.

Σε σχέση με αυτό το φαινόμενο, ένα περίεργο γεγονός έχει καταγραφεί στην ιστορία της ανθρωπότητας. Το 1551, η γερμανική πόλη του Μαγδεμβούργου πολιορκήθηκε από τα στρατεύματα του Ισπανού βασιλιά Καρόλου Ε'. Οι υπερασπιστές της πόλης κράτησαν σταθερά, η πολιορκία είχε διαρκέσει περισσότερο από ένα χρόνο. Τελικά, ο εκνευρισμένος βασιλιάς έδωσε εντολή να προετοιμαστούν για μια αποφασιστική επίθεση. Αλλά τότε συνέβη ένα πρωτόγνωρο πράγμα: λίγες ώρες πριν από την επίθεση, τρεις ήλιοι έλαμψαν πάνω από την πολιορκημένη πόλη. Ο θανάσιμα φοβισμένος βασιλιάς αποφάσισε ότι ο παράδεισος προστάτευε το Μαγδεμβούργο και διέταξε την άρση της πολιορκίας.

ΟΥΡΑΝΙΟ ΤΟΞΟ - Πρόκειται για ένα οπτικό φαινόμενο που εμφανίζεται στην ατμόσφαιρα και έχει τη μορφή πολύχρωμου τόξου στο στερέωμα.

Στις θρησκευτικές ιδέες των λαών της αρχαιότητας, ο ρόλος της γέφυρας μεταξύ γης και ουρανού αποδόθηκε στο ουράνιο τόξο. Στην ελληνορωμαϊκή μυθολογία, ακόμη και η ιδιαίτερη θεά του ουράνιου τόξου, η Ίριδα, είναι γνωστή. Οι Έλληνες επιστήμονες Αναξιμένης και Αναξαγόρας πίστευαν ότι ένα ουράνιο τόξο σχηματίζεται από την αντανάκλαση του Ήλιου σε ένα σκοτεινό σύννεφο. Ο Αριστοτέλης διατύπωσε ιδέες για το ουράνιο τόξο σε μια ειδική ενότητα της Μετεωρολογίας του. Πίστευε ότι το ουράνιο τόξο εμφανίζεται λόγω της αντανάκλασης του φωτός, αλλά όχι μόνο από ολόκληρο το σύννεφο, αλλά από τις σταγόνες του.

Το 1637, ο διάσημος Γάλλος φιλόσοφος και επιστήμονας Ντεκάρτ έδωσε μια μαθηματική θεωρία για το ουράνιο τόξο βασισμένη στη διάθλαση του φωτός. Στη συνέχεια, αυτή η θεωρία συμπληρώθηκε από τον Newton με βάση τα πειράματά του σχετικά με την αποσύνθεση του φωτός σε χρώματα χρησιμοποιώντας ένα πρίσμα. Η θεωρία του Ντεκάρτ, που συμπληρώθηκε από τον Νεύτωνα, δεν μπορούσε να εξηγήσει την ταυτόχρονη ύπαρξη πολλών ουράνιων τόξων, τα διαφορετικά πλάτη τους, την υποχρεωτική απουσία ορισμένων χρωμάτων στις χρωματικές ζώνες, την επίδραση του μεγέθους των σταγόνων των σύννεφων. εμφάνισηπρωτοφανής. Η ακριβής θεωρία του ουράνιου τόξου βασισμένη στις έννοιες της περίθλασης του φωτός δόθηκε το 1836 από τον Άγγλο αστρονόμο D. Erie. Θεωρώντας το πέπλο βροχής ως μια χωρική δομή που παρέχει την εμφάνιση περίθλασης, ο Airy εξήγησε όλα τα χαρακτηριστικά του ουράνιου τόξου. Η θεωρία του έχει διατηρήσει πλήρως τη σημασία της για την εποχή μας.

Το ουράνιο τόξο είναι ένα οπτικό φαινόμενο που εμφανίζεται στην ατμόσφαιρα και έχει τη μορφή ενός πολύχρωμου τόξου στο θησαυροφυλάκιο του ουρανού. Παρατηρείται σε εκείνες τις περιπτώσεις που οι ακτίνες του ήλιου φωτίζουν το παραπέτασμα της βροχής, που βρίσκεται στην αντίθετη πλευρά του ουρανού από τον Ήλιο. Το κέντρο του τόξου του ουράνιου τόξου είναι προς την κατεύθυνση μιας ευθείας γραμμής που διέρχεται από τον ηλιακό δίσκο (ακόμα και αν κρύβεται από την παρατήρηση από τα σύννεφα) και το μάτι του παρατηρητή, δηλ. σε σημείο απέναντι από τον ήλιο. Το τόξο του ουράνιου τόξου είναι μέρος ενός κύκλου που περιβάλλεται γύρω από αυτό το σημείο με ακτίνα 42°30" (σε γωνιακή μέτρηση).

Ενδιαφέρουσα διάταξη χρωμάτων στο ουράνιο τόξο. Είναι πάντα σταθερό. Το κόκκινο χρώμα του κύριου ουράνιου τόξου βρίσκεται στην επάνω άκρη του, μοβ - στο κάτω. Ανάμεσα σε αυτά τα ακραία χρώματα, τα υπόλοιπα χρώματα διαδέχονται το ένα το άλλο με την ίδια σειρά όπως στο ηλιακό φάσμα. Κατ' αρχήν, το ουράνιο τόξο δεν περιέχει ποτέ όλα τα χρώματα του φάσματος. Τις περισσότερες φορές, τα μπλε, τα σκούρα μπλε και τα κορεσμένα καθαρά κόκκινα χρώματα απουσιάζουν ή εκφράζονται ασθενώς σε αυτό. Με την αύξηση του μεγέθους των σταγόνων της βροχής, οι χρωματικές ζώνες του ουράνιου τόξου στενεύουν και τα ίδια τα χρώματα γίνονται πιο κορεσμένα. Η επικράτηση των πράσινων τόνων στο φαινόμενο συνήθως υποδηλώνει μια μεταγενέστερη μετάβαση στον καλό καιρό. Η συνολική εικόνα των χρωμάτων του ουράνιου τόξου είναι θολή, καθώς σχηματίζεται από μια εκτεταμένη πηγή φωτός.

Με την τεχνητή αναπαραγωγή του φαινομένου στο εργαστήριο, κατέστη δυνατό να ληφθούν έως και 19 ουράνια τόξα. Επιπρόσθετα ουράνια τόξα μπορούν να παρατηρηθούν πάνω από τη δεξαμενή, που βρίσκονται μη ομόκεντρα μεταξύ τους. Για έναν από αυτούς, η πηγή του φωτός είναι ο Ήλιος, για τον άλλο - η αντανάκλασή του από επιφάνεια του νερού. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, μπορούν επίσης να βρεθούν ουράνια τόξα που βρίσκονται «ανάποδα». Τη νύχτα, κάτω από το φως του φεγγαριού και ομιχλώδη καιρό στα βουνά και στις ακτές των θαλασσών, μπορείτε να παρατηρήσετε λευκό ουράνιο τόξο. Αυτός ο τύπος ουράνιου τόξου μπορεί επίσης να εμφανιστεί όταν το φως του ήλιου εκτίθεται σε ομίχλη. Έχει την όψη ενός λαμπερού λευκού τόξου, εξωτερικά είναι βαμμένο κιτρινωπό και πορτοκαλί κόκκινα χρώματα, και από μέσα - σε μπλε-βιολετί. Το ουράνιο τόξο δεν παρατηρείται μόνο στο πέπλο της βροχής. Σε μικρότερη κλίμακα, μπορεί να δει σε σταγόνες νερού κοντά σε καταρράκτες, σιντριβάνια και στο surf. Ταυτόχρονα, όχι μόνο ο Ήλιος και η Σελήνη, αλλά και ένας προβολέας μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγή φωτός.

Πολικά φώτα - λάμψη (φωταύγεια) της ανώτερης ατμόσφαιρας ενός πλανήτη με μαγνητόσφαιρα λόγω της αλληλεπίδρασής του με φορτισμένα σωματίδια του ηλιακού ανέμου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα σέλας έχουν πράσινο ή μπλε-πράσινο χρώμα, με περιστασιακά μπαλώματα ή περιθώρια ροζ ή κόκκινου. Τα σέλας παρατηρούνται σε δύο κύριες μορφές - με τη μορφή κορδέλες και με τη μορφή κηλίδων που μοιάζουν με σύννεφα. Οι έντονες λάμψεις λάμψης συνοδεύονται συχνά από ήχους που μοιάζουν με θόρυβο, τρίξιμο. Τα σέλας προκαλούν έντονες αλλαγές στην ιονόσφαιρα, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει τις συνθήκες του ραδιοφώνου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η ραδιοεπικοινωνία επιδεινώνεται σημαντικά. Υπάρχει ισχυρή παρεμβολή και μερικές φορές πλήρης απώλεια λήψης.

Mirage - ο καθένας μας έχει δει το πιο απλό. Για παράδειγμα, όταν οδηγείτε σε θερμαινόμενο ασφαλτοστρωμένο δρόμο, πολύ μπροστά μοιάζει με επιφάνεια νερού. Και αυτό δεν έχει εκπλήξει κανέναν εδώ και πολύ καιρό, γιατί ο αντικατοπτρισμός δεν είναι τίποτα άλλο από ένα ατμοσφαιρικό οπτικό φαινόμενο, λόγω του οποίου εμφανίζονται εικόνες αντικειμένων στη ζώνη ορατότητας, τα οποία υπό κανονικές συνθήκες είναι κρυμμένα από την παρατήρηση. Αυτό συμβαίνει επειδή το φως διαθλάται όταν διέρχεται από στρώματα αέρα διαφορετικής πυκνότητας. Σε αυτή την περίπτωση, τα μακρινά αντικείμενα μπορεί να αποδειχθούν ανυψωμένα ή χαμηλωμένα σε σχέση με την πραγματική τους θέση και μπορεί επίσης να παραμορφωθούν και να αποκτήσουν ακανόνιστα, φανταστικά σχήματα.

Ghosts of the Brocken - Σε ορισμένες περιοχές του πλανήτη, όταν η σκιά ενός παρατηρητή σε έναν λόφο κατά την ανατολή ή τη δύση του ηλίου πέφτει πίσω του σε σύννεφα που βρίσκονται σε μικρή απόσταση, αποκαλύπτεται ένα εντυπωσιακό αποτέλεσμα: η σκιά αποκτά κολοσσιαίες διαστάσεις. Αυτό οφείλεται στην ανάκλαση και τη διάθλαση του φωτός από τις μικρότερες σταγόνες νερού στην ομίχλη. Το περιγραφόμενο φαινόμενο πήρε το όνομά του από την κορυφή στα βουνά Harz στη Γερμανία.

Η φωτιά του Αγίου Έλμου- Φωτεινές γαλάζιες ή μοβ βούρτσες μήκους από 30 cm έως 1 m ή περισσότερο, συνήθως στις κορυφές των ιστών ή στις άκρες των ναυπηγείων των πλοίων στη θάλασσα. Μερικές φορές φαίνεται ότι ολόκληρη η αρματωσιά του πλοίου καλύπτεται με φώσφορο και λάμπει. Οι φωτιές του Έλμο εμφανίζονται μερικές φορές σε βουνοκορφές, καθώς και σε κώνους και αιχμηρές γωνίες ψηλών κτιρίων. Αυτό το φαινόμενο είναι ηλεκτρικές εκκενώσεις βούρτσας στα άκρα των ηλεκτρικών αγωγών, όταν η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου αυξάνεται πολύ στην ατμόσφαιρα γύρω τους.

συμπέρασμα

Η φυσική φύση του φωτός ενδιέφερε τους ανθρώπους από αμνημονεύτων χρόνων. Πριν όμως καθιερωθεί μοντέρνα εμφάνισησχετικά με τη φύση του φωτός, και η δέσμη φωτός έχει βρει την εφαρμογή της στην ανθρώπινη ζωή, έχουν εντοπιστεί, περιγραφεί, τεκμηριωθεί επιστημονικά πολλά οπτικά φαινόμενα που συμβαίνουν παντού στην ατμόσφαιρα της Γης, από το γνωστό ουράνιο τόξο έως πολύπλοκους, περιοδικούς αντικατοπτρισμούς και πειραματικά επιβεβαιωμένο. Όμως, παρόλα αυτά, το παράξενο παιχνίδι του φωτός πάντα προσέλκυε και εξακολουθεί να προσελκύει ένα άτομο. Ούτε η ενατένιση του χειμωνιάτικου φωτοστέφανου, ούτε το λαμπερό ηλιοβασίλεμα, ούτε η φαρδιά, μισοουρανική λωρίδα του βόρειου σέλας, ούτε το λιτό μονοπάτι με φεγγάρι στην επιφάνεια του νερού δεν αφήνουν κανέναν αδιάφορο. Μια δέσμη φωτός, που περνά μέσα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη μας, όχι μόνο τον φωτίζει, αλλά και του δίνει μια μοναδική όψη, κάνοντάς τον όμορφο.

Φυσικά, στην ατμόσφαιρα του πλανήτη μας συμβαίνουν πολύ περισσότερα οπτικά φαινόμενα, τα οποία συζητούνται σε αυτή την εργασία. Ανάμεσά τους υπάρχουν και γνωστά σε εμάς και λυμένα από επιστήμονες, και όσοι περιμένουν ακόμα τους ανακαλυπτές τους. Και μπορούμε μόνο να ελπίζουμε ότι, με την πάροδο του χρόνου, θα γίνουμε μάρτυρες ολοένα και περισσότερων νέων ανακαλύψεων στον τομέα των οπτικών ατμοσφαιρικών φαινομένων, υποδεικνύοντας την ευελιξία μιας συνηθισμένης δέσμης φωτός.

Βιβλιογραφία

Bludov M.I. "Conversations on Physics, Part II" - M .: Εκπαίδευση, 1985

Bulat V.L. "Οπτικά φαινόμενα στη φύση" - M .: Εκπαίδευση, 1974

Gershenzon E.M., Malov N.N., Mansurov A.N. "Μάθημα Γενικής Φυσικής"- Μ.: Διαφωτισμός, 1988

Korolev F.A. "Μάθημα Φυσικής" Μ., "Διαφωτισμός" 1988

Myakishev G.Ya. Bukhovtsev B.B. "Φυσική 10 - Μ .: Εκπαίδευση, 1987

Tarasov L.V. "Φυσική στη φύση" - M .: Εκπαίδευση, 1988

Tarasov L.V. "Η φυσική στη φύση"- Μ.: Διαφωτισμός, 1988

Trubnikov P.R. Pokusaev N.V. "Optics and Atmosphere - St. Petersburg: Enlightenment, 2002

Shakhmaev N.M. Chodiev D.Sh. "Φυσική 11 - Μ .: Εκπαίδευση, 1991

Πόροι του Διαδικτύου

Εφαρμογή

Το σχήμα του τόξου, η φωτεινότητα των χρωμάτων, το πλάτος των λωρίδων εξαρτώνται από το μέγεθος των σταγονιδίων νερού και τον αριθμό τους. Οι μεγάλες σταγόνες δημιουργούν ένα πιο στενό ουράνιο τόξο, με έντονα έντονα χρώματα, οι μικρές σταγόνες δημιουργούν ένα τόξο που είναι θολό, ξεθωριασμένο και ακόμη και λευκό.

Ένα από τα ωραιότερα οπτικά φαινόμενα της φύσης είναι το βόρειο σέλας.

Λίμνη, ή χαμηλότερα αντικατοπτρίσματα - τα πιο συνηθισμένα

ο αντικατοπτρισμός, ένα γνωστό φυσικό φαινόμενο εδώ και πολύ καιρό ...

φωτογραφία, το φάντασμα του Μπρόκεν, η σκιά του βουνού, που παρατηρείται με φόντο τα βραδινά σύννεφα:

Το Halo είναι ένα από τα πιο όμορφα και ασυνήθιστα φαινόμενα της φύσης.

Η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας είναι ένα αρκετά ενδιαφέρον οπτικό σύστημα, ο δείκτης διάθλασης του οποίου μειώνεται με το ύψος λόγω της μείωσης της πυκνότητας του αέρα. Με αυτόν τον τρόπο, ατμόσφαιρα της γηςμπορεί να θεωρηθεί ως ένας «φακός» γιγαντιαίων διαστάσεων, που επαναλαμβάνει το σχήμα της Γης και έχει μονότονα μεταβαλλόμενο δείκτη διάθλασης.

Αυτή η περίσταση γεννά ένα σύνολο μια σειρά από οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιραλόγω διάθλασης (διάθλασης) και ανάκλασης (αντανάκλασης) ακτίνων σε αυτό.

Ας εξετάσουμε μερικά από τα πιο σημαντικά οπτικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα.

ατμοσφαιρική διάθλαση

ατμοσφαιρική διάθλαση- φαινόμενο καμπυλότηταακτίνες φωτός καθώς το φως διέρχεται από την ατμόσφαιρα.

Με το ύψος, η πυκνότητα του αέρα (και επομένως ο δείκτης διάθλασης) μειώνεται. Φανταστείτε ότι η ατμόσφαιρα αποτελείται από οπτικά ομοιογενή οριζόντια στρώματα, ο δείκτης διάθλασης στο οποίο ποικίλλει από στρώμα σε στρώμα (Εικ. 299).

Ρύζι. 299. Μεταβολή του δείκτη διάθλασης στην ατμόσφαιρα της Γης

Όταν μια δέσμη φωτός διαδίδεται σε ένα τέτοιο σύστημα, σύμφωνα με το νόμο της διάθλασης, θα «πιέσει» την κάθετη προς το όριο του στρώματος. Αλλά η πυκνότητα της ατμόσφαιρας δεν μειώνεται στα άλματα, αλλά συνεχώς, γεγονός που οδηγεί σε ομαλή καμπυλότητα και περιστροφή της δέσμης μέσω μιας γωνίας α όταν διέρχεται από την ατμόσφαιρα.

Ως αποτέλεσμα της ατμοσφαιρικής διάθλασης, βλέπουμε τη Σελήνη, τον Ήλιο και άλλα αστέρια κάπως υψηλότερα από εκεί που βρίσκονται στην πραγματικότητα.

Για τον ίδιο λόγο, η διάρκεια της ημέρας αυξάνεται (στα γεωγραφικά πλάτη μας κατά 10-12 λεπτά), οι δίσκοι της Σελήνης και του Ήλιου κοντά στον ορίζοντα συμπιέζονται. Είναι ενδιαφέρον ότι η μέγιστη γωνία διάθλασης είναι 35" (για αντικείμενα κοντά στον ορίζοντα), η οποία υπερβαίνει το φαινομενικό γωνιακό μέγεθος του Ήλιου (32").

Από το γεγονός αυτό προκύπτει: τη στιγμή που βλέπουμε ότι το κάτω άκρο του άστρου άγγιζε τη γραμμή του ορίζοντα, στην πραγματικότητα ο ηλιακός δίσκος βρίσκεται ήδη κάτω από τον ορίζοντα (Εικ. 300).

Ρύζι. 300. Ατμοσφαιρική διάθλαση ακτίνων στο ηλιοβασίλεμα

αστέρες που λάμπουν

αστέρες που λάμπουνσχετίζεται επίσης με την αστρονομική διάθλαση του φωτός. Έχει παρατηρηθεί από καιρό ότι η ριπή είναι πιο αισθητή στα αστέρια κοντά στον ορίζοντα. Τα ρεύματα αέρα στην ατμόσφαιρα αλλάζουν την πυκνότητα του αέρα με την πάροδο του χρόνου, με αποτέλεσμα μια φαινομενική λάμψη του ουράνιου σώματος. Οι αστροναύτες σε τροχιά δεν παρατηρούν κανένα τρεμόπαιγμα.

Μιράζ

Σε θερμές περιοχές της ερήμου ή της στέπας και στις πολικές περιοχές, η ισχυρή θέρμανση ή ψύξη του αέρα κοντά στην επιφάνεια της γης οδηγεί στην εμφάνιση αντικατοπτρισμοί: λόγω της καμπυλότητας των ακτίνων, αντικείμενα που βρίσκονται στην πραγματικότητα πολύ πέρα ​​από τον ορίζοντα γίνονται ορατά και φαίνονται κοντά.

Μερικές φορές αυτό το φαινόμενο ονομάζεται επίγεια διάθλαση. Η εμφάνιση των αντικατοπτρισμών εξηγείται από την εξάρτηση του δείκτη διάθλασης του αέρα από τη θερμοκρασία. Υπάρχουν κατώτερα και ανώτερα αντικατοπτρίσματα.

κατώτεροι αντικατοπτρισμοίμπορεί να δει μια καυτή καλοκαιρινή μέρα σε έναν καλά θερμαινόμενο ασφαλτοστρωμένο δρόμο: μας φαίνεται ότι υπάρχουν λακκούβες μπροστά του, που στην πραγματικότητα δεν είναι. ΣΤΟ αυτή η υπόθεσηπαίρνουμε για «λακκούβες» την κατοπτρική ανάκλαση ακτίνων από ανομοιόμορφα θερμαινόμενα στρώματα αέρα που βρίσκονται σε άμεση γειτνίαση με την «καυτή» άσφαλτο.

ανώτεροι αντικατοπτρισμοίδιαφέρουν σε σημαντική ποικιλία: σε ορισμένες περιπτώσεις δίνουν μια άμεση εικόνα (Εικ. 301, α), σε άλλες - ανεστραμμένα (Εικ. 301, β), μπορεί να είναι διπλά και ακόμη και τριπλά. Αυτά τα χαρακτηριστικά συνδέονται με διαφορετικές εξαρτήσεις της θερμοκρασίας του αέρα και του δείκτη διάθλασης από το υψόμετρο.

Ρύζι. 301. Σχηματισμός αντικατοπτρισμών: α - άμεσος αντικατοπτρισμός. β - αντίστροφος αντικατοπτρισμός

ΟΥΡΑΝΙΟ ΤΟΞΟ

Η ατμοσφαιρική βροχόπτωση οδηγεί στην εμφάνιση θεαματικών οπτικών φαινομένων στην ατμόσφαιρα. Έτσι, κατά τη διάρκεια της βροχής, η εκπαίδευση είναι ένα εκπληκτικό και αξέχαστο θέαμα. ουράνια τόξα, η οποία εξηγείται από το φαινόμενο της διαφορετικής διάθλασης (διασποράς) και της ανάκλασης του ηλιακού φωτός στα μικρότερα σταγονίδια της ατμόσφαιρας (Εικ. 302).

Ρύζι. 302. Σχηματισμός ουράνιου τόξου

Σε ιδιαίτερα επιτυχημένες περιπτώσεις, μπορούμε να δούμε πολλά ουράνια τόξα ταυτόχρονα, η σειρά των χρωμάτων στα οποία είναι αμοιβαία αντίστροφη.

Η δέσμη φωτός που εμπλέκεται στο σχηματισμό ενός ουράνιου τόξου βιώνει δύο διαθλάσεις και πολλαπλές αντανακλάσεις σε κάθε σταγόνα βροχής. Σε αυτή την περίπτωση, απλοποιώντας κάπως τον μηχανισμό σχηματισμού του ουράνιου τόξου, μπορούμε να πούμε ότι οι σφαιρικές σταγόνες βροχής παίζουν το ρόλο ενός πρίσματος στο πείραμα του Νεύτωνα για την αποσύνθεση του φωτός σε ένα φάσμα.

Λόγω χωρικής συμμετρίας, το ουράνιο τόξο είναι ορατό με τη μορφή ημικυκλίου με γωνία ανοίγματος περίπου 42 °, ενώ ο παρατηρητής (Εικ. 303) πρέπει να βρίσκεται μεταξύ του Ήλιου και των σταγόνων της βροχής, με την πλάτη του στον Ήλιο.

Η ποικιλία των χρωμάτων στην ατμόσφαιρα εξηγείται από μοτίβα σκέδαση φωτόςσε σωματίδια διαφόρων μεγεθών. Λόγω του γεγονότος ότι το μπλε είναι πιο διάσπαρτο από το κόκκινο, κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν ο Ήλιος βρίσκεται ψηλά πάνω από τον ορίζοντα, βλέπουμε τον ουρανό μπλε. Για τον ίδιο λόγο, κοντά στον ορίζοντα (κατά τη δύση ή την ανατολή), ο Ήλιος γίνεται κόκκινος και όχι τόσο φωτεινός όσο στο ζενίθ. Η εμφάνιση έγχρωμων νεφών συνδέεται επίσης με τη σκέδαση του φωτός από σωματίδια διαφόρων μεγεθών στο σύννεφο.

Βιβλιογραφία

Zhilko, V.V. Φυσική: σχολικό βιβλίο. επίδομα για την 11η τάξη. γενική εκπαίδευση ιδρύματα με ρωσικά. lang. εκπαίδευση με 12ετή θητεία (βασική και προχωρημένη) / V.V. Zhilko, L.G. Μάρκοβιτς. - Μινσκ: Ναρ. Ασβέτα, 2008. - Σ. 334-337.

Εισαγωγή.

Στο πλαίσιο των παραδοσιακών προσεγγίσεων, μια σειρά από ανώμαλα οπτικά φαινόμενα στον κυκλικό χώρο δεν έχουν ακόμη εξηγηθεί. Θα σημειώσουμε μερικά από τα πιο διαβόητα από αυτά - συνδέσμους με μαρτυρίες των οποίων δίνονται παρακάτω. Πρώτον, αυτό είναι το φαινόμενο της απώλειας χρώματος: τα αντικείμενα δεν παρατηρούνται μέσα φυσικά χρώματα, και, πρακτικά, σε αποχρώσεις του γκρι. Δεύτερον, αυτό είναι το φαινόμενο της οπισθοσκέδασης του φωτός: σε οποιαδήποτε γωνία το φως πέφτει στην επιφάνεια σκέδασης, το μεγαλύτερο μέρος του ανακλώμενου φωτός πηγαίνει σε αντίστροφη κατεύθυνσηαπό όπου ήρθε το φως.

Πιστεύουμε ότι ο λόγος για αυτά τα εκπληκτικά φαινόμενα είναι η ειδική οργάνωση της σεληνιακής βαρύτητας - σύμφωνα με μια διαφορετική αρχή από τη βαρύτητα των πλανητών. Η πλανητική βαρύτητα οφείλεται, κατά την ορολογία μας, σε μια πλανητική χοάνη συχνότητας. Στον όγκο ενός ελεύθερου σώματος δοκιμής, το τοπικό τμήμα της κλίσης της συχνότητας καθορίζει άμεσα την κλίση των ιδίων ενεργειών των σωματιδίων της ύλης, η οποία δημιουργεί μια μη υποστηριζόμενη επίδραση δύναμης στο σώμα. Δεν υπάρχουν ενδείξεις παρουσίας χοάνης σεληνιακής συχνότητας. Παρουσιάσαμε ένα μοντέλο οργάνωσης της σεληνιακής βαρύτητας - μέσω της επιβολής, στην τοπική περιοχή της κλίσης της συχνότητας της γης, συγκεκριμένων δονήσεων του «αδρανειακού χώρου» στην κυκλική περιοχή. Όντας στον προκύπτοντα "αστάθμητο χώρο", το σώμα δοκιμής έχει, στον όγκο του, μια κλίση τοπικών απόλυτων ταχυτήτων - και, επομένως, μέσω τετραγωνικών μετατοπίσεων Doppler κβαντικά επίπεδαενέργειας , έχει επίσης μια ενεργειακή κλίση, δηλαδή, πάλι, βιώνει ένα φαινόμενο δύναμης που δεν υποστηρίζεται.

Οι δονήσεις του «αδρανειακού χώρου» έχουν διπλή επίδραση στα οπτικά φαινόμενα. Πρώτον, αυτές οι δονήσεις επηρεάζουν τα μόρια, δηλ. σε εκπομπούς και απορροφητές φωτός - γιατί αλλάζουν τα φάσματα εκπομπής και απορρόφησής τους. Κατα δευτερον, ταχύτητα φάσηςτο φως, όπως πιστεύουμε, συνδέεται, με τοπική-απόλυτη έννοια, σε ένα τοπικό τμήμα του «αδρανειακού χώρου», επομένως οι δονήσεις του επηρεάζουν τη διαδικασία διάδοσης του φωτός.

Σε αυτό το άρθρο, θα δώσουμε ένα εκλεπτυσμένο μοντέλο του κυκλικού «ασταθούς χώρου» και θα εξηγήσουμε την προέλευση αυτών των ανώμαλων οπτικών φαινομένων.

Εκλεπτυσμένο μοντέλο του κυκλικού σεληνιακού "ασταθές χώρου".

Παρουσιάζεται ένα πρώιμο μοντέλο του κυκλικού «ασταθούς χώρου». Είναι σκόπιμο να σημειωθεί ότι οι πρώτες πτήσεις σοβιετικών και αμερικανικών διαστημοπλοίων στη Σελήνη έδειξαν ότι η βαρύτητα του δρα μόνο σε μια μικρή σχεδόν σεληνιακή περιοχή, μέχρι περίπου 10.000 km από την επιφάνεια της Σελήνης - και, επομένως, δεν φτάσει στη Γη μακριά. Επομένως, η Γη δεν έχει δυναμική απάντηση στη Σελήνη: αντίθετα με τη δημοφιλή πεποίθηση, η Γη δεν ισχύει, σε αντίφαση με τη Σελήνη, κοντά στο κοινό «κέντρο μάζας» τους - και, σε αντίθεση με μια άλλη κοινή παρανόηση, η σεληνιακή βαρύτητα δεν έχει καμία σχέση με τις παλίρροιες στους ωκεανούς.

Σύμφωνα με το μοντέλο, στην περιοχή της σεληνιακής βαρύτητας, οι αρμονικές δονήσεις του «αδρανειακού χώρου» ρυθμίζονται, καθαρά από λογισμικό, σε κατευθύνσεις κατά μήκος των τοπικών σεληνιακών κατακόρυφων. Για αυτές τις ακτινικές δονήσεις, οι τιμές πλάτους των ταχυτήτων και των ισοδύναμων γραμμικών μετατοπίσεων μειώνονται όσο αυξάνεται η απόσταση από το κέντρο και στο όριο της σεληνιακής περιοχής βαρύτητας γίνονται πρακτικά μηδενικές. Εάν προσομοιωθεί η σφαιρικά συμμετρική βαρύτητα, υπακούοντας στον νόμο του αντίστροφου τετραγώνου, τότε η εξάρτηση του πλάτους της ταχύτητας Vδονήσεις από το μήκος του διανύσματος ακτίνας rυπάρχει

όπου κ\u003d 4,9 × 10 12 m 3 / s 2 - η βαρυτική παράμετρος της Σελήνης, r max είναι η ακτίνα του ορίου της σεληνιακής περιοχής βαρύτητας. Αν αντικαταστήσουμε στο (1) τις τιμές της μέσης ακτίνας της Σελήνης r L = 1738 km, και επίσης r max = 11738 km, τότε για το πλάτος της ταχύτητας των κραδασμών του «ασταθούς χώρου» στην επιφάνεια της Σελήνης, παίρνουμε V(r L)" 3,10 km/s. Αν υποθέσουμε ότι στην επιφάνεια της Σελήνης το πλάτος των ισοδύναμων γραμμικών μετατοπίσεων είναι ρε(rΑ) = 5 μm, τότε για τη συχνότητα των δονήσεων, που υποθέτουμε ότι είναι ίδια σε ολόκληρη την περιοχή της σεληνιακής βαρύτητας, λαμβάνουμε V(r L)/2p ρε(r L) » 100 MHz. Τα στοιχεία αυτά είναι φυσικά ενδεικτικά.

Η βασική τελειοποίηση του μοντέλου του κυκλικού «ασταθούς χώρου» συνδέεται με το ζήτημα των φάσεων των ακτινικών δονήσεων του «αδρανειακού υποβάθρου». Προηγουμένως, πιστεύαμε ότι η περιοχή της σεληνιακής βαρύτητας χωρίζεται σε ακτινωτά τμήματα, στα οποία οι φάσεις των ακτινικών δονήσεων είναι οργανωμένες "σε μοτίβο σκακιέρας". Τώρα, όμως, μια τέτοια οργάνωση των φάσεων των ακτινικών δονήσεων μας φαίνεται αδικαιολόγητα περίπλοκη και εντελώς περιττή. Οι ακτινικές μετατοπίσεις του «αδρανειακού χώρου» μπορούν να συμβούν συγχρονισμένα σε ολόκληρη την περιοχή της σεληνιακής βαρύτητας: «όλα μαζί από το κέντρο - όλα μαζί προς το κέντρο». Με τέτοιους παγκόσμιους σύγχρονους κραδασμούς, ο "αστάθειος χώρος" θα επικοινωνεί κεντρομόλος επιτάχυνσηένα ελεύθερο σώμα δεν είναι χειρότερο από ό,τι σύμφωνα με το μοντέλο, και η προγραμματική οργάνωση των σφαιρικών σύγχρονων δονήσεων είναι ασύγκριτα πιο εύκολη.

Η διάδοση του φωτός σε έναν δονούμενο «αστάθμητο χώρο» έχει θεμελιώδη χαρακτηριστικά, αφού οι συνθήκες κάτω από τις οποίες λειτουργεί το Quantum Energy Transfer Navigator είναι ασυνήθιστες εδώ. Αυτό είναι ένα πρόγραμμα που μεμονωμένα για κάθε διεγερμένο άτομο αναζητά το άτομο αποδέκτη στο οποίο θα μεταφερθεί η ενέργεια διέγερσης. Εφέ διάδοσης φωτός, συμπεριλαμβανομένων κυματικά φαινόμενα, καθορίζονται από τους αλγόριθμους υπολογισμού που εκτελεί το Navigator - προσδιορίζοντας το άτομο αποδέκτη, στο οποίο η πιθανότητα μεταφοράς κβαντικής ενέργειας είναι μέγιστη. Αυτοί οι αλγόριθμοι του Navigator περιγράφονται στο . Τώρα είναι σημαντικό για εμάς η ταχύτητα των κυμάτων αναζήτησης, με τα οποία το Navigator σαρώνει πληροφοριακά τον χώρο, να είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός και να συνδέεται, με την τοπική-απόλυτη έννοια, με το τοπικό τμήμα του "αδρανειακού χώρου ". Επομένως, οι δονήσεις του «αδρανειακού χώρου» επηρεάζουν την κίνηση των κυμάτων αναζήτησης του Navigator. Με τον προσανατολισμό αυτών των δονήσεων κατά μήκος των τοπικών σεληνιακών κατακόρυφων, η τοπική οριζόντια δέσμη φωτός θα κινείται όχι σε ευθεία γραμμή, αλλά κατά μήκος ενός ημιτονοειδούς - με μια περίοδο που καθορίζεται από τη συχνότητα δόνησης. Στη συχνότητά τους των 100 MHz (βλ. παραπάνω), η περίοδος του ημιτονοειδούς θα είναι περίπου 3 m. Στην περίπτωση αυτή, η κατακόρυφη γωνιακή εξάπλωση των κατευθύνσεων κίνησης της δέσμης μπορεί να εκτιμηθεί μέσω του λόγου του πλάτους της ταχύτητας δόνησης προς το ταχύτητα φωτός - κοντά στην επιφάνεια της Σελήνης, αυτή η εξάπλωση θα είναι περίπου ένα δευτερόλεπτο τόξου.

Υπολογίζοντας αυτή την κατακόρυφη εξάπλωση στις κατευθύνσεις κίνησης μιας δέσμης φωτός που ταξιδεύει κοντά στην επιφάνεια της Σελήνης εξηγεί εύκολα, κατά τη γνώμη μας, τα ακόλουθα οπτικά φαινόμενα. Πρώτον, είναι αδύνατο προβλέψτε τις εμφανίσεις και τη διάρκεια των κρυφών άστρων από τη Σελήνη με τέτοια ακρίβεια με την οποία προβλέπονται πολλά άλλα ουράνια φαινόμενα» . Δεύτερον, πρόκειται για μείωση της ποιότητας της εικόνας της επιφάνειας της Σελήνης κοντά στις άκρες του δίσκου (δείτε, για παράδειγμα, φωτογραφίες στο). Το θάμπωμα στις άκρες του σεληνιακού δίσκου δεν θα ήταν έκπληξη εάν το φεγγάρι είχε ατμόσφαιρα — αλλά δεν έχει. Και οι δύο αυτές επιπτώσεις δεν έχουν βρει μια λογική εξήγηση στο πλαίσιο των παραδοσιακών προσεγγίσεων.

Το φαινόμενο της απώλειας χρώματος στον κυκλικό «αστάθμητο χώρο».

Όπως αναφέραμε προηγουμένως, η διαδικασία διάδοσης του φωτός είναι μια αλυσίδα κβαντικών μεταφορών ενέργειας διέγερσης από άτομο σε άτομο. Διαδοχικοί κρίκοι σε αυτήν την αλυσίδα, δηλ. Τα ζεύγη ατόμου-αποστολέα και ατόμου-δέκτη ορίζονται, σύμφωνα με ορισμένους αλγόριθμους, από το Navigator. Η απόσταση μεταξύ των κορυφών των κυμάτων αναζήτησης του Navigator είναι αυτό που στην οπτική ονομάζεται μήκος κύματος "ακτινοβολίας" (βάζουμε αυτή τη λέξη σε εισαγωγικά, επειδή τα κύματα αναζήτησης του Navigator δεν είναι φυσικής φύσης, αλλά λογισμικού). Υπό τις συνθήκες ενός συνηθισμένου, μη δονούμενου χώρου, το μήκος κύματος καθορίζεται πλήρως από την ενέργεια διέγερσης του ατόμου, εάν αυτό το άτομο βρίσκεται σε ηρεμία - με την τοπική-απόλυτη έννοια. Αν το διάνυσμα της τοπικής-απόλυτης ταχύτητάς του δεν είναι ίσο με μηδέν, τότε τα μήκη των κυμάτων αναζήτησης που προέρχονται από αυτό σε διαφορετικές κατευθύνσεις έχουν τις αντίστοιχες γραμμικές μετατοπίσεις Doppler. Τονίζουμε ότι, όταν ένα διεγερμένο άτομο κινείται, μόνο τα κύματα αναζήτησης υπόκεινται στο γραμμικό φαινόμενο Doppler - η ενέργεια του μεταφερόμενου κβαντικού παραμένει αμετάβλητη. Έτσι, ένα κύμα αναζήτησης με κάποια γραμμική μετατόπιση Doppler μπορεί να ξεπεράσει με επιτυχία ένα φίλτρο στενής ζώνης και ένα ενεργειακό κβάντο μπορεί να μεταφερθεί σε ένα άτομο που βρίσκεται πίσω από αυτό το φίλτρο, αλλά η ενέργεια αυτού του μεταφερόμενου κβαντικού θα εξακολουθεί να είναι η ίδια ενέργεια διέγερσης όπως στο η περίπτωση ενός διεγερμένου ατόμου σε ηρεμία - όταν το κύμα αναζήτησης δεν περνούσε από το φίλτρο.

Ας επανέλθουμε τώρα στην περίπτωση του «ασταθούς χώρου». Οι ακτινικές δονήσεις του μπορούν να παράγουν γραμμικές μετατοπίσεις Doppler στα μήκη κύματος αναζήτησης του Navigator της τάξης έως και V(rΜΕΓΑΛΟ)/ ντο~ 10 -5. Τα αποτελέσματα αυτής της σειράς - δεδομένου ότι το ορατό εύρος καταλαμβάνει μια οκτάβα - δεν θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ριζικές αλλαγές στα χρώματα. Σημειώστε όμως ότι η συντριπτική πλειοψηφία της χρωματικής παλέτας, συμπεριλαμβανομένης της Σελήνης, παρέχεται από μια ουσία που σχηματίζει μοριακές ενώσεις. Θα μπορούσε να είναι ότι ο "ασταθές χώρος" επηρεάζει τα φάσματα μοριακής απορρόφησης εκπομπής;

Όπως αναφέραμε προηγουμένως, ένας χημικός δεσμός είναι μια διαδικασία κυκλικής εναλλαγής των συνθέσεων των δεσμών σθένους «πρωτονίου-ηλεκτρονίου» των δεσμευμένων ατόμων, στην οποία καθένα από τα δύο εμπλεκόμενα ηλεκτρόνια εισέρχεται εναλλάξ στη σύνθεση του ενός ή του άλλου ατόμου. Αυτή η κυκλική διαδικασία σταθεροποιείται με μεταφορές της κβαντικής ενέργειας διέγερσης από το ένα άτομο στο άλλο και αντίστροφα. Στη θερμική ισορροπία, η πιο πιθανή ενέργεια αυτού του κβαντικού αντιστοιχεί στο μέγιστο του φάσματος ισορροπίας, δηλ. ισούται με 5 kT, όπου κ – Η σταθερά του Boltzmann, Τείναι η απόλυτη θερμοκρασία. Όπως προσπαθήσαμε να δείξουμε, το λεγόμενο. ταλαντωτικά και περιστροφικά μοριακές γραμμέςδεν αντιστοιχούν σε διαφορετικές ενέργειες δέσμευσης ατόμων σε ένα μόριο: αντιστοιχούν σε ορισμένους συντονισμούς στην κυκλική διαδικασία του χημικού δεσμού - σε μια κατάλληλη κβαντική ενέργεια, την οποία τα δεσμευμένα άτομα μεταφέρουν κυκλικά το ένα στο άλλο. Ένα τυπικό χαρακτηριστικό των φασμάτων μοριακής απορρόφησης είναι οι ζώνες του συνεχούς φάσματος - οι ζώνες διάστασης. Για τα περισσότερα μόρια, το κάτω άκρο της πρώτης ζώνης διάστασης απέχει 4–5 eV από το επίπεδο της βασικής κατάστασης, δηλ. οι ενέργειες των κβαντών διέγερσης που αντιστοιχούν σε ολόκληρο το ορατό εύρος εμπίπτουν στο χάσμα μεταξύ της βασικής κατάστασης και της πρώτης ζώνης διάστασης. Κάτω από «συνήθεις» συνθήκες, αυτό το κενό είναι λίγο-πολύ πυκνά γεμάτο με διακριτά επίπεδα ενέργειας. Ελάχιστα γνωστό είναι το γεγονός ότι οι αντίστοιχες μοριακές γραμμές, σε αντίθεση με τις ατομικές γραμμές, δεν είναι χαρακτηριστικές - οι θέσεις τους «επιπλέουν» ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πίεση. Οι δονήσεις του «ασταθούς χώρου», κατά τη γνώμη μας, θα πρέπει να οδηγήσουν σε ισχυρή διεύρυνση των μοριακών γραμμών. ας το εξηγήσουμε.

Θυμηθείτε ότι, υπό τις συνθήκες της «συνηθισμένης» βαρύτητας, μια αλλαγή στην τοπική-απόλυτη ταχύτητα ενός ελεύθερου σώματος αντιστοιχεί μοναδικά σε μια αλλαγή στο βαρυτικό δυναμικό. Στον κυκλικό «αστάθμητο χώρο» η κατάσταση είναι διαφορετική: ελεύθερα σώματαεκεί βιώνουν αρμονικές αλλαγές στην τοπική-απόλυτη ταχύτητα (μετρούμενη στο γεωκεντρικό σύστημα συντεταγμένων), όντας, πρακτικά, στο ίδιο βαρυτικό δυναμικό (η βαρυτική περιοχή της γης). Πιστεύουμε ότι αυτή η ανώμαλη, από την άποψη των ενεργειακών μετασχηματισμών, κατάσταση επιλύεται ως εξής. Ρυθμιστικό διάλυμα για την περιοδική συνιστώσα κινητική ενέργειαμόριο είναι η ενέργεια της διέγερσής του - δηλ. το ίδιο κβάντο που μεταφέρουν τα δεσμευμένα άτομα μεταξύ τους. Στη συνέχεια, για μόρια από ελαφρά στοιχεία με απλούς δεσμούς, η τιμή πλάτους της κινητικής ενέργειας στην επιφάνεια της Σελήνης ( V(rΑ)» 3 km/s) θα πρέπει να αντιστοιχεί στην τιμή πλάτους της ενέργειας διέγερσης ~ 1 eV ανά δεσμό. Λόγω αυτής της περιοδικής συνιστώσας της ενέργειας διέγερσης, οι «δονητικές» και «περιστροφικές» μοριακές γραμμές πρέπει να παρουσιάσουν τέτοιες σημαντικές διευρύνσεις που το κενό από τη θεμελιώδη κατάσταση στην πρώτη ζώνη διάστασης θα πρέπει να καταλαμβάνει ένα συνεχές φάσμα . Και υπάρχει: " Το σεληνιακό φάσμα είναι σχεδόν απαλλαγμένο από ζώνες που θα μπορούσαν να δώσουν πληροφορίες για τη σύνθεση του φεγγαριού.» .

Ας διευκρινίσουμε γιατί το φαινόμενο της απώλειας χρώματος πρέπει να συμβαίνει στην περίπτωση συνεχών μοριακών φασμάτων. Είναι γνωστό ότι στον αμφιβληστροειδή του ανθρώπινου ματιού υπάρχουν τρεις τύποι φωτοευαίσθητων κυττάρων που είναι υπεύθυνα για την αντίληψη του χρώματος - τα οποία διαφέρουν στις θέσεις των μέγιστων ζωνών απορρόφησης: στις περιοχές του κόκκινου-πορτοκαλί, του πράσινου και του μπλε-ιώδους. Η αίσθηση του χρώματος δεν καθορίζεται από την ενέργεια των μονοχρωματικών κβαντών φωτός - καθορίζεται από την αναλογία του αριθμού των "λειτουργιών" των κυττάρων που ονομάζονται τρία είδηγια κάποιο «χρόνο αντίδρασης χρώματος». Εάν, υπό συνθήκες «ασταθούς χώρου», οι γραμμές μοριακής απορρόφησης απλώνονται σε ολόκληρο το ορατό εύρος, τότε για καθέναν από τους τρεις τύπους κυττάρων, οι πιθανότητες «πυροδότησης» για ένα κβάντο από οποιαδήποτε περιοχή του ορατού εύρους γίνονται οι ίδιες.

Από αυτό προκύπτει αμέσως ότι όλα τα αντικείμενα στη Σελήνη πρέπει να φαίνονται με απώλεια χρώματος - πρακτικά, σε αποχρώσεις της γκρι κλίμακας. Απώλεια χρώματος θα πρέπει να συμβαίνει όχι μόνο κατά τη ζωντανή οπτική παρατήρηση στη Σελήνη, αλλά και κατά τη φωτογράφηση εκεί σε έγχρωμο φιλμ, ακόμη και μέσω φίλτρων φωτός. Πραγματικά, " έγχρωμα φίλτρα επί του σκάφους...["Τοπογράφοι"] χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή έγχρωμων φωτογραφιών του σεληνιακού τοπίου... Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι δεν υπάρχει χρώμα σε κανένα μέρος αυτών των εικόνων, ειδικά σε σύγκριση με την ποικιλία των χρωμάτων σε τυπικά επίγεια ερημικά ή ορεινά τοπία.» . Ίσως ο συγγραφέας μπερδεύει κάτι; Καθόλου, η επίσημη έκθεση της NASA για το Surveyor-1 αναφέρει το ίδιο πράγμα. Οι καμπύλες μετάδοσης των τριών φίλτρων φωτός ήταν κοντά στο πρότυπο - αναπαράγουμε το αντίστοιχο διάγραμμα από το Εικ.1. Τι είναι

ήταν τα αποτελέσματα; Στην ενότητα «Φωτομετρία και Χρωματομετρία», δίνονται μόνο τρεις φράσεις στη χρωματομετρία. Και συγκεκριμένα: " Η προεπεξεργασία χρωματομετρικών μετρήσεων με βάση δεδομένα φωτογραφικού φιλμ δείχνει ότι τα υλικά της σεληνιακής επιφάνειας μπορεί να έχουν μόνο μικρές χρωματικές διαφορές. Έλλειψη πλουσίων χρωματιστάγια τα επιφανειακά σεληνιακά υλικά, αυτό είναι κάτι εντυπωσιακό δεδομένων των παρατηρούμενων διαφορών στο albedo. Παντού το χρώμα της σεληνιακής επιφάνειας είναι σκούρο γκρι(Η μετάφρασή μας). Ωστόσο, η έκπληξη των ειδικών της NASA δεν κράτησε πολύ. Ο συγγραφέας γράφει ήδη: Ο τοπογράφος είχε πιο κοφτερό και ακομπλεξάριστο βλέμμα. Και, για πρώτη φορά, είδε έγχρωμα. Τρεις ξεχωριστές φωτογραφίες που τραβήχτηκαν μέσα από πορτοκαλί, πράσινο και μπλε φίλτρα, όταν συνδυάζονταν, έδωσαν μια εντελώς φυσική αναπαραγωγή χρώματος. Όπως περίμεναν οι επιστήμονες, αυτό το χρώμα αποδείχθηκε ότι δεν ήταν παρά γκρι - ένα ομοιόμορφο, ουδέτερο γκρι.(Η μετάφρασή μας). Αναπαράγουμε ένα από αυτά τα γκρι φωτομωσαϊκά από το Surveyor-1 και μετά Εικ.2.

Μπορεί να υποπτευόμαστε ότι μόνο τα σεληνιακά υλικά έχουν φυσικό γκρι χρώμα και τα επίγεια αντικείμενα που παραδίδονται στη Σελήνη φαίνονται εκεί με τα ίδια χρώματα όπως στη Γη. Καθόλου, αναπαράγουμε ένα κομμάτι μιας άλλης φωτογραφίας με "φυσική αναπαραγωγή χρωμάτων" - δείτε παρακάτω. Εικ.3. Αυτό είναι ένα πολύ αξιόλογο έγγραφο. Στο φόντο της "τηγανίτας" του υποστηρικτικού "πόδι" της συσκευής, στο δεξί μέρος της εικόνας, είναι ορατό ένα τμήμα του δίσκου με ενδείξεις τομέα. Αυτός είναι απλώς ένας δίσκος βαθμονόμησης χρώματος: στη Γη, οι τέσσερις τομείς του ήταν λευκοί,

Εικ.3.

κόκκινο, πράσινο και μπλε χρώματα. Αλλά, αντί για αυτά, βλέπουμε μόνο αποχρώσεις της κλίμακας του γκρι.

Προσθέτουμε ότι η απώλεια χρώματος συμβαίνει ακόμη και όταν η Σελήνη παρατηρείται έξω από τη βαρυτική της περιοχή. Είναι αλήθεια ότι σε αυτή την περίπτωση, μια απόχρωση του καφέ αναμειγνύεται με γκρι χρώματα: " Σε ένα τηλεσκόπιο, το φεγγάρι έχει μια ομοιόμορφη καφέ-γκρι απόχρωση και σχεδόν στερείται χρωματικών διαφορών.» . Έχουν γίνει προσπάθειες λήψης έγχρωμων φωτογραφιών της Σελήνης όταν φωτογραφίζονται έξω από την περιοχή έλξης της μέσω φίλτρων φωτός, με τον επακόλουθο συνδυασμό εικόνων. Με αυτήν την τεχνική, πράγματι, λαμβάνονται υπέροχες έγχρωμες εικόνες - αλλά, λαμβανομένων υπόψη των προαναφερθέντων, είναι αφελές να πιστεύουμε ότι τα χρώματα σε αυτά δείχνουν τον πραγματικό χρωματικό συνδυασμό της Σελήνης.

Θα πρέπει να διευκρινιστεί ότι το φαινόμενο της απώλειας χρώματος στον κυκλικό χώρο δεν διαψεύδεται σε καμία περίπτωση κατά τη φωτογράφηση και τη βιντεοσκόπηση με ψηφιακό εξοπλισμό - που σας επιτρέπει να "φτιάχνετε" τα επιθυμητά χρώματα "από το τίποτα". Με την παραδοσιακή φωτογραφία, δηλ. με τη φυσική αναπαραγωγή χρωμάτων, το φαινόμενο της απώλειας χρώματος στον κυκλικό χώρο είναι αναμφισβήτητο γεγονός. Επιπλέον, σύμφωνα με αξιωματούχους της NASA, οι ειδικοί περίμεναν ακόμη και την απουσία ενός πλούσιου χρωματικού συνδυασμού στη Σελήνη εκ των προτέρων. Ας το θυμηθούμε!

Το φαινόμενο της οπισθοσκέδασης του φωτός στον κυκλικό «αστάθιστο χώρο».

Το άλμπεντο της σεληνιακής επιφάνειας, δηλ. η ικανότητά του να αντανακλά το φως του ήλιου είναι μικρή: είναι κατά μέσο όρο 7%. Και για αυτή τη μικρή ποσότητα ανακλώμενου φωτός λαμβάνει χώρα το φαινόμενο της οπισθοσκέδασης. Δηλαδή: σε όποια γωνία κι αν πέσει το φως στην επιφάνεια σκέδασης - μέχρι σχεδόν βόσκηση! Το μεγαλύτερο μέρος του ανακλώμενου φωτός επιστρέφει εκεί από όπου προήλθε το φως.

Απόδειξη αυτού του εκπληκτικού φαινομένου για τον επίγειο παρατηρητή είναι το γνωστό γεγονός ότι « η φωτεινότητα όλων των περιοχών του σεληνιακού δίσκου φτάνει στο απότομο μέγιστο στην πανσέληνο, όταν η πηγή φωτός βρίσκεται ακριβώς πίσω από τον παρατηρητή» . Η ολοκληρωμένη καμπύλη της φωτεινότητας της λάμψης της σελήνης, ως συνάρτηση της γωνίας φάσης, φαίνεται στο Εικ.4(, η μηδενική φάση αντιστοιχεί στην πανσέληνο).

Εικ.4

Το φαινόμενο της οπισθοσκέδασης δεν μπορεί να εξηγηθεί με τη συνηθισμένη σκέδαση στην τραχύτητα της επιφάνειας της Σελήνης. Μια τραχιά επιφάνεια θα διασκόρπισε το φως σύμφωνα με το νόμο του Lambert, και στη συνέχεια σε μια πανσέληνο θα παρατηρηθεί σκοτάδι προς τις άκρες του σεληνιακού δίσκου - κάτι που δεν συμβαίνει. Η φωτεινότητα της πανσελήνου αυξάνεται ανώμαλα για κάθε περιοχή του σεληνιακού δίσκου. ανεξάρτητα από τη θέση του στη σεληνιακή σφαίρα, την επιφανειακή κλίση και τον μορφολογικό τύπο» . Λόγω της έλλειψης σκουρόχρωμου στις άκρες, η πανσέληνος εμφανίζεται «επίπεδη σαν τηγανίτα». Το φαινόμενο της οπισθοσκέδασης του φωτός λαμβάνει χώρα όχι μόνο για την πλευρά της Σελήνης που είναι ορατή από τη Γη, αλλά και για την απέναντι, όπως αποδεικνύεται από φωτογραφίες της τελευταίας που τραβήχτηκαν με τη βοήθεια διαστημικού σκάφους. Οι ενδείξεις της οπισθοσκέδασης του φωτός από τη Σελήνη δίνονται, για παράδειγμα, στο.

Μερικές φορές το φαινόμενο της οπισθοσκέδασης συγχέεται με το λεγόμενο. αντίθετο αποτέλεσμα, το οποίο είναι απλώς ότι " ο ρυθμός αύξησης της φωτεινότητας είναι ιδιαίτερα υψηλός σε μικρές γωνίες φάσης'' - όπως φαίνεται καλά αυτό Εικ.4. Το φαινόμενο αντίθεσης χαρακτηρίζει τον ρυθμό μεταβολής της φωτεινότητας - και όχι την ίδια την αλλαγή στη φωτεινότητα - με μια αλλαγή στη γωνία φάσης. Το αντίθετο εφέ τονίζει μόνο την ευκρίνεια της δράσης του φαινομένου οπισθοσκέδασης - εξαιτίας του οποίου, σε ένα ασυνήθιστα έντονο φως του φεγγαριού σε μια πανσέληνο, μπορείτε να διαβάσετε ένα βιβλίο.

Θεωρήθηκε ότι το φαινόμενο της οπισθοσκέδασης οφείλεται σε κάποιες ασυνήθιστες ιδιότητες σεληνιακό έδαφος- και αυτό παρά το γεγονός ότι το φαινόμενο εκδηλώνεται εξίσου για όλες τις περιοχές του σεληνιακού δίσκου, αν και οι μορφολογίες των σεληνιακών θαλασσών και ηπείρων διαφέρουν. Έχουν γίνει πολλές προσπάθειες να βρεθεί ένα ορυκτό ή υλικό που δίνει το νόμο της σεληνιακής σκέδασης. Ερευνήθηκε μια ποικιλία δειγμάτων επίγειας και κοσμικής προέλευσης " σε διάφορες μορφές: στερεά, κονιοποιημένα, λιωμένα και επαναστερεοποιημένα, ακτινοβολημένα με υπεριώδες φως, ακτίνες Χ και πρωτόνια ...» Κανένα δεν σκόρπισε το φως πίσω όσο η Σελήνη. Τέλος, διαπιστώθηκε ότι ένας νόμος σκέδασης παρόμοιος με τον σεληνιακό δίνει λεπτώς διασκορπισμένες δομές με εξαιρετικά ανεπτυγμένο πορώδες. Δύσκολα όμως θα περίμενε κανείς ότι η ύπαρξη ενός τέτοιου «χνουδιού» υποστηρίζεται στις πραγματικές συνθήκες της επιφάνειας της Σελήνης. Για να μην αναφέρουμε τους συχνούς ασθενείς «σεισμούς σελήνης», την ηλεκτροστατική διάβρωση και την «κατολίσθηση» του επιφανειακού υλικού παίζουν σημαντικό ρόλο εκεί. Μελέτες του σεληνιακού εδάφους -τόσο «στο έδαφος», με τη βοήθεια των «Surveyers», όσο και σε επίγεια εργαστήρια- έδειξαν ότι δεν υπάρχουν «χνουδωτές δομές» σε αυτό. Το χώμα του φεγγαριού λεπτόκοκκο, ασθενώς συνεκτικό με πρόσμιξη από χαλίκι και μικρές πέτρες» . Σεληνιακός" ο ρεγόλιθος κολλάει εύκολα μεταξύ τους σε ξεχωριστούς χαλαρούς σβώλους και πλάθεται εύκολα. Παρά την αισθητή κολλητικότητα, έχει μια ασταθή, εύκολα σπασμένη δομή.» . Εκτός από αυτές τις αποθαρρυντικές ανακαλύψεις, στα επίγεια εργαστήρια, τα σεληνιακά δείγματα δεν παρουσίαζαν καθόλου τον νόμο της σεληνιακής διασποράς. Η έρευνα για το φαινόμενο έχει σταματήσει.

Εν τω μεταξύ, αυτό το φαινόμενο βρίσκει μια απλή φυσική εξήγηση - ως αποτέλεσμα των δονήσεων του «ασταθούς χώρου». Θυμηθείτε ότι, υπό «συνήθεις» συνθήκες, ο κατοπτρικός προβληματισμός εξηγείται ως εξής. Το τμήμα του μετώπου επίπεδου κύματος πέφτει επάνω επίπεδη επιφάνεια- τα σημεία του οποίου, στα οποία έχει φτάσει αυτό το μέτωπο, γίνονται αμέσως πηγές δευτερογενών σφαιρικών κυμάτων, σύμφωνα με την αρχή Huygens-Fresnel. Το περίβλημα των δευτερευόντων σφαιρικών μετώπων κυμάτων είναι ένα τμήμα ενός επίπεδου μετώπου - το οποίο είναι μια κατοπτρική εικόνα. Σημειώστε ότι αυτή η κλασική εξήγηση συνεπάγεται την παρεμβολή δευτερευόντων μετώπων κυμάτων - και για αυτό είναι απαραίτητο η περιοχή συνοχής να είναι μεγαλύτερη από το τμήμα της ανακλώσας επιφάνειας στην οποία πέφτει το αρχικό τμήμα του μετώπου. Όμως στον «αστάθμητο χώρο», ενόψει των προαναφερθέντων, η έννοια της «συνοχής» χάνει κάθε νόημα. Για κάθε κανάλι του Navigator που υπολογίζει τη διεύθυνση μεταφοράς ενός κβαντικού, ήδη με χαρακτηριστικό μέγεθος της «περιοχής συνοχής» μικρότερο από το μήκος κύματος, δεν θα υπάρχει ένα σύνολο δευτερευόντων σφαιρικών κυμάτων που προέρχονται από διάφοροςσημεία της επιφάνειας σκέδασης - από θα προέρχονται δευτερεύοντα σφαιρικά κύματα έναςσημεία σε αυτή την επιφάνεια. Σύμφωνα με τη λογική των αλγορίθμων του Navigator, οι υπολογισμοί συνεχίζονται μόνο για τις πιο πιθανές κατευθύνσεις αναζήτησης του ατόμου προορισμού - και αυτές είναι αυτές που επικαλύπτονται με διαφορετικές κορυφές των κυμάτων αναζήτησης (του ίδιου καναλιού Navigator). Στην περίπτωση που εξετάζουμε, τα δευτερεύοντα σφαιρικά κύματα που αναδύονται από ένα σημείο μπορούν μόνο να επικαλύπτουν τις κορυφές του προσπίπτοντος κύματος - δίνοντας εκρήξεις πιθανοτήτων στη γραμμή κατά μήκος της οποίας κινείται αυτό το προσπίπτον κύμα. Έτσι, εάν ένα κβάντο φωτός δεν απορροφηθεί από την επιφάνεια και το Navigator αναγκαστεί να συνεχίσει την αναζήτηση ενός προορισμού για τη μεταφορά του, τότε η "αντανάκλαση" από την επιφάνεια πιθανότατα θα είναι το αντίθετο - ανεξάρτητα από τη γωνία πρόσπτωσης. .

Ποιες είναι οι φυσικές συνέπειες του φαινομένου της οπισθοσκέδασης; Εάν η Σελήνη αντανακλά μόνο περίπου το 7% του εισερχόμενου ηλιακού φωτός και αν σχεδόν όλο αυτό το ανακλώμενο φως πηγαίνει προς την κατεύθυνση από την οποία προήλθε, τότε ένας παρατηρητής στη Σελήνη δεν θα δει σε καμία περίπτωση το ηλιόλουστο τοπίο. Για έναν παρατηρητή, ακόμη και στην πλευρά της Σελήνης που φωτίζεται από τον Ήλιο, βασιλεύει το λυκόφως - κάτι που αποδεικνύεται, για παράδειγμα, από τα πρώτα φωτογραφικά πανοράματα που έγιναν στην επιφάνεια της Σελήνης από σοβιετικές συσκευές, ξεκινώντας από το Luna-9 (βλ. , για παράδειγμα,), καθώς και ένα μεγάλο αρχείο τηλεοπτικών εικόνων που μεταδίδονται "Lunokhod-1". Ένας παρατηρητής στη Σελήνη θα μπορεί να δει έντονα φωτισμένα είτε εκείνα τα αντικείμενα που βρίσκονται κοντά σε μια νοητή ευθεία γραμμή που τραβιέται από τον Ήλιο μέσω του κεφαλιού του, είτε αυτά που φωτίζει ο ίδιος κρατώντας μια πηγή φωτός κοντά στα μάτια του. Εκτός από το λυκόφως, που βασιλεύει ακόμη και στην πλευρά της Σελήνης που φωτίζεται από τον Ήλιο, λόγω του φαινομένου της οπισθοσκέδασης, παρατηρούνται εκεί εντελώς μαύρες σκιές - και όχι γκρίζες, όπως στη Γη, αφού στη Σελήνη οι περιοχές σκιάς δεν είναι φωτίζεται από διάσπαρτο φως είτε από φωτισμένες περιοχές είτε από την ατμόσφαιρα, που όχι στο φεγγάρι. Εικ.5αναπαράγει ένα από τα πανοράματα που τραβήχτηκαν από το Lunokhod-1 - εισέρχεται αμέσως

Εικ.5

μάτια χαρακτηριστικό μαύρο από την αντιηλιακή πλευρά - στην πλατφόρμα από την οποία μετακινήθηκε το Lunokhod-1, καθώς και στις ανωμαλίες της σεληνιακής επιφάνειας. Εικ.5μεταφέρει καλά τα τυπικά σημάδια του πραγματικού σεληνόφωτος.

Μικρή συζήτηση.

Παραπάνω, προσπαθήσαμε να εξηγήσουμε τα φαινόμενα απώλειας χρώματος και οπισθοσκέδασης φωτός που συμβαίνουν στον κυκλικό χώρο. Ίσως κάποιος θα μπορέσει να εξηγήσει αυτά τα φαινόμενα καλύτερα από εμάς, αλλά η ίδια η ύπαρξη αυτών των φαινομένων είναι αδιαμφισβήτητη. επιστημονικό γεγονός- κάτι που επιβεβαιώνεται ακόμη και από τις πρώτες αναφορές της NASA για το σεληνιακό πρόγραμμα.

Η λογιστική για την ύπαρξη αυτών των φαινομένων παρέχει νέα, θανατηφόρα επιχειρήματα προς υποστήριξη όσων πιστεύουν ότι τα φιλμ και τα φωτογραφικά υλικά, τα οποία υποτίθεται ότι μαρτυρούν την παραμονή Αμερικανών αστροναυτών στην επιφάνεια της Σελήνης, είναι πλαστά. Εξάλλου, δίνουμε τα κλειδιά για τη διεξαγωγή μιας απλής και ανελέητης ανεξάρτητης εξέτασης. Αν μας δείξουν, με φόντο σεληνιακά τοπία πλημμυρισμένα από το φως του ήλιου (!) αστροναύτες, στις διαστημικές στολές των οποίων δεν υπάρχουν μαύρες σκιές από την αντιηλιακή πλευρά ή μια καλά φωτισμένη φιγούρα αστροναύτη στην σκιά «σεληνιακή μονάδα», ή έγχρωμα (!) πλαίσια με πολύχρωμη απόδοση των χρωμάτων της αμερικανικής σημαίας - τότε όλα αυτά είναι αδιάψευστα στοιχεία που ουρλιάζουν για παραποίηση. Στην πραγματικότητα, δεν γνωρίζουμε κανένα φιλμ ή φωτογραφικό ντοκουμέντο που να απεικονίζει αστροναύτες στη Σελήνη υπό πραγματικό σεληνιακό φωτισμό και με μια πραγματική σεληνιακή χρωματική «παλέτα».

Οι φυσικές συνθήκες στη Σελήνη είναι πολύ ασυνήθιστες - και δεν μπορεί να αποκλειστεί ότι ο κυκλικός χώρος είναι επιζήμιος για τους επίγειους οργανισμούς. Μέχρι σήμερα, γνωρίζουμε το μόνο μοντέλο που εξηγεί την επίδραση μικρής εμβέλειας της σεληνιακής βαρύτητας, και ταυτόχρονα την προέλευση των συνοδευτικών ανώμαλων οπτικών φαινομένων - αυτό είναι το μοντέλο μας για τον «αστάθιστο χώρο». Και αν αυτό το μοντέλο είναι σωστό, τότε οι δονήσεις του «ασταθούς χώρου», κάτω από ένα ορισμένο ύψος πάνω από την επιφάνεια της Σελήνης, είναι αρκετά ικανές να σπάσουν αδύναμους δεσμούς στα μόρια πρωτεΐνης - με την καταστροφή του τριτογενούς και, πιθανώς, δευτερογενείς δομές. Από όσο γνωρίζουμε, οι χελώνες επέστρεψαν ζωντανές από το κυκλικό διάστημα με τη σοβιετική συσκευή Zond-5, η οποία έκανε κύκλους γύρω από τη Σελήνη με ελάχιστη απόσταση περίπου 2000 km από την επιφάνειά της. Είναι πιθανό, με το πέρασμα της συσκευής πιο κοντά στη Σελήνη, τα ζώα να είχαν πεθάνει ως αποτέλεσμα της μετουσίωσης των πρωτεϊνών στους οργανισμούς τους. Εάν είναι πολύ δύσκολο να προστατευτείτε από την κοσμική ακτινοβολία, αλλά εξακολουθεί να είναι εφικτό, τότε δεν υπάρχει φυσική προστασία από τους κραδασμούς του «ασταθούς χώρου».

Ο συγγραφέας ευχαριστεί τον Ιβάν, τον συγγραφέα του ιστότοπουhttp://ivanik3.narod.ru, για ευγενική βοήθεια στην πρόσβαση σε πρωτογενείς πηγές, καθώς και στην O.Yu. Pivovar για χρήσιμες συζητήσεις.

1. A.A. Grishaev. Διαπλανητικές πτήσεις και η έννοια των τοπικών-απόλυτων ταχυτήτων. – Διατίθεται σε αυτόν τον ιστότοπο.

2. A.A. Grishaev. «Ασταθές χώρος» που δημιουργεί την ίδια τη βαρύτητα του φεγγαριού. – Διατίθεται σε αυτόν τον ιστότοπο.

3. A.A. Grishaev. Πείραμα Michelson-Morley: ανίχνευση τοπικής-απόλυτης ταχύτητας; – Διατίθεται σε αυτόν τον ιστότοπο.P.G. Kulikovsky. Εγχειρίδιο ερασιτέχνη αστρονόμου. "Κύριος. εκδοτικός οίκος τεχνικής και θεωρητικής λογοτεχνίας, Μ., 1953.

9. Ζ. Κοπάλ. Φεγγάρι. Ο πλησιέστερος ουράνιος γείτονάς μας. «Εκδοτικός Οίκος Ξένης Λογοτεχνίας», Μ., 1963.

10. A.A. Grishaev. Μια νέα ματιά στον χημικό δεσμό και τα παράδοξα των μοριακών φασμάτων. – Διατίθεται σε αυτόν τον ιστότοπο.

11. T. Cottrell. Δύναμη χημικοί δεσμοί. «Εκδοτικός Οίκος Ξένης Λογοτεχνίας», Μ., 1956.

12. O. W. Richardson. Το μοριακό υδρογόνο και το φάσμα του. 1934.

13. R. Pierce, A. Gaydon. Ταυτοποίηση μοριακών φασμάτων. «Εκδοτικός Οίκος Ξένης Λογοτεχνίας», Μ., 1949.

14. B.Hapke. Οπτικές ιδιότητες της σεληνιακής επιφάνειας. Στο: «Φυσική και Αστρονομία της Σελήνης», Z. Kopal, ed. "Mir", Μ., 1973.

15. L. D. Jaffe, E. M. Shoemaker, S. E. Dwornik et al. Τεχνική Έκθεση της NASA Αρ. 32-1023. Έκθεση Αποστολής Surveyor I, Μέρος II. Επιστημονικά Δεδομένα και Αποτελέσματα. Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, California, 10 Σεπτεμβρίου 1966.

16. H.E. Newell. Τοπογράφος: Candid Camera on the Moon. Natl. Γεωγραφία. Μαγ., 130 (1966) 578.

17. V.N.Zharkov, V.A.Pankov et al Εισαγωγή στη φυσική της Σελήνης. «Επιστήμη», Μ., 1969.

18. M.U.Sagitov. Σεληνιακή βαρυμετρία. «Επιστήμη», Μ., 1979.

19. T. Gold. Διάβρωση, μεταφορά επιφανειακού υλικού και φύση των θαλασσών. Στο: "Moon", S. Runcorn and G. Urey, eds. "Mir", Μ., 1975.

20. I.I. Cherkasov, V.V. Shvarev. Χώμα σελήνης. «Επιστήμη», Μ., 1975.

21. Πηγή Ιστού

Δημοτικό Γυμνάσιο Βόλγκογκραντ Νο. 1

Εξεταστικό χαρτί

στη φυσική με θέμα:

"Οπτικά φαινόμενα στη φύση"

Ολοκληρώθηκε το

μαθητές της 9ης τάξης «Β»

Pokusaeva V.O.

Trubnikova M.V.

Σχέδιο

1. Εισαγωγή

α) Τι είναι η οπτική;

β) Είδη οπτικών

γ) Ο ρόλος της οπτικής στην ανάπτυξη της σύγχρονης φυσικής

2. Φαινόμενα που σχετίζονται με την ανάκλαση του φωτός

α) Το αντικείμενο και η αντανάκλασή του

β) Η εξάρτηση του συντελεστή ανάκλασης από τη γωνία πρόσπτωσης του φωτός

γ) Προστατευτικά γυαλιά

ε) Ολική αντανάκλαση του φωτός

στ) Κυλινδρικός οδηγός φωτός

ζ) Διαμάντια και πολύτιμοι λίθοι

3. Φαινόμενα που σχετίζονται με τη διάθλαση του φωτός

β) ουράνιο τόξο

4. Σέλας

Εισαγωγή

Τι είναι η οπτική;

Οι πρώτες ιδέες των αρχαίων επιστημόνων για το φως ήταν πολύ αφελείς. Πιστεύεται ότι ειδικά λεπτά πλοκάμια βγαίνουν από τα μάτια και προκύπτουν οπτικές εντυπώσεις όταν αισθάνονται αντικείμενα. Εκείνη την εποχή, η οπτική ήταν κατανοητή ως η επιστήμη της όρασης. Αυτή είναι η ακριβής σημασία της λέξης «οπτική». Στο Μεσαίωνα, η οπτική μετατράπηκε σταδιακά από την επιστήμη της όρασης στην επιστήμη του φωτός, κάτι που διευκόλυνε η εφεύρεση των φακών και της κάμερας obscura. ΣΤΟ σύγχρονη εποχήΗ οπτική είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετά την εκπομπή του φωτός, τη διάδοσή του σε διάφορα μέσα και την αλληλεπίδραση με την ύλη. Όσο για θέματα σχετικά με την όραση, τη δομή και τη λειτουργία του ματιού, ξεχώρισαν σε ένα ιδιαίτερο επιστημονική κατεύθυνσηπου ονομάζεται φυσιολογική οπτική.

Τύποι οπτικών

Όταν εξετάζουμε πολλά οπτικά φαινόμενα, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει την έννοια των ακτίνων φωτός - γεωμετρικές γραμμές κατά μήκος των οποίων διαδίδεται η φωτεινή ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση μιλάμε για γεωμετρική (ακτινική) οπτική.

Η γεωμετρική οπτική χρησιμοποιείται ευρέως στη μηχανική φωτισμού και όταν εξετάζονται οι ενέργειες πολλών οργάνων και συσκευών - από μεγεθυντικό φακό και γυαλιά μέχρι τα πιο πολύπλοκα οπτικά μικροσκόπια και τηλεσκόπια.

ΣΤΟ αρχές XIXαιώνα, ξεδιπλώθηκαν εντατικές μελέτες των προηγουμένως ανακαλυφθέντων φαινομένων παρεμβολής, περίθλασης και πόλωσης του φωτός. Αυτά τα φαινόμενα δεν έχουν εξηγηθεί με όρους γεωμετρική οπτική, ήταν απαραίτητο να εξετάσουμε το φως στη φόρμα διατμητικά κύματα. Ετσι κυματική οπτική. Αρχικά, πίστευαν ότι το φως είναι ελαστικά κύματασε ένα συγκεκριμένο μέσο (κοσμικός αιθέρας), που υποτίθεται ότι γεμίζει ολόκληρο τον παγκόσμιο χώρο.

Το 1864, ο Άγγλος φυσικός Τζέιμς Μάξγουελ δημιούργησε την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός, σύμφωνα με την οποία τα κύματα του φωτός είναι Ηλεκτρομαγνητικά κύματαμε το κατάλληλο εύρος μήκους.

Μελέτες που έγιναν στις αρχές του 20ου αιώνα έδειξαν ότι για να εξηγηθούν ορισμένα φαινόμενα, όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, είναι απαραίτητο να παρουσιαστεί μια δέσμη φωτός ως ρεύμα από περίεργα σωματίδια - κβάντα φωτός (φωτόνια). Ήδη πριν από 200 χρόνια, ο Ισαάκ Νεύτων είχε παρόμοια άποψη για τη φύση του φωτός στη «θεωρία του για την εκπομπή του φωτός». Τώρα η έννοια των κβάντων φωτός μελετάται από την κβαντική οπτική.

Ο ρόλος της οπτικής στην ανάπτυξη της σύγχρονης φυσικής.

Ο ρόλος της οπτικής στην ανάπτυξη της σύγχρονης φυσικής είναι μεγάλος. Η εμφάνιση δύο από τις πιο σημαντικές και επαναστατικές θεωρίες του εικοστού αιώνα (κβαντομηχανική και θεωρία της σχετικότητας) συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με την οπτική έρευνα. Οι οπτικές μέθοδοι για την ανάλυση της ύλης σε μοριακό επίπεδο έχουν οδηγήσει σε μια ειδική επιστημονική κατεύθυνση - τη μοριακή οπτική. Σε κοντινή απόσταση με αυτό βρίσκεται η οπτική φασματοσκοπία, η οποία χρησιμοποιείται στη σύγχρονη επιστήμη των υλικών, την έρευνα πλάσματος και την αστροφυσική. Υπάρχουν επίσης οπτικά ηλεκτρονίων και νετρονίων. δημιούργησε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και ένα κάτοπτρο νετρονίων. Έχουν αναπτυχθεί οπτικά μοντέλα ατομικών πυρήνων.

Συμβάλλοντας στην ανάπτυξη διαφόρων τομέων της σύγχρονης φυσικής, η ίδια η οπτική βιώνει αυτή τη στιγμή μια περίοδο ταχείας ανάπτυξης. Η κύρια ώθηση σε αυτή την εξέλιξη δόθηκε από την εφεύρεση των έντονων πηγών συνεκτικού φωτός - λέιζερ. Ως αποτέλεσμα, η οπτική κυμάτων έχει ανέβει σε υψηλότερο επίπεδο, που αντιστοιχεί σε συνεκτική οπτική. Είναι ακόμη δύσκολο να απαριθμήσουμε όλους τους πιο πρόσφατους επιστημονικούς και τεχνικούς τομείς που αναπτύσσονται λόγω της έλευσης των λέιζερ. Μεταξύ αυτών είναι η μη γραμμική οπτική, η ολογραφία, η ραδιοοπτική, η οπτική του picosecond, η προσαρμοστική οπτική και άλλα. Η ραδιοοπτική προέκυψε στη διασταύρωση της ραδιοτεχνικής και της οπτικής. αυτή εξερευνά οπτικές μεθόδουςμετάδοση και επεξεργασία πληροφοριών. Αυτές οι μέθοδοι συνήθως συνδυάζονται με παραδοσιακές ηλεκτρονικές μεθόδους. Ως αποτέλεσμα, έχει αναπτυχθεί μια επιστημονική και τεχνική κατεύθυνση που ονομάζεται οπτοηλεκτρονική. Η μετάδοση φωτεινών σημάτων κατά μήκος διηλεκτρικών ινών είναι το αντικείμενο των οπτικών ινών. Χρησιμοποιώντας τα επιτεύγματα της μη γραμμικής οπτικής, είναι δυνατό να διορθωθεί το μέτωπο κύματος μιας δέσμης φωτός, το οποίο παραμορφώνεται όταν το φως διαδίδεται σε ένα συγκεκριμένο μέσο, ​​για παράδειγμα, στην ατμόσφαιρα ή στο νερό. Ως αποτέλεσμα, η λεγόμενη θετική οπτική έχει εμφανιστεί και αναπτύσσεται εντατικά. Ακριβώς δίπλα του βρίσκεται η φωτοενέργεια που αναδύεται μπροστά στα μάτια μας, που ασχολείται, ειδικότερα, με την αποτελεσματική μετάδοση φωτεινής ενέργειας κατά μήκος μιας δέσμης φωτός. Μοντέρνο τεχνολογία λέιζερσας επιτρέπει να λαμβάνετε παλμούς φωτός με διάρκεια της τάξεως μόνο ενός picosecond. Τέτοιοι παλμοί αποδεικνύονται ένα μοναδικό «εργαλείο» για τη μελέτη μιας σειράς γρήγορων διεργασιών στην ύλη, και ειδικότερα στις βιολογικές δομές. Μια ειδική κατεύθυνση προέκυψε και αναπτύσσεται - οπτικά picosecond. η φωτοβιολογία προσεγγίζει στενά το. Μπορεί να λεχθεί χωρίς υπερβολή ότι η ευρεία πρακτική χρήση των επιτευγμάτων της σύγχρονης οπτικής αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για την επιστημονική και τεχνολογική πρόοδο. Η οπτική άνοιξε το δρόμο προς τον μικρόκοσμο για τον ανθρώπινο νου, του επέτρεψε επίσης να διεισδύσει στα μυστικά των αστρικών κόσμων. Η οπτική καλύπτει όλες τις πτυχές της πρακτικής μας.

Φαινόμενα που σχετίζονται με την αντανάκλαση του φωτός.

Το αντικείμενο και η αντανάκλασή του

Τι αντικατοπτρίζεται σε στάσιμο νερότο τοπίο δεν διαφέρει από το πραγματικό, αλλά μόνο το «ανάποδα» απέχει πολύ από το να ισχύει.

Αν κάποιος κοιτάξει αργά το βράδυ πώς αντανακλώνται οι λάμπες στο νερό ή πώς αντανακλάται η ακτή που κατεβαίνει στο νερό, τότε η αντανάκλαση θα του φαίνεται κοντύτερη και θα «εξαφανιστεί» εντελώς αν ο παρατηρητής είναι ψηλά πάνω από την επιφάνεια. του νερού. Επίσης, δεν μπορείτε ποτέ να δείτε την αντανάκλαση της κορυφής μιας πέτρας, μέρος της οποίας είναι βυθισμένο στο νερό.

Το τοπίο φαίνεται από τον παρατηρητή σαν να το βλέπει από ένα σημείο τόσο πιο βαθιά από την επιφάνεια του νερού όσο το μάτι του παρατηρητή είναι πάνω από την επιφάνεια. Η διαφορά μεταξύ του τοπίου και της εικόνας του μειώνεται καθώς το μάτι πλησιάζει την επιφάνεια του νερού, καθώς και καθώς το αντικείμενο απομακρύνεται.

Συχνά φαίνεται στους ανθρώπους ότι η αντανάκλαση των θάμνων και των δέντρων σε μια λίμνη διακρίνεται από μεγαλύτερη φωτεινότητα χρωμάτων και κορεσμό τόνων. Αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί επίσης να παρατηρηθεί παρατηρώντας την αντανάκλαση των αντικειμένων στον καθρέφτη. Εδώ η ψυχολογική αντίληψη παίζει μεγαλύτερο ρόλο από τη φυσική πλευρά του φαινομένου. Το πλαίσιο του καθρέφτη, οι όχθες της λίμνης περιορίζουν ένα μικρό τμήμα του τοπίου, προστατεύοντας την περιφερειακή όραση ενός ατόμου από το υπερβολικό διάσπαρτο φως που προέρχεται από ολόκληρο τον ουρανό και τυφλώνει τον παρατηρητή, δηλαδή κοιτάζει ένα μικρό τμήμα του τοπίου σαν μέσα από έναν σκοτεινό στενό σωλήνα. Η μείωση της φωτεινότητας του ανακλώμενου φωτός σε σύγκριση με το άμεσο φως διευκολύνει τους ανθρώπους να βλέπουν τον ουρανό, τα σύννεφα και άλλα έντονα φωτισμένα αντικείμενα που, όταν τα δει κανείς απευθείας, είναι πολύ φωτεινά για το μάτι.

Εξάρτηση συντελεστή αντανακλάσεις από τη γωνία πρόσπτωσης του φωτός.

Στο όριο δύο διαφανών μέσων, το φως ανακλάται μερικώς, εν μέρει περνά σε άλλο μέσο και διαθλάται, απορροφάται εν μέρει από το μέσο. Ο λόγος της ανακλώμενης ενέργειας προς την προσπίπτουσα ενέργεια ονομάζεται συντελεστής ανάκλασης. Ο λόγος της ενέργειας του φωτός που διέρχεται από μια ουσία προς την ενέργεια του προσπίπτοντος φωτός ονομάζεται διαπερατότητα.

Οι συντελεστές ανάκλασης και μετάδοσης εξαρτώνται από τις οπτικές ιδιότητες, τα μέσα που βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο και τη γωνία πρόσπτωσης του φωτός. Έτσι, εάν το φως πέφτει σε μια γυάλινη πλάκα κάθετα (γωνία πρόσπτωσης α = 0), τότε μόνο το 5% της φωτεινής ενέργειας ανακλάται και το 95% διέρχεται από τη διεπαφή. Καθώς η γωνία πρόσπτωσης αυξάνεται, το κλάσμα της ανακλώμενης ενέργειας αυξάνεται. Στη γωνία πρόσπτωσης α=90˚ ισούται με ένα.

Η εξάρτηση της έντασης του φωτός που ανακλάται και διέρχεται από μια γυάλινη πλάκα μπορεί να εντοπιστεί τοποθετώντας την πλάκα σε διαφορετικές γωνίες ως προς τις ακτίνες φωτός και υπολογίζοντας την ένταση με το μάτι.

Είναι επίσης ενδιαφέρον να εκτιμήσουμε με το μάτι την ένταση του φωτός που ανακλάται από την επιφάνεια της δεξαμενής, ανάλογα με τη γωνία πρόσπτωσης, να παρατηρήσουμε την αντανάκλαση των ακτίνων του ήλιου από τα παράθυρα του σπιτιού σε διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης κατά τη διάρκεια της ημέρας , στο ηλιοβασίλεμα, στην ανατολή.

Προστατευτικά γυαλιά

Τα συνηθισμένα τζάμια παραθύρων μεταδίδουν εν μέρει τις ακτίνες θερμότητας. Είναι καλό για χρήση σε βόρειες περιοχές καθώς και για θερμοκήπια. Στο νότο, οι εγκαταστάσεις είναι τόσο υπερθερμασμένες που είναι δύσκολο να εργαστείτε σε αυτές. Η προστασία από τον ήλιο οφείλεται είτε στο σκοτάδι του κτιρίου με δέντρα είτε στην επιλογή ενός ευνοϊκού προσανατολισμού για το κτίριο κατά την αναδιάρθρωση. Και τα δύο είναι μερικές φορές δύσκολα και όχι πάντα εφικτά.

Για να μην εκπέμπει το γυαλί ακτίνες θερμότητας, καλύπτεται με λεπτές διαφανείς μεμβράνες οξειδίων μετάλλων. Έτσι, ένα φιλμ κασσίτερου-αντιμονίου δεν μεταδίδει περισσότερες από τις μισές θερμικές ακτίνες και οι επικαλύψεις που περιέχουν οξείδιο του σιδήρου αντανακλούν πλήρως τις υπεριώδεις ακτίνες και το 35-55% των θερμικών.

Διαλύματα αλάτων που σχηματίζουν φιλμ εφαρμόζονται από ένα πιστόλι ψεκασμού σε μια ζεστή γυάλινη επιφάνεια κατά τη θερμική επεξεργασία ή τη χύτευση. Σε υψηλές θερμοκρασίες, τα άλατα μετατρέπονται σε οξείδια, τα οποία είναι σταθερά συνδεδεμένα με τη γυάλινη επιφάνεια.

Τα γυαλιά για γυαλιά προστασίας από το φως κατασκευάζονται με παρόμοιο τρόπο.

Ολική εσωτερική αντανάκλαση φωτός

Ένα όμορφο θέαμα είναι ένα σιντριβάνι, στο οποίο οι εκτοξευόμενοι πίδακες φωτίζονται από το εσωτερικό. Αυτό μπορεί να απεικονιστεί υπό κανονικές συνθήκες κάνοντας το ακόλουθο πείραμα (Εικ. 1). Σε ένα ψηλό κασσίτερο, σε ύψος 5 cm από τον πυθμένα, πρέπει να ανοίξετε μια στρογγυλή τρύπα ( ένα) με διάμετρο 5-6 mm. Ένας ηλεκτρικός λαμπτήρας με φυσίγγιο πρέπει να τυλιχτεί προσεκτικά με σελοφάν και να τοποθετηθεί απέναντι από την τρύπα. Πρέπει να ρίξετε νερό στο βάζο. Άνοιγμα τρύπας ένα , παίρνουμε ένα πίδακα που θα φωτίζεται από μέσα. Σε ένα σκοτεινό δωμάτιο, λάμπει έντονα και φαίνεται πολύ εντυπωσιακό. Ο πίδακας μπορεί να δώσει οποιοδήποτε χρώμα τοποθετώντας έγχρωμο γυαλί στη διαδρομή των ακτίνων φωτός. σι. Εάν βάλετε το δάχτυλό σας στη διαδρομή του πίδακα, τότε το νερό ψεκάζεται και αυτά τα σταγονίδια λάμπουν έντονα.

Η εξήγηση για αυτό το φαινόμενο είναι αρκετά απλή. Μια δέσμη φωτός περνά κατά μήκος ενός πίδακα νερού και προσκρούει σε μια καμπύλη επιφάνεια σε γωνία μεγαλύτερη από το όριο, βιώνει ολική εσωτερική ανάκλαση και στη συνέχεια χτυπά ξανά στην αντίθετη πλευρά του πίδακα σε γωνία πάλι μεγαλύτερη από το όριο. Έτσι η δοκός περνά κατά μήκος του πίδακα, λυγίζοντας μαζί του.

Αλλά αν το φως αντανακλούσε πλήρως μέσα στον πίδακα, τότε δεν θα ήταν ορατό από το εξωτερικό. Μέρος του φωτός διασκορπίζεται από νερό, φυσαλίδες αέρα και διάφορες ακαθαρσίες που υπάρχουν σε αυτό, καθώς και λόγω της ανώμαλης επιφάνειας του πίδακα, επομένως είναι ορατό από το εξωτερικό.

Κυλινδρικός οδηγός φωτός

Εάν κατευθύνετε μια δέσμη φωτός στο ένα άκρο ενός συμπαγούς κυρτού γυάλινου κυλίνδρου, μπορείτε να δείτε ότι το φως θα βγει από το άλλο άκρο του (Εικ. 2). σχεδόν κανένα φως δεν διαφεύγει από την πλευρική επιφάνεια του κυλίνδρου. Η διέλευση του φωτός μέσω ενός γυάλινου κυλίνδρου εξηγείται από το γεγονός ότι, πέφτοντας στην εσωτερική επιφάνεια του κυλίνδρου σε γωνία μεγαλύτερη από το όριο, το φως εμφανίζεται επανειλημμένα συνολική αντανάκλασηκαι φτάνει στο τέλος.

Όσο πιο λεπτός είναι ο κύλινδρος, τόσο πιο συχνά θα ανακλάται η δέσμη και το μεγαλύτερο μέρος του φωτός θα πέφτει στην εσωτερική επιφάνεια του κυλίνδρου σε γωνίες μεγαλύτερες από το όριο.

Διαμάντια και πολύτιμοι λίθοι

Υπάρχει μια έκθεση του ρωσικού ταμείου διαμαντιών στο Κρεμλίνο.

Τα φώτα στην αίθουσα είναι ελαφρώς χαμηλά. Οι δημιουργίες των κοσμημάτων αστράφτουν στις βιτρίνες. Εδώ μπορείτε να δείτε τέτοια διαμάντια όπως "Orlov", "Shah", "Maria", "Valentina Tereshkova".

Το μυστικό του όμορφου παιχνιδιού του φωτός στα διαμάντια βρίσκεται στο γεγονός ότι αυτή η πέτρα έχει υψηλό δείκτη διάθλασης (n=2,4173) και, ως αποτέλεσμα, μια μικρή γωνία ολικής εσωτερικής ανάκλασης (α=24˚30′) και έχει μεγαλύτερη διασπορά, προκαλώντας την αποσύνθεση του λευκού φωτός για απλά χρώματα.

Επιπλέον, το παιχνίδι του φωτός σε ένα διαμάντι εξαρτάται από την ορθότητα της κοπής του. Οι όψεις ενός διαμαντιού αντανακλούν επανειλημμένα το φως μέσα στον κρύσταλλο. Λόγω της υψηλής διαφάνειας των διαμαντιών υψηλής ποιότητας, το φως μέσα σε αυτά σχεδόν δεν χάνει την ενέργειά του, αλλά αποσυντίθεται μόνο σε απλά χρώματα, οι ακτίνες των οποίων στη συνέχεια ξεσπούν σε διάφορες, πιο απροσδόκητες κατευθύνσεις. Όταν η πέτρα περιστρέφεται, τα χρώματα που προέρχονται από την πέτρα αλλάζουν και φαίνεται ότι η ίδια η πέτρα είναι η πηγή πολλών φωτεινών πολύχρωμων ακτίνων.

Υπάρχουν διαμάντια βαμμένα σε κόκκινο, μπλε και λιλά χρώματα. Η λάμψη ενός διαμαντιού εξαρτάται από την κοπή του. Όταν κοιτάξετε μέσα από ένα καλά κομμένο διαφανές διαμάντι στο φως, η πέτρα φαίνεται εντελώς αδιαφανής και μερικές από τις όψεις της φαίνονται απλώς μαύρες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το φως, υπό την ολική εσωτερική ανάκλαση, εξέρχεται προς την αντίθετη κατεύθυνση ή προς τα πλάγια.

Όταν κοιτάς την κορυφή κομμένη από την άκρη του κόσμου, λάμπει σε πολλά χρώματα, και κατά τόπους λάμπει. Η φωτεινή λάμψη των άνω όψεων ενός διαμαντιού ονομάζεται διαμαντένια λάμψη. Το κάτω μέρος του διαμαντιού από έξω φαίνεται να είναι επάργυρο και χυτό με μεταλλική γυαλάδα.

Τα πιο διάφανα και μεγάλα διαμάντια χρησιμεύουν ως διακόσμηση. Τα μικρά διαμάντια χρησιμοποιούνται ευρέως στην τεχνολογία ως εργαλείο κοπής ή λείανσης για εργαλειομηχανές. Τα διαμάντια χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση των κεφαλών των εργαλείων διάτρησης για τη διάνοιξη φρεατίων σε σκληρούς βράχους. Αυτή η χρήση του διαμαντιού είναι δυνατή λόγω της μεγάλης σκληρότητας που το διακρίνει. Άλλοι πολύτιμοι λίθοι στις περισσότερες περιπτώσεις είναι κρύσταλλοι οξειδίου του αλουμινίου με πρόσμιξη οξειδίων χρωστικών στοιχείων - χρώμιο (ρουμπίνι), χαλκός (σμαράγδι), μαγγάνιο (αμέθυστος). Είναι επίσης σκληρά, ανθεκτικά και έχουν όμορφο χρώμα και «παιχνίδι του φωτός». Προς το παρόν, είναι σε θέση να αποκτήσουν τεχνητά μεγάλους κρυστάλλους οξειδίου του αλουμινίου και να τους βάψουν στο επιθυμητό χρώμα.

Τα φαινόμενα της διασποράς του φωτός εξηγούνται από την ποικιλία των χρωμάτων της φύσης. Ένα ολόκληρο σύμπλεγμα οπτικών πειραμάτων με πρίσματα τον 17ο αιώνα πραγματοποιήθηκε από τον Άγγλο επιστήμονα Ισαάκ Νεύτωνα. Αυτά τα πειράματα έδειξαν ότι το λευκό φως δεν είναι το κύριο, πρέπει να θεωρηθεί ως σύνθετο ("μη ομοιόμορφο"). τα κυριότερα είναι διαφορετικά χρώματα («ομογενείς» ακτίνες ή «μονόχρωμες» ακτίνες). Η αποσύνθεση του λευκού φωτός σε διαφορετικά χρώματα συμβαίνει για το λόγο ότι κάθε χρώμα έχει τον δικό του βαθμό διάθλασης. Αυτά τα συμπεράσματα του Νεύτωνα συνάδουν με τις σύγχρονες επιστημονικές ιδέες.

Μαζί με τη διασπορά του δείκτη διάθλασης, υπάρχει μια διασπορά των συντελεστών απορρόφησης, μετάδοσης και ανάκλασης του φωτός. Αυτό εξηγεί τις διάφορες επιδράσεις στο φωτισμό των σωμάτων. Για παράδειγμα, εάν υπάρχει κάποιο σώμα διαφανές στο φως, στο οποίο η μετάδοση είναι μεγάλη για το κόκκινο φως και ο συντελεστής ανάκλασης είναι μικρός, για το πράσινο φως είναι το αντίστροφο: η μετάδοση είναι μικρή και η ανάκλαση είναι μεγάλη, τότε στο εκπεμπόμενο φως το σώμα θα φαίνεται κόκκινο και πράσινο στο ανακλώμενο φως. Τέτοιες ιδιότητες κατέχει, για παράδειγμα, η χλωροφύλλη, μια πράσινη ουσία που περιέχεται στα φύλλα των φυτών και προκαλεί πράσινο χρώμα. Ένα διάλυμα χλωροφύλλης σε οινόπνευμα όταν το βλέπουμε μέσα από το φως είναι κόκκινο. Στο ανακλώμενο φως, η ίδια λύση εμφανίζεται πράσινη.

Εάν κάποιο σώμα έχει μεγάλο συντελεστή απορρόφησης και οι συντελεστές μετάδοσης και ανάκλασης είναι μικροί, τότε ένα τέτοιο σώμα θα φαίνεται μαύρο και αδιαφανές (για παράδειγμα, αιθάλη). Ένα πολύ λευκό, αδιαφανές σώμα (όπως το οξείδιο του μαγνησίου) έχει ανάκλαση κοντά στην ενότητα για όλα τα μήκη κύματος και πολύ χαμηλή διαπερατότητα και απορρόφηση. Ένα σώμα (γυαλί) που είναι εντελώς διαφανές στο φως έχει χαμηλούς συντελεστές ανάκλασης και απορρόφησης και διαπερατότητα κοντά στη μονάδα για όλα τα μήκη κύματος. Για το έγχρωμο γυαλί, για ορισμένα μήκη κύματος, οι συντελεστές διαπερατότητας και ανάκλασης είναι πρακτικά ίσοι με μηδέν και, κατά συνέπεια, η τιμή του συντελεστή απορρόφησης για τα ίδια μήκη κύματος είναι κοντά στη μονάδα.

Φαινόμενα που σχετίζονται με τη διάθλαση του φωτός

Αντικατοπτρισμός

Μερικοί τύποι αντικατοπτρισμών.Από τη μεγαλύτερη ποικιλία αντικατοπτρισμών, ξεχωρίζουμε διάφορους τύπους: αντικατοπτρισμοί «λίμνης», που ονομάζονται και κατώτεροι αντικατοπτρισμοί, ανώτεροι μιράζ, διπλοί και τριπλοί αντικατοπτρισμοί, αντικατοπτρισμοί όρασης εξαιρετικά μεγάλης εμβέλειας.

Οι κατώτερες ("λίμνες") αντικατοπτρισμοί συμβαίνουν σε μια έντονα θερμαινόμενη επιφάνεια. Τα ανώτερα αντικατοπτρίσματα, αντίθετα, προκύπτουν σε μια έντονα ψυχόμενη επιφάνεια, για παράδειγμα, πάνω κρύο νερό. Εάν οι κατώτεροι αντικατοπτρισμοί παρατηρούνται, κατά κανόνα, σε ερήμους και στέπες, τότε οι ανώτεροι παρατηρούνται στα βόρεια γεωγραφικά πλάτη.

Οι ανώτεροι αντικατοπτρισμοί είναι διαφορετικοί. Σε ορισμένες περιπτώσεις δίνουν μια άμεση εικόνα, σε άλλες περιπτώσεις μια ανεστραμμένη εικόνα εμφανίζεται στον αέρα. Τα Mirage μπορεί να είναι διπλά όταν παρατηρούνται δύο εικόνες, μια απλή και μια ανεστραμμένη. Αυτές οι εικόνες μπορεί να χωρίζονται από μια λωρίδα αέρα (η μία μπορεί να είναι πάνω από τον ορίζοντα, η άλλη κάτω από αυτόν), αλλά μπορεί να συγχωνευθούν απευθείας μεταξύ τους. Μερικές φορές υπάρχει μια άλλη - η τρίτη εικόνα.

Ιδιαίτερα εκπληκτικά είναι τα αντικατοπτρίσματα της υπερμακράς όρασης. Ο K. Flammarion στο βιβλίο του «Atmosphere» περιγράφει ένα παράδειγμα τέτοιου αντικατοπτρισμού: «Με βάση τη μαρτυρία πολλών αξιόπιστων προσώπων, μπορώ να αναφέρω έναν αντικατοπτρισμό που εθεάθη στην πόλη Verviers (Βέλγιο) τον Ιούνιο του 1815. Ένα πρωί, οι κάτοικοι της πόλης είδαν στον ουρανό στρατό, και είναι τόσο ξεκάθαρο που ήταν δυνατό να διακρίνουν τα κουστούμια των πυροβολικών και ακόμη, για παράδειγμα, ένα κανόνι με σπασμένο τροχό, που πρόκειται να πέσει... Ήταν το πρωί της μάχης του Βατερλό! Ο περιγραφόμενος αντικατοπτρισμός απεικονίζεται με τη μορφή έγχρωμης ακουαρέλας από έναν από τους αυτόπτες μάρτυρες. Η απόσταση από το Βατερλό έως το Βερβιέρ σε ευθεία γραμμή είναι πάνω από 100 χιλιόμετρα. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου τέτοια αντικατοπτρίσματα παρατηρήθηκαν σε μεγάλες αποστάσεις - έως και 1000 km. Ο «Ιπτάμενος Ολλανδός» θα πρέπει να αποδοθεί ακριβώς σε τέτοιους αντικατοπτρισμούς.

Επεξήγηση του κατώτερου ("λίμνη") αντικατοπτρισμού.Εάν ο αέρας στην ίδια την επιφάνεια της γης είναι πολύ ζεστός και, επομένως, η πυκνότητά του είναι σχετικά χαμηλή, τότε ο δείκτης διάθλασης στην επιφάνεια θα είναι μικρότερος από ό,τι σε υψηλότερα στρώματα αέρα. Αλλαγή του δείκτη διάθλασης του αέρα nμε ύψος ηκοντά στην επιφάνεια της γης για την υπό εξέταση περίπτωση φαίνεται στο Σχήμα 3, α.

Σύμφωνα με τον καθιερωμένο κανόνα, οι ακτίνες φωτός κοντά στην επιφάνεια της γης σε αυτή την περίπτωση θα κάμπτονται έτσι ώστε η τροχιά τους να είναι κυρτή προς τα κάτω. Αφήστε έναν παρατηρητή να βρίσκεται στο σημείο Α. Δέσμη φωτός από κάποια περιοχή γαλάζιος ουρανόςχτυπά το μάτι του παρατηρητή, βιώνοντας την καθορισμένη καμπυλότητα. Και αυτό σημαίνει ότι ο παρατηρητής θα δει το αντίστοιχο τμήμα του ουρανού όχι πάνω από τη γραμμή του ορίζοντα, αλλά κάτω από αυτόν. Θα του φαίνεται ότι βλέπει νερό, αν και στην πραγματικότητα έχει μια εικόνα γαλάζιου ουρανού μπροστά του. Αν φανταστούμε ότι υπάρχουν λόφοι, φοίνικες ή άλλα αντικείμενα κοντά στον ορίζοντα, τότε ο παρατηρητής θα τα δει ανάποδα λόγω της έντονης καμπυλότητας των ακτίνων και θα τα αντιληφθεί ως αντανακλάσεις των αντίστοιχων αντικειμένων σε ανύπαρκτο νερό. Υπάρχει λοιπόν μια ψευδαίσθηση, που είναι ένας αντικατοπτρισμός «λίμνης».

Απλοί ανώτεροι αντικατοπτρισμοί.Μπορεί να υποτεθεί ότι ο αέρας στην ίδια την επιφάνεια της γης ή του νερού δεν θερμαίνεται, αλλά, αντίθετα, ψύχεται αισθητά σε σύγκριση με υψηλότερα στρώματα αέρα. η αλλαγή στο n με το ύψος h φαίνεται στο Σχήμα 4, α. Οι ακτίνες φωτός στην υπό εξέταση περίπτωση κάμπτονται έτσι ώστε η τροχιά τους να είναι κυρτή προς τα πάνω. Επομένως, τώρα ο παρατηρητής μπορεί να δει αντικείμενα κρυμμένα από αυτόν πέρα ​​από τον ορίζοντα, και θα τα δει στην κορυφή, σαν να κρέμονται πάνω από τη γραμμή του ορίζοντα. Επομένως, τέτοιου είδους αντικατοπτρισμοί ονομάζονται ανώτεροι.

Ένας ανώτερος αντικατοπτρισμός μπορεί να παράγει όρθιες και ανεστραμμένες εικόνες. Η άμεση εικόνα που φαίνεται στο σχήμα εμφανίζεται όταν ο δείκτης διάθλασης του αέρα μειώνεται σχετικά αργά με το ύψος. Με ταχεία μείωση του δείκτη διάθλασης, σχηματίζεται μια ανεστραμμένη εικόνα. Αυτό μπορεί να επαληθευτεί λαμβάνοντας υπόψη μια υποθετική περίπτωση - ο δείκτης διάθλασης σε ένα ορισμένο ύψος h μειώνεται απότομα (Εικ. 5). Οι ακτίνες του αντικειμένου, πριν φτάσουν στον παρατηρητή Α, βιώνουν ολική εσωτερική ανάκλαση από το όριο BC, κάτω από το οποίο, στην περίπτωση αυτή, υπάρχει πυκνότερος αέρας. Μπορεί να φανεί ότι ο ανώτερος αντικατοπτρισμός δίνει μια ανεστραμμένη εικόνα του αντικειμένου. Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει όριο που μοιάζει με άλμα μεταξύ των στρωμάτων του αέρα, η μετάβαση γίνεται σταδιακά. Αν όμως γίνει αρκετά ευκρινώς, τότε ο ανώτερος αντικατοπτρισμός θα δώσει μια ανεστραμμένη εικόνα (Εικ. 5).

Διπλοί και τριπλοί αντικατοπτρισμοί.Εάν ο δείκτης διάθλασης του αέρα αλλάξει πρώτα γρήγορα και μετά αργά, τότε οι ακτίνες στην περιοχή I θα κάμπτονται πιο γρήγορα από ό,τι στην περιοχή II. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται δύο εικόνες (Εικ. 6, 7). Οι ακτίνες φωτός 1 που διαδίδονται εντός της περιοχής αέρα I σχηματίζουν μια ανεστραμμένη εικόνα του αντικειμένου. Οι δοκοί 2, που διαδίδονται κυρίως εντός της περιοχής II, είναι καμπυλωμένες σε μικρότερο βαθμό και σχηματίζουν μια ευθεία εικόνα.

Για να καταλάβει κανείς πώς εμφανίζεται ένας τριπλός αντικατοπτρισμός, πρέπει να φανταστεί κανείς τρεις διαδοχικές περιοχές αέρα: την πρώτη (κοντά στην ίδια την επιφάνεια), όπου ο δείκτης διάθλασης μειώνεται αργά με το ύψος, την επόμενη, όπου ο δείκτης διάθλασης μειώνεται γρήγορα και την τρίτη περιοχή, όπου ο δείκτης διάθλασης μειώνεται και πάλι αργά. Το σχήμα δείχνει τη θεωρούμενη μεταβολή του δείκτη διάθλασης με το ύψος. Το σχήμα δείχνει πώς συμβαίνει ένας τριπλός αντικατοπτρισμός. Οι ακτίνες 1 σχηματίζουν την κάτω εικόνα του αντικειμένου, διαδίδονται εντός της περιοχής αέρα I. Οι ακτίνες 2 σχηματίζουν μια ανεστραμμένη εικόνα. Πέφτω στην περιοχή του αέρα II, αυτές οι ακτίνες βιώνουν μια ισχυρή καμπυλότητα. Οι δοκοί 3 σχηματίζουν την επάνω άμεση εικόνα του αντικειμένου.

Mirage υπερμακράς όρασης.Η φύση αυτών των αντικατοπτρισμών είναι η λιγότερο μελετημένη. Είναι σαφές ότι η ατμόσφαιρα πρέπει να είναι διαφανής, απαλλαγμένη από υδρατμούς και ρύπανση. Αυτό όμως δεν είναι αρκετό. Ένα σταθερό στρώμα ψυχρού αέρα θα πρέπει να σχηματιστεί σε κάποιο ύψος πάνω από το έδαφος. Κάτω και πάνω από αυτό το στρώμα, ο αέρας πρέπει να είναι πιο ζεστός. Μια δέσμη φωτός που έχει πέσει μέσα σε ένα πυκνό κρύο στρώμα αέρα είναι, σαν να λέγαμε, «κλειδωμένη» μέσα σε αυτό και διαδίδεται σε αυτό σαν ένα είδος οδηγού φωτός. Η τροχιά της ακτίνας στο Σχήμα 8 είναι κυρτή όλη την ώρα προς τις λιγότερο πυκνές περιοχές του αέρα.

Η εμφάνιση εξαιρετικά μακρινών αντικατοπτρισμών μπορεί να εξηγηθεί από τη διάδοση ακτίνων μέσα σε τέτοιους «οδηγούς φωτός», που μερικές φορές δημιουργούνται από τη φύση.

ΟΥΡΑΝΙΟ ΤΟΞΟ

Το ουράνιο τόξο είναι ένα όμορφο ουράνιο φαινόμενο που πάντα τραβούσε την προσοχή του ανθρώπου. Στα παλιά χρόνια, όταν οι άνθρωποι γνώριζαν ακόμα ελάχιστα για τον κόσμο γύρω τους, το ουράνιο τόξο θεωρούνταν «ουράνιο ζώδιο». Έτσι, οι αρχαίοι Έλληνες πίστευαν ότι το ουράνιο τόξο είναι το χαμόγελο της θεάς Ίριδας.

Το ουράνιο τόξο παρατηρείται στην αντίθετη κατεύθυνση από τον Ήλιο, με φόντο τα σύννεφα της βροχής ή τη βροχή. Ένα πολύχρωμο τόξο βρίσκεται συνήθως σε απόσταση 1-2 km από τον παρατηρητή και μερικές φορές μπορεί να παρατηρηθεί σε απόσταση 2-3 m με φόντο σταγόνες νερού που σχηματίζονται από βρύσες ή ψεκασμούς νερού.

Το κέντρο του ουράνιου τόξου βρίσκεται στη συνέχεια της ευθείας γραμμής που συνδέει τον Ήλιο και το μάτι του παρατηρητή - στην αντιηλιακή γραμμή. Η γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης προς το κύριο ουράνιο τόξο και της αντιηλιακής γραμμής είναι 41-42º (Εικ. 9).

Την ώρα της ανατολής, το αντιηλιακό σημείο (σημείο Μ) βρίσκεται στη γραμμή του ορίζοντα και το ουράνιο τόξο μοιάζει με ημικύκλιο. Καθώς ο ήλιος ανατέλλει, το αντιηλιακό σημείο πέφτει κάτω από τον ορίζοντα και το μέγεθος του ουράνιου τόξου μειώνεται. Είναι μόνο μέρος ενός κύκλου.

Συχνά υπάρχει ένα δευτερεύον ουράνιο τόξο, ομόκεντρο με το πρώτο, με γωνιακή ακτίνα περίπου 52º και αντίστροφη διάταξη χρωμάτων.

Σε ύψος Ήλιου 41º, το κύριο ουράνιο τόξο παύει να είναι ορατό και μόνο ένα μέρος του δευτερεύοντος ουράνιου τόξου εμφανίζεται πάνω από τον ορίζοντα, και σε ύψος Ήλιου μεγαλύτερο από 52º, δεν είναι ορατό ούτε το δευτερεύον ουράνιο τόξο. Επομένως, στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη του ισημερινού, αυτό το φυσικό φαινόμενο δεν παρατηρείται ποτέ κατά τις κοντινές μεσημεριανές ώρες.

Το ουράνιο τόξο έχει επτά βασικά χρώματα που μεταβαίνουν ομαλά από το ένα στο άλλο.

Το σχήμα του τόξου, η φωτεινότητα των χρωμάτων, το πλάτος των λωρίδων εξαρτώνται από το μέγεθος των σταγονιδίων νερού και τον αριθμό τους. Οι μεγάλες σταγόνες δημιουργούν ένα πιο στενό ουράνιο τόξο, με έντονα έντονα χρώματα, οι μικρές σταγόνες δημιουργούν ένα τόξο που είναι θολό, ξεθωριασμένο και ακόμη και λευκό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα φωτεινό στενό ουράνιο τόξο είναι ορατό το καλοκαίρι μετά από μια καταιγίδα, κατά την οποία πέφτουν μεγάλες σταγόνες.

Η θεωρία του ουράνιου τόξου δόθηκε για πρώτη φορά το 1637 από τον René Descartes. Εξήγησε το ουράνιο τόξο ως ένα φαινόμενο που σχετίζεται με την ανάκλαση και τη διάθλαση του φωτός στις σταγόνες της βροχής.

Ο σχηματισμός των χρωμάτων και η αλληλουχία τους εξηγήθηκαν αργότερα, αφού αποκαλύφθηκε η περίπλοκη φύση του λευκού φωτός και η διασπορά του σε ένα μέσο. Η θεωρία περίθλασης του ουράνιου τόξου αναπτύχθηκε από τους Airy and Partner.

Μπορεί να θεωρηθεί απλούστερη περίπτωση: αφήστε μια δέσμη παράλληλων ηλιακών ακτίνων να πέσει πάνω σε σταγόνες που έχουν σχήμα μπάλας (Εικ. 10). Μια δέσμη που προσπίπτει στην επιφάνεια μιας σταγόνας στο σημείο Α διαθλάται μέσα της σύμφωνα με το νόμο της διάθλασης:

n sin α=n sin β, όπου n=1, n≈1,33 –

Οι δείκτες διάθλασης του αέρα και του νερού, αντίστοιχα, α είναι η γωνία πρόσπτωσης και β είναι η γωνία διάθλασης του φωτός.

Μέσα στη σταγόνα, η ακτίνα ΑΒ πηγαίνει σε ευθεία γραμμή. Στο σημείο Β, η δέσμη διαθλάται μερικώς και μερικώς ανακλάται. Πρέπει να σημειωθεί ότι όσο μικρότερη είναι η γωνία πρόσπτωσης στο σημείο Β, και επομένως στο σημείο Α, τόσο μικρότερη είναι η ένταση της ανακλώμενης δέσμης και τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση της διαθλασμένης δέσμης.

Η δέσμη ΑΒ μετά την ανάκλαση στο σημείο Β εμφανίζεται υπό γωνία β`=β b προσκρούει στο σημείο C, όπου συμβαίνει επίσης μερική ανάκλαση και μερική διάθλαση του φωτός. Η διαθλασμένη δέσμη φεύγει από την πτώση υπό γωνία γ, ενώ η ανακλώμενη μπορεί να πάει παραπέρα, στο σημείο Δ κλπ. Έτσι, η φωτεινή δέσμη στην πτώση υφίσταται πολλαπλές ανακλάσεις και διαθλάσεις. Με κάθε ανάκλαση, μερικές από τις ακτίνες φωτός βγαίνουν και η έντασή τους μέσα στη σταγόνα μειώνεται. Η πιο έντονη από τις ακτίνες που αναδύονται στον αέρα είναι η ακτίνα που αναδύθηκε από την πτώση στο σημείο Β. Αλλά είναι δύσκολο να την παρατηρήσουμε, αφού χάνεται στο φόντο του λαμπερού άμεσου ηλιακού φωτός. Οι ακτίνες που διαθλώνται στο σημείο C, μαζί, δημιουργούν ένα πρωτεύον ουράνιο τόξο με φόντο ένα σκοτεινό σύννεφο και οι ακτίνες που διαθλώνται στο σημείο D δίνουν ένα δευτερεύον ουράνιο τόξο, το οποίο είναι λιγότερο έντονο από το πρωτεύον.

Κατά την εξέταση του σχηματισμού ενός ουράνιου τόξου, πρέπει να ληφθεί υπόψη ένα ακόμη φαινόμενο - η άνιση διάθλαση κυμάτων φωτός διαφορετικού μήκους, δηλαδή ακτίνες φωτός διαφορετικό χρώμα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διασπορά. Λόγω της διασποράς, οι γωνίες διάθλασης γ και η γωνία εκτροπής των ακτίνων Θ σε μια σταγόνα είναι διαφορετικές για ακτίνες διαφορετικών χρωμάτων.

Τις περισσότερες φορές βλέπουμε ένα ουράνιο τόξο. Δεν είναι ασυνήθιστο για δύο λωρίδες ουράνιου τόξου να εμφανίζονται ταυτόχρονα στον ουρανό, που βρίσκονται η μία μετά την άλλη. παρατηρείται ακόμη μεγαλύτερος αριθμός ουράνιων τόξων - τρία, τέσσερα ακόμη και πέντε ταυτόχρονα. Αυτό το ενδιαφέρον φαινόμενο παρατηρήθηκε από τους Leningraders στις 24 Σεπτεμβρίου 1948, όταν τέσσερα ουράνια τόξα εμφανίστηκαν ανάμεσα στα σύννεφα πάνω από τον Νέβα το απόγευμα. Αποδεικνύεται ότι ένα ουράνιο τόξο μπορεί να προκύψει όχι μόνο από άμεσες ακτίνες. συχνά εμφανίζεται στις ανακλώμενες ακτίνες του ήλιου. Αυτό φαίνεται στις όχθες των θαλάσσιων κόλπων, μεγάλα ποτάμιακαι λίμνες. Τρία ή τέσσερα ουράνια τόξα - συνηθισμένα και αντανακλαστικά - μερικές φορές δημιουργούν μια όμορφη εικόνα. Δεδομένου ότι οι ακτίνες του Ήλιου που αντανακλώνται από την επιφάνεια του νερού πηγαίνουν από κάτω προς τα πάνω, το ουράνιο τόξο που σχηματίζεται στις ακτίνες μπορεί μερικές φορές να φαίνεται εντελώς ασυνήθιστο.

Δεν πρέπει να πιστεύετε ότι ένα ουράνιο τόξο μπορεί να παρατηρηθεί μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Συμβαίνει τη νύχτα, ωστόσο, πάντα αδύναμο. Μπορείτε να δείτε ένα τέτοιο ουράνιο τόξο μετά από μια νυχτερινή βροχή, όταν το φεγγάρι κοιτάζει πίσω από τα σύννεφα.

Κάποια όψη ουράνιου τόξου μπορεί να ληφθεί από αυτήν την εμπειρία: Πρέπει να ανάψετε μια φιάλη γεμάτη με νερό ηλιακό φωςή μια λάμπα μέσα από μια τρύπα στον λευκό πίνακα. Στη συνέχεια, ένα ουράνιο τόξο θα γίνει καθαρά ορατό στον πίνακα και η γωνία απόκλισης των ακτίνων σε σύγκριση με την αρχική κατεύθυνση θα είναι περίπου 41-42 °. Υπό φυσικές συνθήκες, δεν υπάρχει οθόνη, η εικόνα εμφανίζεται στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού και το μάτι προβάλλει αυτή την εικόνα στα σύννεφα.

Εάν ένα ουράνιο τόξο εμφανιστεί το βράδυ πριν από τη δύση του ηλίου, τότε παρατηρείται ένα κόκκινο ουράνιο τόξο. Τα τελευταία πέντε ή δέκα λεπτά πριν τη δύση του ηλίου, όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου, εκτός από το κόκκινο, εξαφανίζονται, γίνεται πολύ φωτεινό και ορατό ακόμα και δέκα λεπτά μετά τη δύση του ηλίου.

Ένα όμορφο θέαμα είναι ένα ουράνιο τόξο στη δροσιά. Μπορεί να παρατηρηθεί με την ανατολή του ηλίου στο γρασίδι καλυμμένο με δροσιά. Αυτό το ουράνιο τόξο έχει σχήμα υπερβολής.

σέλας

Ένα από τα ωραιότερα οπτικά φαινόμενα της φύσης είναι το βόρειο σέλας.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα σέλας έχουν πράσινο ή μπλε-πράσινο χρώμα, με περιστασιακά μπαλώματα ή περιθώρια ροζ ή κόκκινου.

Τα σέλας παρατηρούνται σε δύο κύριες μορφές - με τη μορφή κορδέλες και με τη μορφή κηλίδων που μοιάζουν με σύννεφα. Όταν η λάμψη είναι έντονη, παίρνει τη μορφή κορδέλες. Χάνοντας την ένταση, μετατρέπεται σε κηλίδες. Ωστόσο, πολλές κορδέλες εξαφανίζονται πριν σπάσουν σε σημεία. Οι κορδέλες φαίνονται να κρέμονται στο σκοτεινό χώρο του ουρανού, μοιάζοντας με γιγάντια κουρτίνα ή κουρτίνα, που συνήθως εκτείνεται από την ανατολή προς τη δύση για χιλιάδες χιλιόμετρα. Το ύψος αυτής της κουρτίνας είναι αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα, το πάχος δεν ξεπερνά τις αρκετές εκατοντάδες μέτρα και είναι τόσο λεπτή και διαφανής που φαίνονται αστέρια μέσα από αυτήν. Το κάτω άκρο της κουρτίνας είναι αρκετά έντονα και ευδιάκριτα με περίγραμμα και συχνά χρωματίζεται σε κόκκινο ή ροζ χρώμα, θυμίζοντας το περίγραμμα της κουρτίνας, το πάνω χάνεται σταδιακά σε ύψος και αυτό δημιουργεί μια ιδιαίτερα θεαματική εντύπωση του βάθους του χώρου.

Υπάρχουν τέσσερις τύποι σέλας:

Ομοιογενές τόξο - η φωτεινή λωρίδα έχει την απλούστερη, πιο ήρεμη μορφή. Είναι πιο φωτεινό από κάτω και σταδιακά εξαφανίζεται προς τα πάνω στο φόντο της λάμψης του ουρανού.

Ακτινοβόλο τόξο - η ταινία γίνεται κάπως πιο ενεργή και κινητή, σχηματίζει μικρές πτυχώσεις και ροές.

Ζώνη ακτινοβολίας - με αυξανόμενη δραστηριότητα, μεγαλύτερες πτυχές υπερτίθενται σε μικρές.

Με αυξημένη δραστηριότητα, οι πτυχές ή οι βρόχοι επεκτείνονται σε τεράστιο μέγεθος, το κάτω άκρο της κορδέλας λάμπει έντονα με ροζ λάμψη. Όταν η δραστηριότητα υποχωρεί, οι ρυτίδες εξαφανίζονται και η ταινία επιστρέφει σε ομοιόμορφο σχήμα. Αυτό υποδηλώνει ότι ομοιογενής δομήείναι η κύρια μορφή του σέλας και οι πτυχές συνδέονται με αύξηση της δραστηριότητας.

Συχνά υπάρχουν σέλας διαφορετικού είδους. Αιχμαλωτίζουν ολόκληρη την πολική περιοχή και είναι πολύ έντονα. Εμφανίζονται κατά τη διάρκεια μιας αύξησης ηλιακή δραστηριότητα. Αυτά τα φώτα εμφανίζονται ως ένα λευκό-πράσινο καπάκι. Τέτοια σέλας ονομάζονται σκουλαρίκια.

Σύμφωνα με τη φωτεινότητα του σέλας, χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες, που διαφέρουν μεταξύ τους κατά μία τάξη μεγέθους (δηλαδή 10 φορές). Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει σέλας, ελάχιστα αισθητή και περίπου ίση σε φωτεινότητα Γαλαξίας, η λάμψη ΤΕΤΑΡΤΗ ταξηφωτίζουν τη γη τόσο έντονα όσο η πανσέληνος.

Να σημειωθεί ότι το σέλας που έχει προκύψει διαδίδεται προς τα δυτικά με ταχύτητα 1 km/sec. Τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας στην περιοχή των εκλάμψεων του σέλας θερμαίνονται και ορμούν προς τα πάνω, γεγονός που έχει επηρεάσει την ενισχυμένη επιβράδυνση των τεχνητών δορυφόρων της Γης που διέρχονται από αυτές τις ζώνες.

Κατά τη διάρκεια των σέλας, εμφανίζονται δίνες στην ατμόσφαιρα της Γης. ηλεκτρικά ρεύματακαλύπτοντας μεγάλες εκτάσεις. Διεγείρουν πρόσθετα ασταθή μαγνητικά πεδία, τις λεγόμενες μαγνητικές καταιγίδες. Κατά τη διάρκεια του σέλας, η ατμόσφαιρα εκπέμπει ακτίνες Χ, οι οποίες φαίνεται να είναι το αποτέλεσμα της επιβράδυνσης των ηλεκτρονίων στην ατμόσφαιρα.

Οι έντονες λάμψεις λάμψης συνοδεύονται συχνά από ήχους που μοιάζουν με θόρυβο, τρίξιμο. Τα σέλας προκαλούν έντονες αλλαγές στην ιονόσφαιρα, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει τις συνθήκες του ραδιοφώνου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η ραδιοεπικοινωνία επιδεινώνεται σημαντικά. Υπάρχει ισχυρή παρεμβολή και μερικές φορές πλήρης απώλεια λήψης.

Πώς εμφανίζονται τα σέλας.Η γη είναι ένας τεράστιος μαγνήτης Νότιο Πόλοπου βρίσκεται κοντά στο βόρειο γεωγραφικό πόλο, και το βόρειο είναι κοντά στο νότιο. Οι γραμμές δύναμης του μαγνητικού πεδίου της Γης, που ονομάζονται γεωμαγνητικές γραμμές, βγαίνουν από την περιοχή δίπλα στον βόρειο μαγνητικό πόλο της Γης, καλύπτει Γηκαι εισάγεται στην περιοχή του νότιου μαγνητικού πόλου, σχηματίζοντας ένα δακτυλιοειδές πλέγμα γύρω από τη Γη.

Από καιρό πιστεύεται ότι η θέση του μαγνητικού γραμμές δύναμηςσυμμετρικό περίπου άξονα της γης. Τώρα αποδείχθηκε ότι ο λεγόμενος «ηλιακός άνεμος» - ένα ρεύμα πρωτονίων και ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από τον Ήλιο - χτυπά το γεωμαγνητικό κέλυφος της Γης από ύψος περίπου 20.000 km, το τραβά πίσω, μακριά από τον Ήλιο, σχηματίζοντας ένα είδος μαγνητικής «ουράς» κοντά στη Γη.

Ένα ηλεκτρόνιο ή ένα πρωτόνιο που έχει πέσει στο μαγνητικό πεδίο της Γης κινείται σε μια σπείρα, σαν να τυλίγεται σε μια γεωμαγνητική γραμμή. Τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια που έχουν πέσει από τον ηλιακό άνεμο στο μαγνητικό πεδίο της Γης χωρίζονται σε δύο μέρη. Μερικά από αυτά ρέουν κάτω από τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου αμέσως στις πολικές περιοχές της Γης. άλλοι μπαίνουν μέσα στο στεροειδές και κινούνται μέσα του, όπως είναι δυνατόν σύμφωνα με τον κανόνα του αριστερού χεριού, κατά μήκος της κλειστής καμπύλης ABC. Αυτά τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια ρέουν τελικά κατά μήκος των γεωμαγνητικών γραμμών στην περιοχή των πόλων, όπου εμφανίζεται η αυξημένη συγκέντρωσή τους. Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια παράγουν ιονισμό και διέγερση ατόμων και μορίων αερίων. Για να γίνει αυτό, έχουν αρκετή ενέργεια, αφού τα πρωτόνια φτάνουν στη Γη με ενέργειες 10000-20000 eV (1 eV = 1,6 10 J) και ηλεκτρόνια με ενέργειες 10-20 eV. Για τον ιονισμό των ατόμων, είναι απαραίτητο: για το υδρογόνο - 13,56 eV, για το οξυγόνο - 13,56 eV, για το άζωτο - 124,47 eV, και ακόμη λιγότερο για τη διέγερση.

Τα διεγερμένα άτομα αερίου δίνουν πίσω τη λαμβανόμενη ενέργεια με τη μορφή φωτός, όπως ακριβώς συμβαίνει σε σωλήνες με ένα σπάνιο αέριο όταν διέρχονται ρεύματα.

Η φασματική μελέτη δείχνει ότι η πράσινη και η κόκκινη λάμψη ανήκει σε διεγερμένα άτομα οξυγόνου, στο υπέρυθρο και στο ιώδες - σε ιονισμένα μόρια αζώτου. Ορισμένες γραμμές εκπομπής οξυγόνου και αζώτου σχηματίζονται σε υψόμετρο 110 km και η κόκκινη λάμψη του οξυγόνου σχηματίζεται σε υψόμετρο 200-400 km. Μια άλλη αδύναμη πηγή κόκκινου φωτός είναι τα άτομα υδρογόνου που σχηματίζονται στην ανώτερη ατμόσφαιρα από πρωτόνια που φτάνουν από τον Ήλιο. Έχοντας συλλάβει ένα ηλεκτρόνιο, ένα τέτοιο πρωτόνιο μετατρέπεται σε διεγερμένο άτομο υδρογόνου και εκπέμπει κόκκινο φως.

Οι εκλάμψεις Aurora συμβαίνουν συνήθως μία ή δύο ημέρες μετά τις ηλιακές εκλάμψεις. Αυτό επιβεβαιώνει τη σύνδεση μεταξύ αυτών των φαινομένων. Μια μελέτη με χρήση πυραύλων έδειξε ότι σε μέρη με μεγαλύτερη ένταση σέλας υπάρχει πιο σημαντικός ιονισμός αερίων από ηλεκτρόνια.

ΣΤΟ πρόσφατους χρόνουςΟι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα σέλας είναι πιο έντονα κοντά στις ακτές των ωκεανών και των θαλασσών.

Αλλά η επιστημονική εξήγηση όλων των φαινομένων που σχετίζονται με πολικά φώτα, αντιμετωπίζει μια σειρά από δυσκολίες. Για παράδειγμα, ο ακριβής μηχανισμός της επιτάχυνσης των σωματιδίων προς τις υποδεικνυόμενες ενέργειες είναι άγνωστος, οι τροχιές τους στο χώρο κοντά στη Γη δεν είναι αρκετά σαφείς, δεν συγκλίνουν όλα ποσοτικά στο ενεργειακό ισοζύγιο ιονισμού και διέγερσης των σωματιδίων, ο μηχανισμός σχηματισμού η φωταύγεια δεν είναι αρκετά σαφής. διάφορα είδη, η προέλευση των ήχων είναι ασαφής.

Βιβλιογραφία:

5. "Εγκυκλοπαιδικό λεξικό ενός νεαρού φυσικού", που συντάχθηκε από τον V. A. Chuyanov, εκδοτικός οίκος "Παιδαγωγική", Μόσχα, 1984.

6. "Εγχειρίδιο ενός μαθητή στη φυσική", συντάκτης - φιλολογική εταιρεία "Slovo", Μόσχα, 1995.

7. "Φυσική 11", N. M. Shakhmaev, S. N. Shakhmaev, D. Sh. Shodiev, εκδοτικός οίκος Prosveshchenie, Μόσχα, 1991.

8. «Λύση προβλημάτων στη φυσική», V. A. Shevtsov, Nizhne-Volzhskoe εκδοτικός οίκος βιβλίων, Βόλγκογκραντ, 1999.