Koji su primjeri optičkih fenomena. Optičke pojave u prirodi

22. travnja 2016

U školi proučava temu " optički fenomeni u atmosferi, 6.r. Međutim, to je od interesa ne samo za radoznali um djeteta. Optičke pojave u atmosferi, s jedne strane, spajaju dugu, promjenu boje neba tijekom izlaska i zalaska sunca, koju su svi vidjeli više puta. S druge strane, to su misteriozne fatamorgane, lažni Mjeseci i Sunca, impresivni aureoli koji su u prošlosti užasavali ljude. Međutim, mehanizam nastanka nekih od njih i danas je do kraja nerazjašnjen opći princip, prema kojem “žive” optički fenomeni u prirodi, moderna je fizika dobro proučila.

zračna školjka

Zemljina atmosfera je omotač koji se sastoji od mješavine plinova i proteže se oko 100 km iznad razine mora. Gustoća zračnog sloja mijenja se s udaljenošću od zemlje: najveća joj je vrijednost na površini planeta, s visinom opada. Atmosfera se ne može nazvati statičnom formacijom. Slojevi plinovitog omotača neprestano se kreću i miješaju. Mijenjaju se njihove karakteristike: temperatura, gustoća, brzina kretanja, prozirnost. Sve ove nijanse utječu na sunčeve zrake koje žure na površinu planeta.

Optički sustav

Procesi koji se odvijaju u atmosferi, kao i njen sastav, doprinose apsorpciji, lomu i refleksiji svjetlosnih zraka. Neki od njih stižu do cilja - Zemljine površine, drugi se raspršuju ili preusmjeravaju natrag u svemir. Kao posljedica zakrivljenosti i refleksije svjetlosti, raspada dijela zraka u spektar i slično, u atmosferi nastaju razne optičke pojave.

Slični Videi

atmosferska optika

U vrijeme kada je znanost bila tek u povojima, ljudi su objašnjavali optičke fenomene na temelju prevladavajućih ideja o strukturi svemira. Duga je povezivala ljudski svijet s božanskim, pojava dva lažna Sunca na nebu svjedočila je o približavanju katastrofa. Danas je većina fenomena koji su plašili naše daleke pretke dobila znanstveno objašnjenje. Proučavanjem takvih pojava bavi se atmosferska optika. Ova znanost opisuje optičke pojave u atmosferi na temelju zakona fizike. Ona može objasniti zašto je nebo plavo tijekom dana, ali mijenja boju tijekom zalaska sunca i svitanja, kako nastaje duga i odakle dolaze fatamorgane. Brojna istraživanja i eksperimenti danas omogućuju razumijevanje takvih optičkih pojava u prirodi kao što su pojava svjetlećih križeva, Fata Morgana, preljevnih aureola.

Plavo nebo

Boja neba je toliko poznata da se rijetko pitamo zašto je to tako. Ipak, fizičari dobro znaju odgovor. Newton je dokazao da se pod određenim uvjetima snop svjetlosti može rastaviti na spektar. Pri prolasku kroz atmosferu bolje se raspršuje dio koji odgovara plavoj boji. Crveni dio vidljivog zračenja karakterizira duža valna duljina i inferioran je ljubičastom u pogledu stupnja raspršenja 16 puta.

U isto vrijeme, ne vidimo nebo ljubičasto, već plavo. Razlog tome leži u osobitostima strukture mrežnice i omjeru dijelova spektra u sunčevoj svjetlosti. Naše su oči osjetljivije na plavo, a ljubičasti dio spektra zvijezde manje je intenzivan od plavog.

grimizni zalazak sunca

Kad su ljudi shvatili što je atmosfera, optički fenomeni za njih su prestali biti dokaz ili predznak strašnih događaja. Međutim znanstveni pristup ne ometa dobivanje estetskog užitka od šarenih zalazaka sunca i nježnih izlazaka sunca. jarko crvena i narančaste boje zajedno s ružičastom i plavom postupno ustupaju mjesto noćnoj tami ili jutarnjem svjetlu. Nemoguće je promatrati dva ista izlaska ili zalaska sunca. A razlog za to leži u istoj mobilnosti atmosferski slojevi i promjenjivim vremenskim uvjetima.

Tijekom zalazaka i izlazaka sunca sunčeve zrake putuju dulje do površine nego danju. Kao rezultat toga, raspršena ljubičasta, plava i zelena idu na strane, a izravna svjetlost postaje crvena i narančasta. Oblaci, prašina ili čestice leda lebdeće u zraku doprinose slici zalaska sunca i svitanja. Svjetlost se lomi dok prolazi kroz njih i boji nebo u razne nijanse. Na dijelu horizonta suprotnom od Sunca često se može uočiti takozvani Venerin pojas - ružičasta traka koja razdvaja tamno noćno nebo od plavog dnevnog neba. Prekrasan optički fenomen, nazvan po rimskoj božici ljubavi, vidljiv je prije zore i nakon zalaska sunca.

dugin most

Možda nijedan drugi svjetlosni fenomen u atmosferi ne evocira toliko mitoloških zapleta i bajkovitih slika kao oni povezani s dugom. Luk ili krug, koji se sastoji od sedam boja, poznat je svima od djetinjstva. Prekrasan atmosferski fenomen koji se javlja za vrijeme kiše, kada sunčeve zrake prolaze kroz kapljice, fascinira i one koji su temeljito proučili njegovu prirodu.

A fizika duge danas nikome nije tajna. Sunčeva svjetlost, lomljena kapljicama kiše ili magle, dijeli se. Kao rezultat toga, promatrač vidi sedam boja spektra, od crvene do ljubičaste. Nemoguće je definirati granice između njih. Boje se glatko stapaju jedna u drugu kroz nekoliko nijansi.

Kada promatramo dugu, sunce se uvijek nalazi iza leđa osobe. Središte Iridinog osmijeha (kako su stari Grci nazivali dugu) nalazi se na liniji koja prolazi kroz promatrača i dnevno svjetlo. Duga se obično pojavljuje kao polukrug. Njegova veličina i oblik ovise o položaju Sunca i točki u kojoj se promatrač nalazi. Što je više svjetiljke iznad horizonta, niže pada krug mogućeg izgleda duge. Kada Sunce prijeđe 42º iznad horizonta, promatrač na Zemljinoj površini ne može vidjeti dugu. Što je na višoj nadmorskoj visini osoba koja se želi diviti Iridinom osmijehu, to je vjerojatnije da neće vidjeti luk, već krug.

Dvostruka, uska i široka duga

Često, uz glavnu, možete vidjeti takozvanu sekundarnu dugu. Ako je prvi nastao kao rezultat jednostruke refleksije svjetlosti, onda je drugi rezultat dvostruke refleksije. Osim toga, glavna duga se razlikuje po određenom redoslijedu boja: crvena se nalazi izvana, a ljubičasta je iznutra, što je bliže površini Zemlje. Bočni "most" je spektar obrnutim redom: ljubičasta je na vrhu. To se događa jer zrake izlaze pod različitim kutovima tijekom dvostrukog odbijanja od kišne kapi.

Duge se razlikuju po intenzitetu i širini boja. Najsvjetlije i prilično uske pojavljuju se nakon ljetne grmljavinske oluje. Velike kapi, karakteristične za takvu kišu, stvaraju vrlo vidljivu dugu različitih boja. Male kapi daju mutniju i manje primjetnu dugu.

Optičke pojave u atmosferi: polarna svjetlost

Jedna od najljepših atmosferskih optičkih pojava je polarna svjetlost. Karakterističan je za sve planete s magnetosferom. Na Zemlji se aurore opažaju na velikim geografskim širinama u obje hemisfere, u zonama koje okružuju magnetske polove planeta. Najčešće možete vidjeti zelenkasti ili plavo-zeleni sjaj, ponekad nadopunjen bljeskovima crvene i ružičaste uz rubove. Jaka polarna svjetlost ima oblik vrpci ili nabora tkanine, pretvarajući se u mrlje kako blijedi. Pruge visoke nekoliko stotina kilometara dobro se ističu uz donji rub naspram tamnog neba. Gornja granica aurore izgubljena je na nebu.

Ovi prekrasni optički fenomeni u atmosferi još uvijek čuvaju svoje tajne od ljudi: mehanizam nastanka određenih vrsta luminiscencije, uzrok pucketanja koje se javlja tijekom oštrih bljeskova, nije u potpunosti proučen. Međutim, danas je poznata opća slika nastanka aurore. Nebo iznad sjevernog i južnog pola ukrašeno je zelenkasto-ružičastim sjajem dok se nabijene čestice sunčevog vjetra sudaraju s atomima u gornjoj atmosferi Zemlje. Potonji, kao rezultat interakcije, primaju dodatnu energiju i emitiraju je u obliku svjetlosti.

Halo

Sunce i mjesec često se pojavljuju pred nama okruženi sjajem nalik na aureolu. Ova aureola je vrlo vidljiv prsten oko izvora svjetlosti. U atmosferi najčešće nastaje zbog najsitnijih čestica leda koje čine cirusne oblake visoko iznad Zemlje. Ovisno o obliku i veličini kristala, karakteristike fenomena se mijenjaju. Često aureola poprima oblik duginog kruga kao rezultat razlaganja svjetlosnog snopa u spektar.

Zanimljiva varijacija fenomena naziva se parhelij. Kao rezultat loma svjetlosti u kristalima leda u razini Sunca nastaju dvije svijetle točke koje nalikuju dnevnoj zvijezdi. NA povijesne kronike Možete pronaći opise ovog fenomena. U prošlosti se često smatrao vjesnikom strašnih događaja.

Fatamorgana

Fatamorgane su također optički fenomeni u atmosferi. Nastaju kao posljedica loma svjetlosti na granici između slojeva zraka koji se značajno razlikuju po gustoći. Literatura opisuje mnoge slučajeve kada je putnik u pustinji vidio oaze ili čak gradove i dvorce koji nisu mogli biti u blizini. Najčešće su to "niže" fatamorgane. Nastaju iznad ravne površine (pustinja, asfalt) i predstavljaju reflektiranu sliku neba, koja se promatraču čini kao rezervoar.

Takozvane superiorne fatamorgane su rjeđe. Nastaju na hladnim površinama. Gornje fatamorgane su ravne i obrnute, ponekad kombiniraju oba položaja. Najpoznatiji predstavnik ovih optičkih fenomena je Fata Morgana. Ovo je složena fatamorgana koja kombinira nekoliko vrsta refleksija odjednom. Objekti iz stvarnog života pojavljuju se pred promatračem, opetovano reflektirani i pomiješani.

atmosferski elektricitet

Električne i optičke pojave u atmosferi često se spominju zajedno, iako su im uzroci različiti. Polarizacija oblaka i stvaranje munje povezani su s procesima koji se odvijaju u troposferi i ionosferi. Ogromna iskričasta pražnjenja obično se stvaraju tijekom grmljavinske oluje. Munje se pojavljuju unutar oblaka i mogu pogoditi tlo. Oni su prijetnja ljudskom životu, a to je jedan od razloga znanstveni interes na takve događaje. Neka svojstva munje još uvijek su misterij za istraživače. Danas je uzrok loptaste munje nepoznat. Kao i kod nekih aspekata teorije o aurori i fatamorgani, električni fenomeni i dalje intrigiraju znanstvenike.

Optički fenomeni u atmosferi, ukratko opisani u članku, svakim danom postaju sve razumljiviji fizičarima. U isto vrijeme, oni, poput munje, nikada ne prestaju zadiviti ljude svojom ljepotom, misterijom, a ponekad i grandioznošću.

Farajova Leyla

Često promatramo neobjašnjive pojave na nebu. Ovaj rad otkriva bit fenomena koji se događa u zemljinoj atmosferi.

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

MOU "Peščanovska srednja škola"

VI regionalni znanstveno-praktični skup

Optičke pojave u atmosferi

6 klasa MOU"Peščanovskaja srednja škola"

Nadglednik:

Makovchuk Tatyana Gennadievna

Učiteljica fizike

S. Sandy

2010

Uvod 3

Zemljina atmosfera kao optički sustav 4

Vrste optičkih pojava 5

Zaključak 12

Književnost 13

Prilog 14

Uvod

Svrha ovog rada je razmatranje optičkih atmosferskih pojava i njihove fizičke prirode. Najpristupačniji, a ujedno i najšareniji optički fenomeni su atmosferski. Ogromnih razmjera, oni su proizvod interakcije svjetlosti i zemljine atmosfere.

31. prosinca, na Staru godinu, na južnom dijelu neba, ne visoko iznad horizonta, mogla se promatrati neobična pojava. U sredini je disk sunca, a sa strane još dva, a iznad njih je dugin sjaj. Bio je to vrlo lijep i očaravajući prizor. Odmah je postalo zanimljivo što je to, kako nastaje, zašto i koji se još fenomeni mogu dogoditi u atmosferi? Ovaj neobičan atmosferski fenomen bio je temelj mog rada.

Zemljina atmosfera kao optički sustav

Naš planet okružen je plinovitim omotačem koji nazivamo atmosferom. Ima najveću gustoću na zemljinoj površini i postupno se razrjeđuje kako se diže, doseže debljinu veću od sto kilometara. A ovo nije zamrznuti plinski medij s homogenim fizičkim podacima. Naprotiv, Zemljina atmosfera je u stalnom kretanju. Pod utjecajem razni faktori, njegovi se slojevi miješaju, mijenjaju gustoću, temperaturu, prozirnost, kreću se na velike udaljenosti različitim brzinama.

Za zrake svjetlosti koje dolaze sa Sunca ili drugih nebeskih tijela, zemljina atmosfera je vrsta optički sustav sa stalnim mijenjanjem postavki. Nalazeći se na njihovom putu, reflektira dio svjetlosti, raspršuje je, prolazi kroz cijelu debljinu atmosfere, osiguravajući osvjetljenje zemljine površine, pod određenim uvjetima, razgrađuje je na komponente i savija tok zraka, uzrokujući tako razne atmosferske pojave. Najneobičnije šarene od njih su zalasci sunca, duge, sjeverna svjetla, fatamorgane, solarni i lunarni haloi i još mnogo toga.

Vrste optičkih pojava

Postoje mnoge vrste optičkih fenomena. Zadržimo se na nekima od njih.

Halo

(iz grčkiχαλοσ - "krug", "disk"; također aura, aureola, halo) je pojava loma i refleksije svjetlosti u ledenim kristalima oblaka gornjeg sloja. Oni su svjetlosni ili dugini krugovi oko Sunca ili Mjeseca, odvojeni od svjetiljke tamnim prorezom. Oreole se često opažaju ispred ciklona i stoga mogu biti znak njihovog približavanja. Ponekad se mogu promatrati i mjesečeve aureole.

Pojavljujući se u zraku kada se kapljice vode smrznu, kristali leda obično poprimaju jedan od tri šestostrana oblika. pravilne prizme(Sl. 1 A): prizme kod kojih je duljina vrlo velika u usporedbi s njihovim presjekom; to su poznate ledene iglice, koje za mraznih zimskih dana u masama lebde u najnižim slojevima atmosfere.

A B C.

(Sl. 1)

Slobodno padajući u zraku, takve se igle nalaze okomito svojom dugom osi. Plohe ovih kristala, koje se kružeći postupno spuštaju prema tlu, većinu su vremena orijentirane paralelno s površinom. Pri izlasku ili zalasku sunca, vidna linija promatrača može proći kroz ovu ravninu, a svaki kristal može voditi poput minijaturne leće koja lomi sunčevu svjetlost.

Kod druge vrste prizmi, visina je vrlo mala u usporedbi s presjekom; tada se dobivaju šesterostrane ravne ploče (slika 1B.). Ponekad, konačno, kristali leda poprimaju oblik prizme, čiji je presjek zvijezda sa šest zraka (slika 1 C.). Padajući na kristale leda, zraka svjetlosti, ovisno o vrsti kristala i njegovom položaju u odnosu na zraku, može ili proći izravno kroz njega bez loma, ili zrake moraju biti podvrgnute ne samo lomu u njima, već i cijela linija totalne unutarnje refleksije. U stvarnosti je, naravno, vrlo rijetko promatrati pojavu, čiji bi svi dijelovi bili jednako svijetli i jasno vidljivi: obično je jedan ili drugi njezin dio razvijen svjetlije i karakterističnije, ostali su ili vrlo slabo opaženi, ili čak i odsutan.

Obični krug ili mali halo je sjajni krug koji okružuje svjetiljku, polumjer mu je oko 22 °. Iznutra je obojen crvenkasto, zatim je žuta slabo vidljiva, zatim boja prelazi u bijelu i postupno se stapa s općim plavičastim tonom neba.Prostorunutar kruga čini se razmjerno mračnim; unutarnja granica kruga je oštro ocrtana. Taj krug nastaje lomom svjetlosti u ledenim iglicama koje se nose u raznim položajima u zraku. Kut najmanjeg otklona zraka u ledenoj prizmi je približno 22°, tako da sve zrake koje prolaze kroz kristale moraju izgledati promatraču najmanje 22° otklonjene od izvora svjetlosti; dakle tama unutarnjeg prostora. Crvena boja, kao najmanje lomljena, također će izgledati najmanje otklonjena od svjetla; slijedi žuta; ostale zrake, miješajući se jedna s drugom, dat će dojam bijela boja. Rjeđe je aureola s kutnim radijusom od 46°, smještena koncentrično oko aureole od 22 stupnja. Njegova unutarnja strana također ima crvenkastu nijansu. Razlog tome je i lom svjetlosti, koji se u ovom slučaju događa u ledenim iglama okrenutim prema svjetiljki pod kutom od 90 °; ovaj krug je obično bljeđi od malog, ali su boje u njemu oštrije razdvojene. Širina prstena takve aureole prelazi 2,5 stupnja. Aureole od 46 i 22 stupnja obično su najsvjetlije na vrhu i donji dijelovi prstenje. Rijetka aureola od 90 stupnjeva slabo je svjetlucav, gotovo bezbojan prsten koji ima zajedničko središte s druge dvije aureole. Ako je u boji, ima crvenu boju s vanjske strane prstena. Mehanizam nastanka ove vrste aureole nije do kraja razjašnjen.

Često možete promatrati lunarni halo.Ovo je prilično uobičajen prizor i događa se ako je nebo prekriveno visokim tankim oblacima s milijunima sitnih kristalića leda. Svaki kristal leda djeluje kao minijaturna prizma. Većina kristala je u obliku izduženih šesterokuta. Svjetlost ulazi kroz jednu prednju površinu takvog kristala, a izlazi kroz suprotnu s kutom loma od 22º .

Gledajući ulične svjetiljke zimi, možete vidjeti aureolu koju stvara njihova svjetlost, pod određenim uvjetima, naravno, naime, u hladnom zraku zasićenom ledenim kristalima ili snježnim pahuljama. Usput, aureola od Sunca u obliku velikog svijetlog stupca može se pojaviti i tijekom snijega. Ima dana zimi kada se čini da pahulje lebde u zraku, a sunčeva svjetlost tvrdoglavo probija rahle oblake. Na pozadini večernje zore, ovaj stup ponekad izgleda crvenkasto - poput odraza daleke vatre. U prošlosti je takva sasvim bezopasna pojava, kako vidimo, užasavala praznovjerne ljude.

Limenka vidjeti takvu aureolu: svijetli prsten šarenih boja oko Sunca. Taj okomiti krug nastaje kada u atmosferi ima mnogo šesterokutnih kristala leda, koji ne reflektiraju, već lome sunčeve zrake poput staklene prizme. U ovom slučaju, većina zraka je, naravno, raspršena i ne dopire do naših očiju. Ali neki dio njih, prošavši kroz te prizme u zraku i prelomivši se, dolazi do nas, pa vidimo dugin krug oko Sunca. Radijus mu je oko dvadeset i dva stupnja. Ponekad i više - na četrdeset i šest stupnjeva.

Primjećuje se da je krug aureole uvijek svjetliji na stranama. To je zato što se ovdje sijeku dvije aureole - vertikalna i horizontalna. A lažna sunca nastaju najčešće na raskrižju. Najpovoljniji uvjeti za pojavu lažnih sunaca nastaju kada Sunce nije visoko iznad horizonta i dio okomitog kruga nam više nije vidljiv.

O kakvim se kristalima radi u ovoj "predstavi"?

Odgovor na pitanje dali su posebni pokusi. Ispostavilo se da se lažna sunca pojavljuju zbog šesterokutnih kristala leda, koji svojim oblikom podsjećaju na ... nokte. Lebde okomito u zraku, lomeći svjetlost bočnim stranama.

Treće "sunce" se pojavljuje kada je iznad pravog sunca vidljiv samo jedan gornji dio kruga aureole. Ponekad je to segment luka, ponekad svijetla točka neodređenog oblika. Ponekad lažna sunca nisu inferiorna u sjaju od samog Sunca. Promatrajući ih, stari su kroničari pisali o tri sunca, o odsječenim vatrenim glavama i tako dalje.

U vezi s ovim fenomenom u povijesti čovječanstva zabilježena je jedna zanimljiva činjenica. Godine 1551. njemački grad Magdeburg opsjele su trupe španjolskog kralja Karla V. Branitelji grada su se čvrsto držali, opsada je trajala više od godinu dana. Napokon je razdraženi kralj izdao zapovijed da se pripreme za odlučujući napad. Ali tada se dogodilo neviđeno: nekoliko sati prije juriša tri sunca su obasjala opkoljeni grad. Smrtno preplašeni kralj zaključio je da nebo štiti Magdeburg i naredio je ukidanje opsade.

Duga - Riječ je o optičkom fenomenu koji se događa u atmosferi i ima oblik raznobojnog luka na nebeskom svodu.

U religijskim predodžbama antičkih naroda dugi se pripisivala uloga mosta između zemlje i neba. U grčko-rimskoj mitologiji poznata je čak i posebna božica duge, Irida. Grčki znanstvenici Anaksimen i Anaksagora vjerovali su da duga nastaje refleksijom Sunca u tamnom oblaku. Aristotel je iznio ideje o dugi u posebnom dijelu svoje Meteorologije. Smatrao je da duga nastaje zbog refleksije svjetlosti, ali ne samo od cijelog oblaka, već i od njegovih kapljica.

Godine 1637. slavni francuski filozof i znanstvenik Descartes dao je matematičku teoriju duge koja se temeljila na lomu svjetlosti. Kasnije je ovu teoriju dopunio Newton na temelju svojih pokusa razlaganja svjetlosti na boje pomoću prizme. Descartesova teorija, dopunjena Newtonom, nije mogla objasniti istodobno postojanje nekoliko duga, njihovu različitu širinu, obvezno odsustvo određenih boja u pojasima boja, utjecaj veličine kapljica oblaka na izgled pojave. Točnu teoriju o dugi koja se temelji na konceptima difrakcije svjetlosti dao je 1836. engleski astronom D. Erie. Promatrajući kišni veo kao prostornu strukturu koja omogućuje pojavu difrakcije, Airy je objasnio sva svojstva duge. Njegova je teorija u potpunosti zadržala svoj značaj za naše vrijeme.

Duga je optički fenomen koji se javlja u atmosferi i ima oblik raznobojnog luka na nebeskom svodu. Opaža se u onim slučajevima kada sunčeve zrake osvjetljavaju zavjesu kiše, koja se nalazi na suprotnoj strani neba od Sunca. Središte duginog luka je u smjeru ravne linije koja prolazi kroz Sunčev disk (čak i ako je skriven od promatranja oblacima) i oko promatrača, tj. na točki nasuprot suncu. Dugin luk je dio kruga opisanog oko te točke polumjera 42°30" (u kutnom mjerenju).

Zanimljiv raspored boja u dugi. Uvijek je konstanta. Crvena boja glavne duge nalazi se na njenom gornjem rubu, ljubičasta - na donjem. Između ovih ekstremnih boja, preostale boje slijede jedna drugu u istom nizu kao u solarni spektar. U principu, duga nikada ne sadrži sve boje spektra. Najčešće su u njemu odsutne ili slabo izražene plave, tamnoplave i zasićene čiste crvene boje. S povećanjem veličine kišnih kapi, trake duginih boja se sužavaju, a same boje postaju zasićenije. Prevladavanje zelenih tonova u fenomenu obično ukazuje na naknadni prijelaz na dobro vrijeme. Cjelokupna slika duginih boja mutna je jer je formira prošireni izvor svjetlosti.

Umjetnom reprodukcijom fenomena u laboratoriju bilo je moguće dobiti do 19 duginih boja. Dodatne duge mogu se primijetiti iznad rezervoara, smještene nekoncentrično jedna u odnosu na drugu. Za jedan od njih, izvor svjetlosti je Sunce, za drugi - njegov odraz vodena površina. U tim uvjetima mogu se naći i duge smještene "naopako". Noću, pod mjesečinom i maglovitim vremenom u planinama i na obalama mora, možete promatrati bijela duga. Ova vrsta duge također se može pojaviti kada je sunčeva svjetlost izložena magli. Ima izgled sjajnog bijelog luka, izvana je obojen žućkasto i narančasto crvene boje, a iznutra - u plavo-ljubičastoj boji. Duga se promatra ne samo na velu kiše. U manjoj mjeri može se vidjeti na kapljicama vode u blizini vodopada, fontana i na valovima. Istodobno, ne samo Sunce i Mjesec, već i reflektor mogu poslužiti kao izvor svjetlosti.

Polarna svjetlost - sjaj (luminiscencija) gornje atmosfere planeta s magnetosferom zbog njegove interakcije s nabijenim česticama sunčevog vjetra. U većini slučajeva, aurore su zelene ili plavo-zelene boje, s povremenim mrljama ili rubovima ružičaste ili crvene boje. Aurore se promatraju u dva glavna oblika - u obliku vrpci i u obliku mrlja poput oblaka. Intenzivni bljeskovi zračenja često su popraćeni zvukovima nalik buci, pucketanju. Aurore uzrokuju snažne promjene u ionosferi, što zauzvrat utječe na radio uvjete. U većini slučajeva radijska komunikacija se značajno pogoršava. Javljaju se jake smetnje, a ponekad i potpuni gubitak prijema.

Mirage - svatko od nas je vidio najjednostavniji. Na primjer, kada se vozite po zagrijanoj asfaltiranoj cesti, daleko ispred vas izgleda kao vodena površina. I to već dugo nikoga ne iznenađuje, jer fatamorgana nije ništa više od atmosferskog optičkog fenomena, zbog kojeg se u zoni vidljivosti pojavljuju slike objekata koji su u normalnim uvjetima skriveni od promatranja. To se događa jer se svjetlost lomi pri prolasku kroz slojeve zraka različite gustoće. U tom slučaju, udaljeni objekti mogu ispasti podignuti ili spušteni u odnosu na njihov stvarni položaj, a također se mogu iskriviti i dobiti nepravilne, fantastične oblike.

Duhovi Brockena - u nekim regijama svijeta, kada sjena promatrača na brdu pri izlasku ili zalasku sunca padne iza njega na oblake koji se nalaze na maloj udaljenosti, otkriva se upečatljiv učinak: sjena dobiva kolosalne dimenzije. To je zbog odbijanja i loma svjetlosti od najmanjih kapljica vode u magli. Opisani fenomen dobio je ime po vrhu u planinama Harz u Njemačkoj.

Vatra Svetog Elma- Svjetleće blijedoplave ili ljubičaste četke duljine od 30 cm do 1 m ili više, obično na vrhovima jarbola ili na krajevima dvorišta brodova na moru. Ponekad se čini da je cijela oprema broda prekrivena fosforom i svijetli. Elmove vatre ponekad se pojavljuju na planinskim vrhovima, kao i na tornjevima i oštrim uglovima visokih zgrada. Ova pojava je četkasto električno pražnjenje na krajevima električnih vodiča, kada je jakost električnog polja u atmosferi oko njih jako povećana.

Zaključak

Fizička priroda svjetlosti zanimala je ljude od pamtivijeka. Ali prije nego što se uspostavi moderan izgled o prirodi svjetlosti, a svjetlosni snop je našao svoju primjenu u ljudskom životu, identificirani su, opisani, znanstveno potkrijepljeni i poznati mnogi optički fenomeni koji se događaju posvuda u Zemljinoj atmosferi, od dobro poznate duge do složenih, periodičnih fatamorgana. eksperimentalno potvrđeno. Ali, unatoč tome, bizarna igra svjetla uvijek je privlačila i još uvijek privlači osobu. Ni kontemplacija zimske aureole, ni svijetli zalazak sunca, ni široka polunebeska traka sjevernog svjetla, ni skromna staza obasjana mjesečinom na vodenoj površini nikoga ne ostavljaju ravnodušnim. Svjetlosna zraka, prolazeći kroz atmosferu našeg planeta, ne samo da ga osvjetljava, već mu daje i jedinstven izgled, čineći ga lijepim.

Naravno, u atmosferi našeg planeta događa se mnogo više optičkih pojava o kojima se govori u ovom radu. Među njima ima kako nama dobro poznatih i riješenih od strane znanstvenika, tako i onih koji još uvijek čekaju svoje otkrivače. I možemo se samo nadati da ćemo s vremenom biti svjedoci sve više i više novih otkrića na polju optičkih atmosferskih pojava, ukazujući na svestranost običnog svjetlosnog snopa.

Književnost

Bludov M.I. "Razgovori o fizici, II dio" - M .: Obrazovanje, 1985.

Bulat V.L. "Optički fenomeni u prirodi" - M .: Obrazovanje, 1974.

Gershenzon E.M., Malov N.N., Mansurov A.N. "Tečaj opće fizike"- M.: Prosvjeta, 1988. godine

Korolev F.A. "Tečaj fizike" M., "Prosvjeta" 1988

Myakishev G.Ya. Bukhovtsev B.B. "Fizika 10 - M .: Obrazovanje, 1987.

Tarasov L.V. "Fizika u prirodi" - M .: Obrazovanje, 1988

Tarasov L.V. "Fizika u prirodi"- M.: Prosvjeta, 1988. godine

Trubnikov P.R. Pokusaev N.V. "Optika i atmosfera - St. Petersburg: Prosvjetljenje, 2002.

Shakhmaev N.M. Chodiev D.Sh. "Fizika 11 - M .: Obrazovanje, 1991

Internet resursi

Primjena

Oblik luka, svjetlina boja, širina pruga ovise o veličini kapljica vode i njihovom broju. Velike kapi stvaraju užu dugu, oštro istaknutih boja, male kapi stvaraju luk koji je mutan, izblijedjel i čak bijel.

Jedna od najljepših optičkih pojava prirode je polarna svjetlost.

Jezero, ili niže fatamorgane - najčešće

fatamorgana, odavno poznati prirodni fenomen...

fotografija, duh Brockena, sjena planine, promatrana na pozadini večernjih oblaka:

Halo je jedan od najljepših i najneobičnijih fenomena prirode.

Atmosfera našeg planeta prilično je zanimljiv optički sustav, čiji se indeks loma smanjuje s visinom zbog smanjenja gustoće zraka. Na ovaj način, zemljina atmosfera može se smatrati "lećom" gigantskih dimenzija, koja ponavlja oblik Zemlje i ima monotono promjenjiv indeks loma.

Ova okolnost daje cjelinu niz optičkih pojava u atmosferi zbog loma (loma) i odbijanja (refleksije) zraka u njemu.

Razmotrimo neke od najznačajnijih optičkih pojava u atmosferi.

atmosferska refrakcija

atmosferska refrakcija- fenomen zakrivljenost svjetlosne zrake dok svjetlost prolazi kroz atmosferu.

S visinom se gustoća zraka (a time i indeks loma) smanjuje. Zamislimo da se atmosfera sastoji od optički homogenih horizontalnih slojeva, čiji indeks loma varira od sloja do sloja (slika 299).

Riža. 299. Promjena indeksa loma u Zemljinoj atmosferi

Kada se svjetlosni snop širi u takvom sustavu, on će se, u skladu sa zakonom loma, "pritisnuti" okomito na granicu sloja. Ali gustoća atmosfere se ne smanjuje skokovito, već kontinuirano, što dovodi do glatke zakrivljenosti i rotacije zrake za kut α pri prolasku kroz atmosferu.

Kao rezultat atmosferske refrakcije, vidimo Mjesec, Sunce i druge zvijezde nešto više nego gdje se zapravo nalaze.

Iz istog razloga, trajanje dana se povećava (u našim geografskim širinama za 10-12 minuta), diskovi Mjeseca i Sunca u blizini horizonta su komprimirani. Zanimljivo je da je maksimalni kut loma 35" (za objekte u blizini horizonta), što premašuje prividnu kutnu veličinu Sunca (32").

Iz ove činjenice slijedi: u trenutku kada vidimo da je donji rub zvijezde dotaknuo liniju horizonta, Sunčev je disk zapravo već ispod horizonta (sl. 300).

Riža. 300. Atmosferski lom zraka pri zalasku Sunca

svjetlucave zvijezde

svjetlucave zvijezde također povezan s astronomskim lomom svjetlosti. Odavno je uočeno da je svjetlucanje najuočljivije kod zvijezda blizu horizonta. Zračna strujanja u atmosferi mijenjaju gustoću zraka tijekom vremena, što rezultira prividnim svjetlucanjem nebeskog tijela. Astronauti u orbiti ne opažaju nikakvo treperenje.

fatamorgane

U vrućim pustinjskim ili stepskim predjelima te u polarnim predjelima snažno zagrijavanje ili hlađenje zraka u blizini zemljine površine dovodi do pojave fatamorgane: zbog zakrivljenosti zraka, objekti koji se zapravo nalaze daleko iza horizonta postaju vidljivi i čine se blizu.

Ponekad se ova pojava naziva terestrička refrakcija. Pojava fatamorgana objašnjava se ovisnošću indeksa loma zraka o temperaturi. Postoje inferiorne i superiorne fatamorgane.

inferiorne fatamorgane može se vidjeti vrućeg ljetnog dana na dobro zagrijanoj asfaltnoj cesti: čini nam se da su ispred lokve na njoj, što zapravo nije. NA ovaj slučaj za "lokve" uzimamo zrcalni odraz zraka od nejednoliko zagrijanih slojeva zraka koji se nalaze u neposrednoj blizini "vrućeg" asfalta.

superiorne fatamorgane razlikuju se u znatnoj raznolikosti: u nekim slučajevima daju izravnu sliku (Sl. 301, a), u drugima - obrnuto (Sl. 301, b), mogu biti dvostruki, pa čak i trostruki. Ove značajke povezane su s različitim ovisnostima temperature zraka i indeksa loma o nadmorskoj visini.

Riža. 301. Nastanak fatamorgana: a - izravna fatamorgana; b - obrnuta fatamorgana

Duga

Atmosferske oborine dovode do pojave spektakularnih optičkih pojava u atmosferi. Dakle, za vrijeme kiše obrazovanje je nevjerojatan i nezaboravan prizor. duge, što se objašnjava pojavom različitog loma (disperzije) i odbijanja sunčeve svjetlosti na najsitnijim kapljicama u atmosferi (si. 302).

Riža. 302. Nastanak duge

U posebno uspješnim slučajevima možemo vidjeti nekoliko duga odjednom, čiji je redoslijed boja međusobno inverzan.

Svjetlosna zraka uključena u formiranje duge doživljava dva loma i višestruku refleksiju u svakoj kišnoj kapi. U ovom slučaju, donekle pojednostavljujući mehanizam nastanka duge, možemo reći da kuglaste kapi kiše igraju ulogu prizme u Newtonovom eksperimentu razlaganja svjetlosti na spektar.

Duga je zbog prostorne simetrije vidljiva u obliku polukruga s kutom otvaranja od oko 42°, dok promatrač (sl. 303) mora biti između Sunca i kišnih kapi, leđima okrenut Suncu.

Raznolikost boja u atmosferi objašnjava se uzorcima raspršenje svjetlosti na čestice raznih veličina. Zbog činjenice da je plavo raspršeno više nego crveno, danju, kada je Sunce visoko iznad horizonta, vidimo nebo plavo. Iz istog razloga, u blizini horizonta (na zalasku ili izlasku), Sunce postaje crveno i ne tako svijetlo kao u zenitu. Pojava obojenih oblaka povezana je i s raspršivanjem svjetlosti na česticama različitih veličina u oblaku.

Književnost

Žilko, V.V. Fizika: udžbenik. dodatak za 11. razred. opće obrazovanje ustanove s ruskim. jezik izobrazba u trajanju od 12 godina (osnovni i napredni) / V.V. Žilko, L.G. Marković. - Minsk: Nar. Asveta, 2008. - S. 334-337.

Uvod.

U okviru tradicionalnih pristupa još uvijek nije objašnjen niz anomalnih optičkih fenomena u cirkumjesečevom prostoru. Zabilježit ćemo nekoliko najozloglašenijih od njih - poveznice na svjedočanstva o kojima se nalaze u nastavku. Prvo, ovo je fenomen gubitka boje: objekti se promatraju neunutra prirodne boje, i to, praktički, u nijansama sive. Drugo, ovo je fenomen povratnog raspršenja svjetlosti: pod kojim god kutom svjetlost pada na raspršnu površinu, većina reflektirane svjetlosti odlazi na obrnuti smjer odakle je dolazila svjetlost.

Vjerujemo da je razlog za ove nevjerojatne pojave posebna organizacija lunarne gravitacije – prema drugačijem principu od gravitacije planeta. Planetarna gravitacija je, u našoj terminologiji, posljedica planetarnog frekvencijskog lijevka. U volumenu slobodnog probnog tijela, lokalni dio nagiba frekvencije izravno postavlja gradijent vlastitih energija čestica materije, što stvara nepodržani učinak sile na tijelo. Nema znakova prisutnosti lijevka mjesečeve frekvencije. Predstavili smo model organizacije Mjesečeve gravitacije - kroz nametanje, na lokalno područje nagiba Zemljine frekvencije, specifičnih vibracija "inercijalnog prostora" u cirkumlunarnom području. Budući da se nalazi u rezultirajućem "nestabilnom prostoru", ispitno tijelo ima, u svom volumenu, gradijent lokalnih apsolutnih brzina - i, prema tome, kroz kvadratne Dopplerove pomake kvantne razine energija , također ima energetski gradijent, tj. opet doživljava učinak sile bez podrške.

Vibracije "inercijalnog prostora" imaju dvostruko djelovanje na optičke pojave. Prvo, te vibracije utječu na molekule, tj. na emitere i apsorbere svjetlosti - zašto se mijenja njihov emisioni i apsorpcijski spektar. Drugo, fazna brzina svjetlost je, kako vjerujemo, vezana, u lokalno-apsolutnom smislu, za lokalni dio "inercijalnog prostora", stoga njezine vibracije utječu na proces širenja svjetlosti.

U ovom članku dat ćemo rafinirani model cirkumlunarnog "nestabilnog prostora" i objasniti podrijetlo ovih anomalnih optičkih fenomena.

Pročišćeni model cirkumjesečnog "nestabilnog prostora".

Rani model cirkumlunarnog "nestabilnog prostora" postavljen je u. Prikladno je napomenuti da su prvi letovi sovjetskih i američkih svemirskih letjelica na Mjesec pokazali da njegova gravitacija djeluje samo u malom području blizu Mjeseca, do oko 10 000 km od površine Mjeseca - i, prema tome, ne daleko doseći Zemlju. Stoga Zemlja nema dinamičan odgovor na Mjesec: suprotno uvriježenom mišljenju, Zemlja ne primjenjuje, u protufazi s Mjesecom, blizu njihovog zajedničkog "centra mase" - i, suprotno drugom uobičajenom pogrešnom shvaćanju, lunarna gravitacija nema nikakve veze s plimom i osekom u oceanima.

Prema modelu, u području lunarne gravitacije harmonijske vibracije "inercijalnog prostora" postavljaju se, čisto softverski, u smjerovima duž lokalnih lunarnih vertikala. Za ove radijalne vibracije, vrijednosti amplitude brzina i ekvivalentnih linearnih pomaka smanjuju se s povećanjem udaljenosti od središta, a na granici područja lunarne gravitacije postaju praktički nula. Ako se simulira sferno simetrična gravitacija, poštujući zakon inverznog kvadrata, tada je ovisnost amplitude brzine V vibracije od duljine radijus vektora r tamo je

gdje K\u003d 4,9 × 10 12 m 3 / s 2 - gravitacijski parametar Mjeseca, r max je radijus granice lunarne gravitacijske regije. Ako u (1) zamijenimo vrijednosti prosječnog polumjera Mjeseca r L = 1738 km, a također r max = 11738 km, tada za amplitudu brzine titraja "nestacionarnog prostora" na površini Mjeseca dobivamo V(r L)" 3,10 km/s. Ako pretpostavimo da je na površini Mjeseca amplituda ekvivalentnih linearnih pomaka d(r A) = 5 μm, tada za frekvenciju titranja, za koju pretpostavljamo da je ista u cijelom području lunarne gravitacije, dobivamo V(r L)/2str d(r L) » 100 MHz. Ove brojke su, naravno, indikativne.

Ključna dorada modela cirkumlunarnog "nestabilnog prostora" povezana je s pitanjem faza radijalnih vibracija "inercijske pozadine". Ranije smo vjerovali da je područje lunarne gravitacije podijeljeno na radijalne dijelove, u kojima su faze radijalnih vibracija organizirane "u šahovnici". Sada nam se pak takva organizacija faza radijalnih titraja čini nerazumno kompliciranom i potpuno nepotrebnom. Radijalni pomaci "inercijalnog prostora" mogu se dogoditi sinkrono u cijelom području lunarne gravitacije: "sve zajedno od središta - sve zajedno prema središtu." S takvim globalno sinkronim vibracijama, "nestabilni prostor" će komunicirati centripetalno ubrzanje slobodno tijelo nije lošije nego prema modelu, a programski organizirati globalno sinkrone vibracije neusporedivo je lakše.

Širenje svjetlosti u vibrirajućem "nestabilnom prostoru" ima temeljne značajke, budući da su uvjeti pod kojima Quantum Energy Transfer Navigator ovdje neuobičajeni. To je program koji pojedinačno za svaki pobuđeni atom traži atom primatelj na koji će se energija pobuđenja prenijeti. Učinci širenja svjetlosti, uključujući valne pojave, određuju se algoritmima izračuna koje Navigator izvodi - identificirajući atom primatelj, na koji je vjerojatnost kvantnog prijenosa energije najveća. Ovi algoritmi Navigatora opisani su u . Sada nam je bitno da je brzina valova pretraživanja, kojima Navigator informativno skenira prostor, jednaka brzini svjetlosti i vezana, u lokalno-apsolutnom smislu, za lokalni dio "inercijalnog prostora". ". Stoga vibracije "inercijalnog prostora" utječu na kretanje valova pretraživanja Navigatora. S orijentacijom ovih vibracija duž lokalnih lunarnih vertikala, lokalni horizontalni svjetlosni snop neće se kretati ravnom linijom, već duž sinusoide - s periodom određenom frekvencijom vibracija. Na njihovoj frekvenciji od 100 MHz (vidi gore), period sinusoide bit će oko 3 m. U ovom slučaju, okomito kutno širenje smjerova gibanja zrake može se procijeniti kroz omjer amplitude brzine vibracije i brzina svjetlosti - u blizini površine Mjeseca, ovo širenje će biti približno jedna lučna sekunda.

Uzimajući u obzir ovo okomito širenje u smjeru gibanja svjetlosnog snopa koji putuje blizu površine Mjeseca, po našem mišljenju, lako se objašnjavaju sljedeći optički efekti. Prvo, to je nemoguće predvidjeti pojave i trajanje okultacija zvijezda od strane Mjeseca s takvom točnošću s kojom se predviđaju mnoge druge nebeske pojave» . Drugo, to je smanjenje kvalitete slike Mjesečeve površine u blizini rubova diska (vidi, na primjer, fotografije u). Zamućenje na rubovima Mjesečevog diska ne bi bilo iznenađujuće da Mjesec ima atmosferu - ali je nema. Oba ova učinka nisu našla razumno objašnjenje u okviru tradicionalnih pristupa.

Fenomen gubitka boje u cirkumjesečevom "nestabilnom prostoru".

Kao što smo ranije naveli, proces širenja svjetlosti je lanac kvantnih prijenosa energije pobude od atoma do atoma. Uzastopne karike u ovom lancu, tj. parove atom-pošiljatelj i atom-primatelj postavlja, prema određenim algoritmima, Navigator. Udaljenost između vrhova valova pretraživanja Navigatora je ono što se u optici naziva valnom duljinom "zračenja" (ovu riječ stavljamo pod navodnike, jer valovi traženja Navigatora nisu fizičke prirode, već programske prirode). U uvjetima običnog, nevibrirajućeg prostora, valna duljina je potpuno određena energijom pobude atoma, ako taj atom miruje - u lokalno-apsolutnom smislu. Ako vektor njegove lokalno-apsolutne brzine nije jednak nuli, tada duljine valova traženja koji dolaze iz njega u različitim smjerovima imaju odgovarajuće linearne Dopplerove pomake. Naglašavamo da, kada se pobuđeni atom kreće, samo traženi valovi podliježu linearnom Dopplerovom efektu - energija prenesenog kvanta ostaje nepromijenjena. Dakle, val traženja s nekim linearnim Dopplerovim pomakom može uspješno nadvladati uskopojasni filtar, a kvant energije može se prenijeti na atom koji se nalazi iza ovog filtra, ali će energija tog prenesenog kvanta i dalje biti ista energija pobude kao u slučaj pobuđenog atoma u mirovanju – kada val traženja ne bi prošao kroz filter.

Sada se vratimo na slučaj "nestabilnog prostora". Njegove radijalne vibracije mogu proizvesti linearne Dopplerove pomake u valnim duljinama pretraživanja Navigatora reda veličine do V(r L)/ c~ 10 -5 . Učinci ovog reda - s obzirom da vidljivo područje zauzima oktavu - nisu mogli dovesti do radikalnih promjena boja. Ali imajte na umu da veliku većinu palete boja, uključujući i na Mjesecu, daje tvar koja tvori molekularne spojeve. Može li biti da "nestabilan prostor" utječe na spektre molekularne emisije i apsorpcije?

Kao što smo ranije naveli, kemijska veza je proces cikličkog mijenjanja sastava valentnih veza “proton-elektron” vezanih atoma, pri čemu svaki od dva uključena elektrona naizmjenično ulazi u sastav jednog ili drugog atoma. Ovaj ciklički proces stabilizira se prijenosom kvanta energije pobude s jednog atoma na drugi i obrnuto. U toplinskoj ravnoteži najvjerojatnija energija ovog kvanta odgovara maksimumu ravnotežnog spektra, tj. jednako 5 kT, gdje k – Boltzmannova konstanta, T je apsolutna temperatura. Kako smo pokušali prikazati u, tzv. oscilatorni i rotacijski molekularne linije ne odgovaraju različitim energijama vezanja atoma u molekuli: odgovaraju određenim rezonancijama u cikličkom procesu kemijskog vezivanja – pri odgovarajućoj kvantnoj energiji, koju vezani atomi ciklički predaju jedan drugome. Tipično obilježje molekularnih apsorpcijskih spektara su vrpce kontinuiranog spektra - vrpce disocijacije. Za većinu molekula, donji rub prve disocijacijske vrpce je 4-5 eV udaljen od razine osnovnog stanja, tj. energije ekscitacijskih kvanta koji odgovaraju cijelom vidljivom rasponu padaju unutar jaza između osnovnog stanja i prve disocijacijske vrpce. U "uobičajenim" uvjetima, ta praznina je više ili manje gusto ispunjena diskretnim razinama energije. Malo je poznata činjenica da odgovarajuće molekularne linije, za razliku od atomskih, nisu karakteristične - njihov položaj "lebdi" ovisno o temperaturi i tlaku. Vibracije "nestabilnog prostora", po našem mišljenju, trebale bi dovesti do snažnog širenja molekularnih linija; objasnimo to.

Podsjetimo se da u uvjetima "obične" gravitacije promjena lokalne-apsolutne brzine slobodnog tijela jedinstveno odgovara promjeni gravitacijskog potencijala. U cirkumlunarnom "nestabilnom prostoru" situacija je drugačija: slobodnih tijela tamo doživljavaju harmonijske promjene lokalno-apsolutne brzine (mjerene u geocentričnom koordinatnom sustavu), nalazeći se, praktički, u istom gravitacijskom potencijalu (zemljino gravitacijsko područje). Vjerujemo da je ova anomalna, sa stajališta energetskih transformacija, situacija riješena na sljedeći način. Međuspremnik za periodičku komponentu kinetička energija molekule je energija njezine ekscitacije – tj. isti kvantum koji vezani atomi prenose jedni drugima. Zatim, za molekule lakih elemenata s jednostrukim vezama, vrijednost amplitude kinetičke energije na površini Mjeseca ( V(r A)» 3 km/s) treba odgovarati amplitudnoj vrijednosti energije pobude ~ 1 eV po vezi. Zbog ove periodične komponente energije pobude, "vibracijske" i "rotacijske" molekularne linije moraju doživjeti takva značajna proširenja da jaz od osnovnog stanja do prve disocijacijske vrpce trebao bi zauzimati kontinuirani spektar . I tu je: " Mjesečev spektar je gotovo lišen traka koje bi mogle dati informacije o sastavu Mjeseca.» .

Pojasnimo zašto bi se pojava gubitka boje trebala dogoditi u slučaju kontinuiranih molekularnih spektara. Poznato je da u mrežnici ljudskog oka postoje tri vrste svjetlosno osjetljivih stanica odgovornih za percepciju boja - koje se razlikuju po položaju maksimuma apsorpcijske trake: u crveno-narančastom, zelenom i plavo-ljubičastom području. Osjet boje nije određen energijom monokromatskih svjetlosnih kvanta - određen je omjerom broja "operacija" stanica tzv. tri vrste za neko "vrijeme reakcije boje". Ako se u uvjetima "nestabilnog prostora" molekularne apsorpcijske linije prošire preko cijelog vidljivog raspona, tada za svaku od tri vrste stanica, vjerojatnosti "okidanja" za kvant iz bilo kojeg područja vidljivog raspona postaju iste.

Iz toga odmah proizlazi da sve objekte na Mjesecu treba vidjeti s gubitkom boje – praktički, u nijansama sive boje. Gubitak boje trebao bi se dogoditi ne samo tijekom vizualnog promatranja uživo na Mjesecu, već i prilikom fotografiranja na filmu u boji, pa čak i kroz svjetlosne filtre. stvarno, " filteri boja na brodu...["Geodeti"] korištene su za izradu fotografija u boji lunarnog krajolika... Iznenađujuće je da nema boje ni na jednom dijelu ovih slika, posebno u usporedbi s raznolikošću boja u tipičnim zemaljskim pustinjskim ili planinskim krajolicima.» . Možda autor nešto brka? Nikako, službeno NASA-ino izvješće o Surveyoru-1 navodi isto. Krivulje prijenosa triju svjetlosnih filtara bile su blizu standarda - reproduciramo odgovarajući dijagram iz Sl. 1. Što su

bili rezultati? U odjeljku “Fotometrija i kolorimetrija” samo su tri fraze dane samoj kolorimetriji. Naime: " Prethodno obrađivanje kolorimetrijskih mjerenja na temelju podataka o fotografskom filmu pokazuje da materijali na površini Mjeseca mogu imati samo male razlike u boji. Nedostatak bogatih boje za površinske lunarne materijale, ovo je nešto upečatljivo s obzirom na opažene razlike u albedu. Svugdje je boja mjesečeve površine tamno siva“ (naš prijevod). No, čuđenje NASA-inih stručnjaka nije dugo trajalo. Autor već piše: Geodet je imao oštriji i nekompliciraniji pogled. I prvi put je vidio u boji. Tri odvojene fotografije snimljene kroz narančasti, zeleni i plavi filter, kada su se spojile, dale su potpuno prirodnu reprodukciju boja. Kao što su znanstvenici i očekivali, pokazalo se da je ova boja samo siva – ujednačena, neutralna siva.“ (naš prijevod). Reproduciramo jedan od ovih sivih fotomozaika od Surveyor-1 nadalje sl.2.

Može se sumnjati da samo lunarni materijali imaju prirodnu sivu boju, a zemaljski objekti isporučeni na Mjesec tamo izgledaju u istim bojama kao na Zemlji. Uopće ne, reproduciramo fragment druge fotografije s "prirodnom reprodukcijom boja" - pogledajte dolje. sl.3. Ovo je vrlo značajan dokument. Na pozadini "palačinke" potporne "šape" uređaja, u desnom dijelu slike vidljiv je dio diska s oznakama sektora. Ovo je samo disk za kalibraciju boja: na Zemlji su njegova četiri sektora bila bijela,

sl.3.

crvena, zelena i plave boje. No, umjesto njih, vidimo samo nijanse sive boje.

Dodajmo da do gubitka boje dolazi čak i kada se Mjesec promatra izvan njegovog gravitacijskog područja. Istina, u ovom slučaju, nijansa smeđe je pomiješana sa sivim bojama: " U teleskopu, Mjesec ima ujednačenu smeđe-sivu nijansu i gotovo da nema razlike u boji.» . Učinjeni su pokušaji dobivanja fotografija Mjeseca u boji pri fotografiranju izvan područja njegove gravitacije kroz svjetlosne filtre, uz naknadnu kombinaciju slika. Ovom se tehnikom doista dobivaju veličanstvene slike u boji - ali, s obzirom na prethodno navedeno, naivno je vjerovati da boje na njima pokazuju stvarnu shemu boja Mjeseca.

Treba pojasniti da se fenomen gubitka boje u cirkumlunarnom prostoru ni na koji način ne opovrgava prilikom fotografiranja i video snimanja digitalnom opremom - koja vam omogućuje da "napravite" željene boje "ni iz čega". Tradicionalnom fotografijom, t.j. s prirodnom reprodukcijom boja, fenomen gubitka boje u cirkumlunarnom prostoru je nepobitna činjenica. Štoviše, prema službenicima NASA-e, stručnjaci su čak unaprijed očekivali nepostojanje bogate sheme boja na Mjesecu. Prisjetimo se toga!

Fenomen povratnog raspršenja svjetlosti u cirkumjesečevom "nestabilnom prostoru".

Albedo Mjesečeve površine, tj. njegova sposobnost odbijanja sunčeve svjetlosti je mala: u prosjeku iznosi 7%. I za ovu malu količinu reflektirane svjetlosti, događa se fenomen povratnog raspršenja. Naime: pod kojim god kutom svjetlost pada na raspršnu površinu - sve do upada gotovo pašnjaka! Većina reflektirane svjetlosti vraća se tamo odakle je svjetlost došla.

Dokaz ovog nevjerojatnog fenomena za zemaljskog promatrača je dobro poznata činjenica da " svjetlina svih područja Mjesečevog diska doseže oštar maksimum pri punom mjesecu, kada je izvor svjetlosti točno iza promatrača» . Integralna krivulja sjaja Mjesečevog sjaja, u funkciji faznog kuta, prikazana je na sl.4(, nulta faza odgovara punom mjesecu).

sl.4

Fenomen povratnog raspršenja ne može se objasniti običnim raspršenjem na hrapavosti Mjesečeve površine. Hrapava površina bi raspršila svjetlost prema Lambertovom zakonu, a onda bi se na punom Mjesecu primijetilo tamnjenje prema rubovima Mjesečevog diska – što nije slučaj. Svjetlina punog Mjeseca nenormalno se povećava za svako područje lunarnog diska, " bez obzira na položaj na mjesečevoj sferi, nagib površine i morfološki tip» . Zbog nedostatka zatamnjenja do rubova, puni mjesec se čini "ravnim kao palačinka". Fenomen povratnog raspršenja svjetlosti ne događa se samo za stranu Mjeseca vidljivu sa Zemlje, već i za onu suprotnu, o čemu svjedoče fotografije potonje snimljene uz pomoć svemirskih letjelica. Indikatori povratnog raspršenja svjetlosti od strane Mjeseca dati su, na primjer, u.

Ponekad se fenomen povratnog raspršenja brka s tzv. oporbeni učinak, koji je jednostavno to " brzina povećanja svjetline posebno je velika pri malim faznim kutovima' - kao što ovo dobro ilustrira sl.4. Učinak opozicije karakterizira brzinu promjene svjetline - a ne samu promjenu svjetline - s promjenom faznog kuta. Oporbeni efekt samo naglašava oštrinu djelovanja efekta povratnog raspršenja - zbog kojeg na nenormalno jakoj mjesečini na punom mjesecu možete čitati knjigu.

Vjerovalo se da je fenomen povratnog raspršenja posljedica nekih neobičnih svojstava mjesečevo tlo- i to unatoč činjenici da se fenomen jednako očituje za sve regije Mjesečevog diska, iako se morfologije Mjesečevih mora i kontinenata razlikuju. Učinjeni su mnogi pokušaji da se pronađe mineral ili materijal koji daje zakon mjesečevog raspršenja. Istraživani su različiti uzorci zemaljskog i kozmičkog podrijetla " u različitim oblicima: kruti, raspršeni, otopljeni i ponovno očvrsnuti, ozračeni ultraljubičastim svjetlom, X-zrakama i protonima...» Nitko nije toliko raspršio svjetlost kao Mjesec. Konačno, utvrđeno je da zakon raspršenja sličan lunarnom daje fino dispergirane strukture s izrazito razvijenom poroznošću. Ali teško da bi se moglo očekivati ​​da je postojanje takve "pahuljice" podržano u stvarnim uvjetima na površini Mjeseca. Da ne spominjemo česte slabe "mjesečeve potrese", značajnu ulogu tu igra elektrostatska erozija i "slijeganje" površinskog materijala. Studije Mjesečevog tla - kako "na zemlji", uz pomoć "Surveyers", tako iu zemaljskim laboratorijima - pokazale su da u njemu nema "pahuljastih struktura". Mjesečevo tlo sitnozrnata, slabo vezana s primjesom šljunka i sitnog kamenja» . lunarni" regolit se lako spaja u zasebne rahle grudice i lako se oblikuje. Unatoč vidljivoj ljepljivosti, ima nestabilnu, lako lomljivu strukturu.» . Povrh ovih obeshrabrujućih otkrića, u zemaljskim laboratorijima, mjesečevi uzorci uopće nisu pokazivali zakon mjesečevog raspršenja. Istraživanja fenomena su zastala.

U međuvremenu, ovaj fenomen nalazi jednostavno prirodno objašnjenje - kao rezultat vibracija "nestabilnog prostora". Podsjetimo se da se u "običnim" uvjetima zrcalna refleksija objašnjava na sljedeći način. Odsjek fronte ravnog vala pada na ravna površina- čije točke, do kojih je ova fronta stigla, odmah postaju izvori sekundarnih sfernih valova, prema Huygens-Fresnel principu. Omotnica sekundarnih sfernih valnih fronti je dio ravne fronte – koja je zrcalna slika. Imajte na umu da ovo klasično objašnjenje implicira interferenciju sekundarnih valnih fronti - a za to je potrebno da područje koherencije bude veće od presjeka reflektirajuće površine na koji pada izvorni presjek fronte. Ali u "nestabilnom prostoru", s obzirom na prethodno, pojam "koherencije" gubi svaki smisao. Za svaki kanal Navigatora koji izračunava adresu prijenosa jednog kvanta, već s karakterističnom veličinom "područja koherencije" manjom od valne duljine, neće postojati skup sekundarnih sfernih valova koji izviru iz razne točke površine raspršenja – dolazit će sekundarni sferni valovi jedan točaka na ovoj površini. Prema logici algoritama Navigatora, izračuni se nastavljaju samo za najvjerojatnije smjerove potrage za odredišnim atomom – a to su oni koji se preklapaju s različitim vrhovima valova pretraživanja (istog kanala Navigatora). U slučaju koji razmatramo, sekundarni sferni valovi koji izlaze iz jedne točke mogu samo preklapati vrhove upadnog vala - dajući nalete vjerojatnosti na liniji duž koje ovaj upadni val ide. Dakle, ako kvant svjetlosti nije apsorbiran od strane površine, a Navigator je prisiljen nastaviti tražiti odredište za njegov prijenos, tada će "odraz" od površine najvjerojatnije biti suprotan - bez obzira na kut upada. .

Koje su fizičke posljedice fenomena povratnog raspršenja? Ako Mjesec reflektira samo oko 7% dolazne sunčeve svjetlosti, i ako gotovo sva ta reflektirana svjetlost ide u smjeru iz kojeg je došla, tada promatrač na Mjesecu nipošto neće vidjeti suncem obasjan krajolik. Za promatrača, čak i na strani Mjeseca osvijetljenoj Suncem, vlada sumrak - što pokazuju, primjerice, prve fotografske panorame koje su na površini Mjeseca napravili sovjetski uređaji, počevši od Lune-9 (vidi , na primjer,), kao i veliku arhivu televizijskih slika koje prenosi "Lunokhod-1". Promatrač na Mjesecu moći će vidjeti jako osvijetljene ili one objekte koji su blizu zamišljene ravne linije povučene od Sunca kroz njegovu glavu, ili one koje sam osvjetljava držeći izvor svjetlosti blizu očiju. Osim sumraka, koji vlada čak i na strani Mjeseca koju obasjava Sunce, tamo se zbog fenomena povratnog raspršenja uočavaju potpuno crne sjene - a ne sive, kao na Zemlji, jer na Mjesecu područja sjene nisu osvijetljen raspršenom svjetlošću ili iz osvijetljenih područja ili iz atmosfere, koja nije na Mjesecu. sl.5 reproducira jednu od panorama koje je snimio Lunohod-1 - odmah uleti

sl.5

oči karakteristično crne s antisolarne strane - na platformi s koje je Lunohod-1 izašao, kao i na nepravilnostima mjesečeve površine. sl.5 dobro prenosi tipične znakove prave mjesečine.

Mala rasprava.

Gore smo pokušali objasniti fenomene gubitka boje i povratnog raspršenja svjetlosti koji se odvijaju u cirkumjesečevom prostoru. Možda će netko moći bolje od nas objasniti ove fenomene, ali samo postojanje ovih fenomena je neupitno. znanstvena činjenica- što potvrđuju čak i prva izvješća NASA-e o lunarnom programu.

Objašnjavanje o postojanju ovih fenomena daje nove, smrtonosne argumente u prilog onima koji smatraju da su filmski i fotografski materijali, koji navodno svjedoče o boravku američkih astronauta na površini Mjeseca, lažni. Uostalom, dajemo ključeve za provođenje jednostavnog i nemilosrdnog neovisnog ispitivanja. Prikazuju li nam se, na pozadini mjesečevih krajolika preplavljenih sunčevom svjetlošću (!) Astronauti, na čijim svemirskim odijelima nema crnih sjena s antisolarne strane, ili dobro osvijetljena figura astronauta u sjeni "lunarni modul", ili okviri u boji (!) sa šarenim prikazom boja američke zastave - onda su to sve nepobitni dokazi koji vrište o krivotvorenju. Zapravo, nije nam poznat nijedan film ili fotografski dokument koji prikazuje astronaute na Mjesecu pod pravim lunarnim osvjetljenjem i sa stvarnom lunarnom "paletom" boja.

Fizički uvjeti na Mjesecu previše su nenormalni - i ne može se isključiti mogućnost da je cirkumjunarni prostor štetan za zemaljske organizme. Do danas nam je poznat jedini model koji objašnjava kratkodometni učinak Mjesečeve gravitacije, a ujedno i podrijetlo popratnih anomalnih optičkih fenomena - to je naš model "nestabilnog svemira". A ako je ovaj model točan, onda su vibracije "nestabilnog prostora", ispod određene visine iznad površine Mjeseca, sasvim sposobne pokidati slabe veze u proteinskim molekulama - uz uništavanje njihovih tercijarnih i, moguće, sekundarne strukture. Koliko znamo, kornjače su se vratile žive iz cirkumlunarnog svemira na sovjetskom aparatu Zond-5, koji je kružio oko Mjeseca na minimalnoj udaljenosti od oko 2000 km od njegove površine. Moguće je da bi prolaskom aparata bliže Mjesecu životinje uginule uslijed denaturacije proteina u njihovim organizmima. Ako je vrlo teško zaštititi se od kozmičkog zračenja, ali ipak moguće, onda fizičke zaštite od vibracija “nestabilnog prostora” nema.

Autor zahvaljuje Ivanu, autoru stranicehttp://ivanik3.narod.ru, za ljubaznu pomoć u pristupu primarnim izvorima, kao i O. Yu. Pivovaru za korisne rasprave.

1. A. A. Grishaev. Međuplanetarni letovi i pojam lokalno-apsolutnih brzina. – Dostupno na ovoj stranici.

2. A. A. Grishaev. "Nestabilan prostor" koji stvara vlastitu gravitaciju Mjeseca. – Dostupno na ovoj stranici.

3. A. A. Grishaev. Michelson-Morleyjev pokus: detekcija lokalno-apsolutne brzine? – Dostupno na ovoj stranici.P.G. Kulikovski. Priručnik astronoma amatera. "G. izdavačka kuća tehničke i teorijske literature, M., 1953.

9. Z. Kopal. Mjesec. Naš najbliži nebeski susjed. "Izdavačka kuća strane književnosti", M., 1963.

10. A. A. Grishaev. Novi pogled na kemijsku vezu i paradokse molekularnih spektara. – Dostupno na ovoj stranici.

11. T. Cottrell. Snaga kemijske veze. "Izdavačka kuća strane književnosti", M., 1956.

12. O. W. Richardson. Molekularni vodik i njegov spektar. 1934. godine.

13. R. Pierce, A. Gaydon. Identifikacija molekulskih spektara. "Izdavačka kuća strane književnosti", M., 1949.

14. B.Hapke. Optička svojstva Mjesečeve površine. U: "Fizika i astronomija Mjeseca", Z. Kopal, ur. "Mir", M., 1973.

15. L. D. Jaffe, E. M. Shoemaker, S. E. Dwornik i sur. NASA-ino tehničko izvješće br. 32-1023 (prikaz, ostalo). Surveyor I Izvješće misije, Dio II. Znanstveni podaci i rezultati. Laboratorij za mlazni pogon, Kalifornijski tehnološki institut, Pasadena, Kalifornija, 10. rujna 1966.

16. NJ.E. Newella. Surveyor: Iskrena kamera na Mjesecu. Natl. zemljopis. mag., 130 (1966) 578.

17. V.N.Zharkov, V.A.Pankov i dr. Uvod u fiziku Mjeseca. "Znanost", M., 1969.

18. M.U.Sagitov. Mjesečeva gravimetrija. "Znanost", M., 1979.

19. T. Zlato. Erozija, transport površinskog materijala i priroda mora. U: "Moon", S. Runcorn i G. Urey, ur. "Mir", M., 1975.

20. I. I. Čerkasov, V. V. Švarev. Mjesečevo tlo. "Znanost", M., 1975.

21. Web resurs

Volgogradska općinska gimnazija br. 1

Ispitni list

iz fizike na temu:

"Optičke pojave u prirodi"

Završeno

Učenici 9. razreda "B"

Pokusaeva V.O.

Trubnikova M.V.

Plan

1. Uvod

a) Što je optika?

b) Vrste optike

c) Uloga optike u razvoju moderne fizike

2. Pojave povezane s refleksijom svjetlosti

a) Predmet i njegov odraz

b) Ovisnost koeficijenta refleksije o kutu upadanja svjetlosti

c) Zaštitne naočale

e) Potpuna refleksija svjetlosti

f) Cilindrični svjetlovod

g) Dijamanti i drago kamenje

3. Pojave povezane s lomom svjetlosti

b) duga

4. Aurore

Uvod

Što je optika?

Prve ideje drevnih znanstvenika o svjetlu bile su vrlo naivne. Vjerovalo se da posebna tanka pipka izlaze iz očiju i vizualni dojmovi nastaju kada opipaju predmete. Optika se tada shvaćala kao znanost o vidu. Ovo je točno značenje riječi "optika". U srednjem vijeku optika se postupno pretvorila iz znanosti o vidu u znanost o svjetlosti, čemu je pridonio izum leća i kamere obscure. NA Moderna vremena Optika je grana fizike koja proučava emisiju svjetlosti, njezino širenje u različitim medijima i interakciju s materijom. Što se tiče pitanja vezanih uz vid, građu i funkcioniranje oka, ona su se posebno istaknula znanstveni smjer nazvana fiziološka optika.

Vrste optike

Kada se razmatraju mnogi optički fenomeni, može se koristiti koncept svjetlosnih zraka - geometrijskih linija duž kojih se širi svjetlosna energija. U ovom slučaju govorimo o geometrijskoj (zračnoj) optici.

Geometrijska optika ima široku primjenu u rasvjetnoj tehnici i pri razmatranju djelovanja brojnih instrumenata i uređaja - od povećala i naočala do najsloženijih optičkih mikroskopa i teleskopa.

NA početkom XIX stoljeća razvijaju se intenzivna proučavanja ranije otkrivenih pojava interferencije, difrakcije i polarizacije svjetlosti. Ovi fenomeni nisu objašnjeni terminima geometrijska optika, bilo je potrebno uzeti u obzir svjetlo u obliku posmični valovi. Ovo je kako valna optika. U početku se vjerovalo da je svjetlost elastični valovi u određenom mediju (svjetskom eteru), koji navodno ispunjava cijeli svjetski prostor.

Godine 1864. engleski fizičar James Maxwell stvorio je elektromagnetsku teoriju svjetlosti, prema kojoj su valovi svjetlosti Elektromagnetski valovi s odgovarajućim rasponom duljina.

Istraživanja provedena početkom 20. stoljeća pokazala su da je za objašnjenje nekih pojava, poput fotoelektričnog efekta, potrebno svjetlosni snop prikazati kao struju osebujnih čestica - svjetlosnih kvanta (fotona). Još prije 200 godina, Isaac Newton zastupao je sličan stav o prirodi svjetlosti u svojoj "teoriji emisije svjetlosti". Sada koncept svjetlosnih kvanta proučava kvantna optika.

Uloga optike u razvoju moderne fizike.

Uloga optike u razvoju moderne fizike je velika. Pojava dviju najvažnijih i revolucionarnih teorija dvadesetog stoljeća (kvantne mehanike i teorije relativnosti) uvelike je povezana s optičkim istraživanjima. Optičke metode analize tvari na molekularnoj razini iznjedrile su poseban znanstveni pravac – molekularnu optiku. U neposrednoj blizini je optička spektroskopija, koja se koristi u modernoj znanosti o materijalima, istraživanju plazme i astrofizici. Postoje i elektronska i neutronska optika; stvorio elektronski mikroskop i neutronsko zrcalo. Razvijeni su optički modeli atomskih jezgri.

Pridonoseći razvoju različitih područja moderne fizike, sama optika trenutno doživljava razdoblje ubrzanog razvoja. Glavni poticaj tom razvoju dao je izum intenzivnih izvora koherentne svjetlosti – lasera. Kao rezultat toga, valna se optika podigla na višu razinu, koja odgovara koherentnoj optici. Čak je teško i nabrojati sva najnovija znanstvena i tehnička područja koja se razvijaju zbog pojave lasera. Među njima su nelinearna optika, holografija, radiooptika, pikosekundna optika, adaptivna optika i druge. Radiooptika je nastala na sjecištu radiotehnike i optike; ona istražuje optičke metode prijenos i obrada informacija. Te se metode obično kombiniraju s tradicionalnim elektroničkim metodama; uslijed čega se razvio znanstveno-tehnički pravac nazvan optoelektronika. Prijenos svjetlosnih signala duž dielektričnih vlakana predmet je optičkih vlakana. Koristeći dostignuća nelinearne optike, moguće je ispraviti valnu frontu svjetlosnog snopa, koja je iskrivljena kada se svjetlost širi u određenom mediju, na primjer, u atmosferi ili u vodi. Kao rezultat toga nastala je i intenzivno se razvija tzv.apoptivna optika. Blisko susjedna s njom je fotoenergetika koja nastaje pred našim očima, a koja se posebno bavi učinkovitim prijenosom svjetlosne energije duž snopa svjetlosti. Moderno laserska tehnologija omogućuje primanje svjetlosnih impulsa s trajanjem reda veličine samo pikosekunde. Pokazalo se da su takvi impulsi jedinstveni "alat" za proučavanje niza brzih procesa u materiji, a posebice u biološkim strukturama. Nastao je i razvija se poseban smjer - pikosekundna optika; fotobiologija joj se usko nadovezuje. Bez pretjerivanja se može reći da je široka praktična primjena dostignuća suvremene optike neophodan uvjet znanstvenog i tehnološkog napretka. Optika je ljudskom umu otvorila put u mikrosvijet, a također mu je omogućila da prodre u tajne zvjezdanih svjetova. Optika pokriva sve aspekte naše prakse.

Fenomeni povezani s refleksijom svjetlosti.

Objekt i njegov odraz

Ono što se ogleda u stoječa voda krajolik se ne razlikuje od stvarnog, ali samo okrenut “naopako” daleko je od toga.

Ako osoba kasno navečer gleda kako se svjetiljke reflektiraju u vodi ili kako se reflektira obala koja se spušta na vodu, tada će mu se odraz činiti skraćenim i potpuno će "nestati" ako je promatrač visoko iznad površine. od vode. Također, nikada se ne može vidjeti odraz vrha kamena, čiji je dio uronjen u vodu.

Promatrač vidi krajolik kao da ga promatra s točke dublje od površine vode koliko je oko promatrača iznad površine. Razlika između pejzaža i njegove slike smanjuje se kako se oko približava površini vode, tako i kako se objekt udaljava.

Ljudima se često čini da se odraz grmlja i drveća u ribnjaku odlikuje većom svjetlinom boja i zasićenošću tonova. Ova značajka može se uočiti i promatranjem odraza predmeta u ogledalu. Ovdje psihološka percepcija igra veću ulogu nego fizička strana fenomena. Okvir zrcala, obala jezerca ograničavaju mali dio krajolika, štiteći periferni vid osobe od prekomjerne raspršene svjetlosti koja dolazi s cijelog neba i zasljepljuje promatrača, odnosno gleda mali dio krajolika. kao kroz tamnu usku cijev. Smanjenje svjetline reflektirane svjetlosti u usporedbi s izravnom svjetlošću olakšava ljudima da vide nebo, oblake i druge jarko osvijetljene objekte koji su, kada se gledaju izravno, presvijetli za oko.

Ovisnost koeficijenta refleksije od kuta upada svjetlosti.

Na granici dva prozirna medija svjetlost se djelomično reflektira, djelomično prelazi u drugi medij i lomi se, djelomično apsorbira medij. Omjer reflektirane i upadne energije naziva se koeficijent refleksije. Omjer energije svjetlosti koja prolazi kroz tvar i energije upadne svjetlosti naziva se transmisija.

Koeficijenti refleksije i transmisije ovise o optičkim svojstvima, medijima koji graniče jedan s drugim i kutu upada svjetlosti. Dakle, ako svjetlost pada na staklenu ploču okomito (upadni kut α = 0), tada se samo 5% svjetlosne energije reflektira, a 95% prolazi kroz sučelje. Kako se upadni kut povećava, udio reflektirane energije se povećava. Pri upadnom kutu α=90˚ jednak je jedinici.

Ovisnost intenziteta svjetlosti koja se reflektira i prolazi kroz staklenu ploču može se pratiti postavljanjem ploče pod različitim kutovima u odnosu na svjetlosne zrake i procjenom intenziteta okom.

Također je zanimljivo procijeniti okom intenzitet svjetlosti reflektirane od površine rezervoara, ovisno o kutu upada, promatrati refleksiju sunčevih zraka od prozora kuće pod različitim kutovima upada tijekom dana. , pri zalasku, pri izlasku sunca.

Zaštitne naočale

Obična prozorska stakla djelomično propuštaju toplinske zrake. Dobro ih je koristiti u sjevernim područjima, kao i za staklenike. Na jugu su prostorije toliko pregrijane da je u njima teško raditi. Zaštita od sunca svodi se ili na zamračivanje zgrade drvećem ili na odabir povoljne orijentacije zgrade tijekom restrukturiranja. I jedno i drugo ponekad je teško i nije uvijek izvedivo.

Kako staklo ne bi propuštalo toplinske zrake, prekriveno je tankim prozirnim filmovima metalnih oksida. Dakle, film od kositra i antimona ne propušta više od polovice toplinskih zraka, a premazi koji sadrže željezni oksid potpuno reflektiraju ultraljubičaste zrake i 35-55% toplinskih.

Otopine soli koje stvaraju film nanose se iz pištolja za raspršivanje na vruću staklenu površinu tijekom njezine toplinske obrade ili oblikovanja. Pri visokim temperaturama soli se pretvaraju u okside koji su čvrsto vezani za površinu stakla.

Na sličan način izrađuju se i stakla za svjetlozaštitna stakla.

Potpuni unutarnji odraz svjetlosti

Prekrasan prizor je fontana, u kojoj su izbačeni mlazevi osvijetljeni iznutra. Ovo se može opisati u normalnim uvjetima izvođenjem sljedećeg eksperimenta (slika 1). U visokoj limenci, na visini od 5 cm od dna, potrebno je izbušiti okruglu rupu ( a) promjera 5-6 mm. Električna žarulja s uloškom mora biti pažljivo omotana celofanskim papirom i postavljena nasuprot rupe. U teglu trebate uliti vodu. Otvaranje rupe a , dobivamo mlaz koji će biti osvijetljen iznutra. U tamnoj sobi svijetli jako i izgleda vrlo impresivno. Mlazu se može dati bilo koja boja postavljanjem obojenog stakla na put svjetlosnih zraka. b. Ako stavite prst na putanju mlaza, tada se voda raspršuje i te kapljice jako svijetle.

Objašnjenje ovog fenomena je prilično jednostavno. Snop svjetlosti prolazi uz mlaz vode i udara u zakrivljenu površinu pod kutom većim od granice, doživljava potpunu unutarnju refleksiju, a zatim ponovno udara u suprotnu stranu mlaza pod kutom opet većim od granice. Dakle, zraka prolazi duž mlaza, savijajući se zajedno s njim.

Ali kada bi se svjetlost potpuno reflektirala unutar mlaza, onda ne bi bila vidljiva izvana. Dio svjetlosti se raspršuje vodom, mjehurićima zraka i raznim nečistoćama prisutnim u njoj, kao i zbog neravne površine mlaza, pa je vidljiva izvana.

Cilindrični svjetlovod

Usmjerite li svjetlosnu zraku na jedan kraj čvrstog zakrivljenog staklenog cilindra, možete vidjeti da će svjetlost izlaziti iz njegovog drugog kraja (slika 2); gotovo nikakva svjetlost ne izlazi kroz bočnu površinu cilindra. Prolaz svjetlosti kroz stakleni cilindar objašnjava se činjenicom da, padajući na unutarnju površinu cilindra pod kutom većim od granice, svjetlost više puta doživljava potpuni odraz i dođe do kraja.

Što je cilindar tanji, to će se zraka češće reflektirati i veći dio svjetlosti padat će na unutarnju površinu cilindra pod kutovima većim od graničnih.

Dijamanti i dragulji

U Kremlju je izložba ruskog dijamantnog fonda.

Svjetla u dvorani malo su prigušena. Zlatarske kreacije svjetlucaju u izlozima. Ovdje možete vidjeti takve dijamante kao što su "Orlov", "Shah", "Maria", "Valentina Tereshkova".

Tajna prekrasne igre svjetlosti u dijamantima leži u činjenici da ovaj kamen ima visok indeks loma (n=2,4173) i, kao rezultat toga, mali kut potpune unutarnje refleksije (α=24˚30′) i ima veća disperzija, uzrokujući razlaganje bijele svjetlosti za jednostavne boje.

Osim toga, igra svjetlosti u dijamantu ovisi o ispravnosti njegova reza. Fasete dijamanta opetovano reflektiraju svjetlost unutar kristala. Zbog visoke prozirnosti dijamanata visoke klase, svjetlost unutar njih gotovo ne gubi svoju energiju, već se samo razgrađuje na jednostavne boje čije zrake onda izbijaju u raznim, najneočekivanijim smjerovima. Kada se kamen okrene, boje koje izviru iz kamena se mijenjaju i čini se da je sam kamen izvor mnogih svijetlih raznobojnih zraka.

Postoje dijamanti obojeni crvenom, plavkastom i lila bojom. Sjaj dijamanta ovisi o njegovom rezu. Kada se gleda kroz dobro brušeni dijamant proziran kao voda na svjetlu, kamen izgleda potpuno neproziran, a neke od njegovih strana izgledaju samo crne. To je zato što svjetlost, koja prolazi kroz potpunu unutarnju refleksiju, izlazi u suprotnom smjeru ili na strane.

Kada gornji kroj pogledate sa strane svijeta, on sjaji u mnogo boja, a mjestimice i svjetluca. Svijetli sjaj gornjih strana dijamanta naziva se dijamantni sjaj. Donja strana dijamanta izvana izgleda kao da je posrebrena i odlijeva metalnim sjajem.

Najprozirniji i veliki dijamanti služe kao ukras. Mali dijamanti naširoko se koriste u tehnologiji kao alat za rezanje ili brušenje alatnih strojeva. Dijamanti se koriste za ojačanje glava alata za bušenje za bušenje bušotina u tvrdim stijenama. Ovakva uporaba dijamanta moguća je zbog velike tvrdoće koja ga odlikuje. Ostalo drago kamenje u većini slučajeva su kristali aluminijevog oksida s primjesom oksida elemenata za bojanje - krom (rubin), bakar (smaragd), mangan (ametist). Također su tvrdi, postojani i imaju lijepu boju i "igru svjetla". Trenutno su u stanju umjetno dobiti velike kristale aluminijevog oksida i obojiti ih u željenu boju.

Fenomen disperzije svjetlosti objašnjava se raznolikošću boja prirode. Cijeli kompleks optičkih eksperimenata s prizmama u 17. stoljeću izveo je engleski znanstvenik Isaac Newton. Ovi eksperimenti su pokazali da bijela svjetlost nije glavna, mora se smatrati složenom ("neuniformnom"); glavne su različite boje ("homogene" zrake, ili "monokromatske" zrake). Razlaganje bijele svjetlosti na različite boje događa se iz razloga što svaka boja ima svoj stupanj refrakcije. Ovi Newtonovi zaključci u skladu su s modernim znanstvenim idejama.

Uz disperziju indeksa loma dolazi i do disperzije koeficijenata apsorpcije, transmisije i refleksije svjetlosti. To objašnjava različite efekte u osvjetljavanju tijela. Na primjer, ako postoji neko tijelo prozirno za svjetlost, u kojem je propusnost velika za crvenu svjetlost, a koeficijent refleksije mali, za zelenu svjetlost je obrnuto: propusnost je mala, a refleksija velika, tada će u propuštenoj svjetlosti tijelo izgledati crveno, a zeleno u reflektiranoj svjetlosti. Takva svojstva ima, na primjer, klorofil, zelena tvar koja se nalazi u lišću biljaka i uzrokuje zelene boje. Otopina klorofila u alkoholu gledana kroz svjetlo je crvena. U reflektiranoj svjetlosti ista otopina izgleda zeleno.

Ako neko tijelo ima veliki koeficijent apsorpcije, a koeficijenti transmisije i refleksije su mali, tada će takvo tijelo izgledati crno i neprozirno (npr. čađa). Vrlo bijelo, neprozirno tijelo (kao što je magnezijev oksid) ima refleksiju blisku jedinici za sve valne duljine i vrlo nisku propusnost i apsorpciju. Tijelo (staklo) koje je potpuno prozirno za svjetlost ima niske koeficijente refleksije i apsorpcije te propusnost blisku jedinici za sve valne duljine. Za obojeno staklo, za neke valne duljine, koeficijenti propusnosti i refleksije su praktički jednaki nuli i, sukladno tome, vrijednost koeficijenta apsorpcije za iste valne duljine je blizu jedinici.

Pojave povezane s lomom svjetlosti

Fatamorgana

Neke vrste fatamorgana. Iz velike raznolikosti fatamorgana izdvajamo nekoliko vrsta: fatamorgane “jezera” koje se nazivaju i inferiorne fatamorgane, superiorne fatamorgane, dvostruke i trostruke fatamorgane, ultradalekometne fatamorgane.

Inferiorne ("jezerske") fatamorgane javljaju se nad jako zagrijanom površinom. Vrhunske fatamorgane, naprotiv, nastaju nad jako ohlađenom površinom, na primjer, nad hladna voda. Ako se donje fatamorgane u pravilu promatraju u pustinjama i stepama, onda se gornje promatraju u sjevernim geografskim širinama.

Vrhunske fatamorgane su raznolike. U nekim slučajevima daju izravnu sliku, u drugim slučajevima u zraku se pojavljuje obrnuta slika. Fatamorgane mogu biti dvostruke kada se promatraju dvije slike, obična i obrnuta. Te slike mogu biti odvojene trakom zraka (jedna može biti iznad horizonta, druga ispod njega), ali se mogu izravno spojiti jedna s drugom. Ponekad postoji još jedna – treća slika.

Posebno su nevjerojatne fatamorgane ultra-dugog vida. K. Flammarion u svojoj knjizi “Atmosfera” opisuje primjer takve fatamorgane: “Na temelju svjedočenja nekoliko pouzdanih osoba, mogu izvijestiti o fatamorgani koja je viđena u gradu Verviersu (Belgija) u lipnju 1815. Jednog jutra, stanovnici grada vidjeli su na nebu vojsku, i to tako jasno da je bilo moguće razlikovati odijela topnika, pa čak i, na primjer, top sa slomljenim kotačem, koji će otpasti ... Bilo je jutro bitke kod Waterlooa! Opisani fatamorgana prikazana je u obliku obojenog akvarela od strane jednog od očevidaca. Udaljenost od Waterlooa do Verviersa u ravnoj liniji je više od 100 km. Postoje slučajevi kada su takve fatamorgane opažene na velikim udaljenostima - do 1000 km. "Letećeg Nizozemca" treba pripisati upravo takvim fatamorganama.

Objašnjenje donje ("jezerske") fatamorgane. Ako je zrak na samoj površini zemlje vrlo vruć i stoga mu je gustoća relativno mala, tada će indeks loma na površini biti manji nego u višim slojevima zraka. Promjena indeksa loma zraka n s visinom h blizu zemljine površine za slučaj koji razmatramo prikazan je na slici 3, a.

U skladu s utvrđenim pravilom, svjetlosne zrake u blizini površine zemlje će u ovom slučaju biti savijene tako da je njihova putanja konveksna prema dolje. Neka je promatrač u točki A. Svjetlosni snop iz nekog područja plavo nebo pogađa oko promatrača, doživljavajući navedenu zakrivljenost. A to znači da će promatrač vidjeti odgovarajući dio neba ne iznad linije horizonta, već ispod nje. Činit će mu se da vidi vodu, iako zapravo pred sobom ima sliku plavog neba. Ako zamislimo da se u blizini horizonta nalaze brda, palme ili neki drugi objekti, tada će ih promatrač zbog izražene zakrivljenosti zraka vidjeti naopako, te će ih percipirati kao odraze odgovarajućih objekata u nepostojećoj vodi. Dakle, postoji iluzija, koja je "jezerska" fatamorgana.

Jednostavne superiorne fatamorgane. Može se pretpostaviti da se zrak na samoj površini zemlje ili vode ne zagrijava, nego, naprotiv, osjetno hladi u odnosu na više slojeve zraka; promjena n s visinom h prikazana je na slici 4, a. Svjetlosne zrake u ovom slučaju su savijene tako da im je putanja konveksna prema gore. Stoga sada promatrač može vidjeti predmete skrivene od njega iza horizonta, a on će ih vidjeti na vrhu, kao da vise iznad linije horizonta. Stoga se takve fatamorgane nazivaju superiornim.

Vrhunska fatamorgana može proizvesti i uspravne i obrnute slike. Izravna slika prikazana na slici nastaje kada indeks loma zraka opada relativno sporo s visinom. S brzim smanjenjem indeksa loma nastaje obrnuta slika. To se može provjeriti razmatranjem hipotetskog slučaja - indeks loma na određenoj visini h naglo opada (slika 5). Zrake objekta, prije nego što dođu do promatrača A, doživljavaju potpunu unutarnju refleksiju od granice BC, ispod koje se u ovom slučaju nalazi gušći zrak. Može se vidjeti da gornja fatamorgana daje obrnutu sliku objekta. U stvarnosti ne postoji skokovita granica između slojeva zraka, prijelaz se odvija postupno. Ali ako se to učini dovoljno oštro, tada će gornja fatamorgana dati obrnutu sliku (slika 5).

Dvostruke i trostruke fatamorgane. Ako se indeks loma zraka mijenja prvo brzo, a zatim sporo, tada će se zrake u području I savijati brže nego u području II. Kao rezultat, pojavljuju se dvije slike (sl. 6, 7). Svjetlosne zrake 1 koje se šire unutar zračnog područja I tvore obrnutu sliku objekta. Zrake 2, koje se šire uglavnom unutar regije II, manje su zakrivljene i tvore ravnu sliku.

Da bismo razumjeli kako se pojavljuje trostruka fatamorgana, moramo zamisliti tri uzastopna zračna područja: prvo (blizu same površine), gdje se indeks loma polako smanjuje s visinom, sljedeće, gdje se indeks loma brzo smanjuje, i treće područje, gdje indeks loma opet polako opada. Slika prikazuje razmatranu promjenu indeksa loma s visinom. Na slici je prikazano kako nastaje trostruka fatamorgana. Zrake 1 tvore donju sliku predmeta, šire se unutar zračnog područja I. Zrake 2 tvore obrnutu sliku; Padam u područje zraka II, te zrake doživljavaju jaku zakrivljenost. Zrake 3 tvore gornju izravnu sliku objekta.

Mirage ultra-dugog vida. Priroda ovih fatamorgana je najmanje proučavana. Jasno je da atmosfera mora biti prozirna, bez vodene pare i onečišćenja. Ali ovo nije dovoljno. Na nekoj visini iznad tla trebao bi se formirati stabilan sloj ohlađenog zraka. Ispod i iznad ovog sloja zrak bi trebao biti topliji. Svjetlosna zraka koja je pala unutar gustog hladnog sloja zraka je, takoreći, "zaključana" u njemu i širi se u njemu poput svojevrsnog svjetlovoda. Putanja zraka na slici 8 je cijelo vrijeme konveksna prema manje gustim područjima zraka.

Pojava ultra-udaljenih fatamorgana može se objasniti širenjem zraka unutar takvih "svjetlosnih vodiča", koje ponekad stvara priroda.

Duga

Duga je prekrasna nebeska pojava koja je oduvijek privlačila pažnju čovjeka. U stara vremena, kada su ljudi još malo znali o svijetu oko sebe, duga se smatrala "nebeskim znakom". Dakle, stari Grci su mislili da je duga osmijeh božice Iride.

Duga se promatra u smjeru suprotnom od Sunca, na pozadini kišnih oblaka ili kiše. Višebojni luk obično se nalazi na udaljenosti od 1-2 km od promatrača, a ponekad se može promatrati na udaljenosti od 2-3 m na pozadini kapljica vode koje stvaraju fontane ili vodeni sprejevi.

Središte duge je na nastavku ravne linije koja spaja Sunce i oko promatrača - na antisolarnoj liniji. Kut između smjera prema glavnoj dugi i antisolarne linije je 41-42º (slika 9).

U vrijeme izlaska sunca antisolarna točka (točka M) je na liniji horizonta i duga izgleda kao polukrug. Kako sunce izlazi, antisolarna točka pada ispod horizonta i veličina duge se smanjuje. To je samo dio kruga.

Često postoji sekundarna duga, koncentrična s prvom, s kutnim polumjerom od oko 52º i obrnutim rasporedom boja.

Pri visini Sunca od 41º glavna duga prestaje biti vidljiva i samo dio sekundarne duge se pojavljuje iznad horizonta, a pri visini Sunca većoj od 52º ni sekundarna duga nije vidljiva. Stoga se u srednjim ekvatorijalnim geografskim širinama ovaj prirodni fenomen nikada ne opaža u satima blizu podneva.

Duga ima sedam osnovnih boja koje glatko prelaze iz jedne u drugu.

Oblik luka, svjetlina boja, širina pruga ovise o veličini kapljica vode i njihovom broju. Velike kapi stvaraju užu dugu, oštro istaknutih boja, male kapi stvaraju luk koji je mutan, izblijedjel i čak bijel. Zato je svijetla uska duga vidljiva ljeti nakon grmljavinske oluje, tijekom koje padaju velike kapi.

Teoriju duge prvi je dao 1637. René Descartes. Objasnio je dugu kao pojavu povezanu s refleksijom i lomom svjetlosti u kišnim kapima.

Nastanak boja i njihov slijed objašnjeni su kasnije, nakon razotkrivanja kompleksne prirode bijele svjetlosti i njezine disperzije u mediju. Teoriju difrakcije duge razvili su Airy i Partner.

Može se uzeti u obzir najjednostavniji slučaj: neka snop paralelnih sunčevih zraka padne na kapi koje imaju oblik lopte (slika 10). Zraka koja pada na površinu kapi u točki A lomi se unutar nje prema zakonu loma:

n sin α=n sin β, gdje je n=1, n≈1,33 –

indeksi loma zraka odnosno vode, α je upadni kut, a β kut loma svjetlosti.

Unutar kapi ide pravocrtno zraka AB. U točki B zraka se djelomično lomi, a djelomično reflektira. Treba napomenuti da što je manji upadni kut u točki B, a time i u točki A, to je intenzitet reflektirane zrake manji, a intenzitet lomljene zrake veći.

Zraka AB nakon refleksije u točki B dolazi pod kutom β`=β b u točku C, gdje također dolazi do djelomične refleksije i djelomičnog loma svjetlosti. Lomljena zraka napušta kap pod kutom γ, dok reflektirana može ići dalje, do točke D itd. Dakle, svjetlosna zraka u kapi prolazi kroz više refleksija i loma. Svakim odrazom dio svjetlosnih zraka izlazi van i njihov intenzitet unutar kapi opada. Najintenzivnija od zraka koje izlaze u zrak je zraka koja je izašla iz kapi u točki B. Ali teško ju je promatrati, jer se gubi na pozadini jake izravne sunčeve svjetlosti. Zrake lomljene u točki C zajedno stvaraju primarnu dugu na pozadini tamnog oblaka, a zrake lomljene u točki D daju sekundarnu dugu, koja je manjeg intenziteta od primarne.

Kada se razmatra nastanak duge, potrebno je uzeti u obzir još jednu pojavu - nejednako lomljenje svjetlosnih valova različitih duljina, odnosno svjetlosnih zraka. različite boje. Ova pojava se naziva disperzija. Zbog disperzije kutovi loma γ i kut otklona zraka Θ u kapi različiti su za zrake različitih boja.

Najčešće vidimo jednu dugu. Nije neuobičajeno da se dvije dugine trake istovremeno pojave na nebu, smještene jedna za drugom; opaža se još veći broj nebeskih lukova - tri, četiri pa čak i pet u isto vrijeme. Ovu zanimljivu pojavu Lenjingrađani su primijetili 24. rujna 1948. godine, kada su se u poslijepodnevnim satima među oblacima nad Nevom pojavile četiri duge. Ispada da duga može nastati ne samo od izravnih zraka; često se pojavljuje u reflektiranim zrakama sunca. To se može vidjeti na obalama morskih zaljeva, velike rijeke i jezera. Tri ili četiri duge - obične i reflektirane - ponekad stvaraju lijepu sliku. Budući da sunčeve zrake koje se odbijaju od vodene površine idu odozdo prema gore, duga nastala u zrakama ponekad može izgledati posve neobično.

Ne biste trebali misliti da se duga može promatrati samo danju. To se događa noću, međutim, uvijek slabo. Takvu dugu možete vidjeti nakon noćne kiše, kada mjesec gleda iza oblaka.

Neki privid duge može se dobiti iz ovog iskustva: morate zapaliti bocu napunjenu vodom sunčeva svjetlost ili lampu kroz rupu na bijeloj ploči. Tada će duga postati jasno vidljiva na ploči, a kut divergencije zraka u usporedbi s početnim smjerom bit će oko 41-42 °. U prirodnim uvjetima nema ekrana, slika se pojavljuje na mrežnici oka, a oko tu sliku projicira na oblake.

Ako se duga pojavi navečer prije zalaska sunca, tada se promatra crvena duga. Zadnjih pet ili deset minuta prije zalaska sunca sve dugine boje, osim crvene, nestaju, ona postaje vrlo svijetla i vidljiva i deset minuta nakon zalaska sunca.

Lijep prizor je duga na rosi. Može se promatrati pri izlasku sunca na travi prekrivenoj rosom. Ova duga ima oblik hiperbole.

polarne svjetlosti

Jedna od najljepših optičkih pojava prirode je polarna svjetlost.

U većini slučajeva, aurore su zelene ili plavo-zelene boje, s povremenim mrljama ili rubovima ružičaste ili crvene boje.

Aurore se promatraju u dva glavna oblika - u obliku vrpci i u obliku mrlja poput oblaka. Kada je sjaj intenzivan, poprima oblik vrpci. Gubeći intenzitet, pretvara se u mrlje. Međutim, mnoge vrpce nestaju prije nego što se raspadnu. Čini se da vrpce vise u tamnom prostoru neba, nalikuju divovskoj zavjesi ili draperiji, koja se obično proteže od istoka prema zapadu tisućama kilometara. Visina ovog zastora je nekoliko stotina kilometara, debljina ne prelazi nekoliko stotina metara, a toliko je nježan i proziran da se kroz njega vide zvijezde. Donji rub zastora je dosta oštro i jasno ocrtan i često toniran u crvenu ili ružičastu boju, podsjećajući na obrub zastora, gornji se postupno gubi na visini i to stvara posebno spektakularan dojam dubine prostora.

Postoje četiri vrste aurore:

Homogeni luk - svjetleća traka ima najjednostavniji, najmirniji oblik. Svjetlije je odozdo i postupno nestaje prema gore na pozadini sjaja neba;

Radiant arc - traka postaje nešto aktivnija i pokretnija, formira male nabore i potoke;

Blistava traka - s povećanjem aktivnosti, veći nabori se nadlažu na male;

S povećanom aktivnošću, nabori ili petlje se šire do ogromne veličine, donji rub vrpce svijetli ružičastim sjajem. Kada aktivnost prestane, bore nestaju, a traka se vraća u jednoličan oblik. Ovo sugerira da homogena struktura je glavni oblik aurore, a nabori su povezani s povećanjem aktivnosti.

Često postoje aurore različite vrste. Zahvataju cijelo polarno područje i vrlo su intenzivni. Javljaju se tijekom povećanja sunčeva aktivnost. Ta se svjetla pojavljuju kao bjelkasto-zelena kapica. Takve polarne svjetlosti nazivaju se oluje.

Prema svjetlini polarne svjetlosti podijeljene su u četiri klase, koje se međusobno razlikuju za jedan red veličine (odnosno 10 puta). Prva klasa uključuje auroru, jedva primjetnu i približno jednaku svjetlinu mliječna staza, sjaj četvrti razred obasja zemlju kao pun mjesec.

Treba napomenuti da se aurora koja je nastala širi prema zapadu brzinom od 1 km/s. Gornji slojevi atmosfere u području baklji aurore zagrijavaju se i žure prema gore, što je utjecalo na pojačano usporavanje umjetnih satelita Zemlje koji prolaze kroz te zone.

Za vrijeme polarne svjetlosti u Zemljinoj atmosferi pojavljuju se vrtlozi. električne struje pokrivajući velike površine. Oni pobuđuju dodatna nestabilna magnetska polja, takozvane magnetske oluje. Tijekom polarne svjetlosti, atmosfera emitira X-zrake, koje su izgleda rezultat usporavanja elektrona u atmosferi.

Intenzivni bljeskovi zračenja često su popraćeni zvukovima nalik buci, pucketanju. Aurore uzrokuju snažne promjene u ionosferi, što zauzvrat utječe na radio uvjete. U većini slučajeva radijska komunikacija se značajno pogoršava. Javljaju se jake smetnje, a ponekad i potpuni gubitak prijema.

Kako nastaju polarne svjetlosti. Zemlja je ogroman magnet Južni pol koji se nalazi u blizini sjevernog geografski pol, a sjeverna je blizu južne. Linije sile Zemljinog magnetskog polja, zvane geomagnetske linije, izlaze iz područja uz sjeverni magnetski pol Zemlje, pokriva Zemlja i ulazi u nju u području južnog magnetskog pola, tvoreći toroidalnu rešetku oko Zemlje.

Dugo se vjerovalo da mjesto magnetskog linije sile simetrično oko zemljina os. Sada se pokazalo da takozvani "solarni vjetar" - tok protona i elektrona koje emitira Sunce - udara u geomagnetsku ljusku Zemlje s visine od oko 20.000 km, povlači je natrag, dalje od Sunca, formirajući neka vrsta magnetskog "repa" u blizini Zemlje.

Elektron ili proton koji je pao u Zemljino magnetsko polje kreće se spiralno, kao da se mota po geomagnetskoj liniji. Elektroni i protoni koji su iz sunčevog vjetra pali u Zemljino magnetsko polje dijele se na dva dijela. Neki od njih teku niz linije magnetskog polja odmah u polarna područja Zemlje; drugi ulaze u teroid i kreću se unutar njega, kao što je moguće prema pravilu lijeve ruke, duž zatvorene krivulje ABC. Ti protoni i elektroni na kraju teku duž geomagnetskih linija do područja polova, gdje dolazi do njihove povećane koncentracije. Protoni i elektroni proizvode ionizaciju i ekscitaciju atoma i molekula plinova. Za to imaju dovoljno energije, budući da protoni na Zemlju dolaze s energijama od 10000-20000 eV (1 eV = 1,6·10 J), a elektroni s energijama od 10-20 eV. Za ionizaciju atoma potrebno je: za vodik - 13,56 eV, za kisik - 13,56 eV, za dušik - 124,47 eV, a još manje za pobudu.

Pobuđeni atomi plina vraćaju primljenu energiju u obliku svjetlosti, baš kao što se to događa u cijevima s razrijeđenim plinom kada kroz njih prolaze struje.

Spektralna studija pokazuje da zeleni i crveni sjaj pripadaju pobuđenim atomima kisika, infracrveni i ljubičasti - ioniziranim molekulama dušika. Neke emisijske linije kisika i dušika nastaju na visini od 110 km, a crveni sjaj kisika nastaje na visini od 200-400 km. Još jedan slab izvor crvenog svjetla su atomi vodika formirani u gornjoj atmosferi od protona koji stižu sa Sunca. Uhvativši elektron, takav se proton pretvara u pobuđeni atom vodika i emitira crvenu svjetlost.

Baklje polarne svjetlosti obično se javljaju dan ili dva nakon sunčevih baklji. To potvrđuje povezanost ovih pojava. Istraživanje pomoću raketa pokazalo je da na mjestima većeg intenziteta polarne svjetlosti postoji značajnija ionizacija plinova elektronima.

NA novije vrijeme znanstvenici su otkrili da su aurore intenzivnije u blizini obala oceana i mora.

Ali znanstveno objašnjenje svih fenomena povezanih s polarna svjetla, nailazi na niz poteškoća. Na primjer, nepoznat je točan mehanizam ubrzanja čestica do naznačenih energija, nisu sasvim jasne njihove putanje u svemiru blizu Zemlje, ne konvergira sve kvantitativno u energetskoj bilanci ionizacije i ekscitacije čestica, mehanizam za nastanak luminiscencija nije sasvim jasna. razne vrste, podrijetlo zvukova nije jasno.

Književnost:

5. "Enciklopedijski rječnik mladog fizičara", sastavio V. A. Chuyanov, izdavačka kuća "Pedagogija", Moskva, 1984.

6. "Priručnik školarca iz fizike", kompilator - filološko društvo "Slovo", Moskva, 1995.

7. "Fizika 11", N. M. Shakhmaev, S. N. Shakhmaev, D. Sh. Shodiev, izdavačka kuća Prosveshchenie, Moskva, 1991.

8. "Rješenje problema u fizici", V. A. Shevtsov, Nizhne-Volzhskoe izdavačka kuća knjiga, Volgograd, 1999.