Nêu ví dụ về hiện tượng quang học. Các hiện tượng quang học trong tự nhiên

Ngày 22 tháng 4 năm 2016

Ở trường, anh ấy nghiên cứu chủ đề " hiện tượng quang học trong không khí, lớp 6. Tuy nhiên, nó không chỉ quan tâm đến tâm trí ham học hỏi của một đứa trẻ. Các hiện tượng quang học trong khí quyển, một mặt, kết hợp cầu vồng, sự thay đổi màu sắc của bầu trời khi bình minh và hoàng hôn, được mọi người nhìn thấy nhiều hơn một lần. Mặt khác, chúng bao gồm những ảo ảnh bí ẩn, Mặt trăng và Mặt trời giả, những vầng hào quang ấn tượng mà trong quá khứ khiến người ta khiếp sợ. Cơ chế hình thành của một số chúng vẫn chưa rõ ràng cho đến ngày nay, tuy nhiên Nguyên tắc chung, theo đó các hiện tượng quang học trong tự nhiên "sống" ở đâu, vật lý hiện đại đã nghiên cứu rất kỹ.

vỏ không khí

Bầu khí quyển của Trái đất là một lớp vỏ bao gồm hỗn hợp các khí và kéo dài khoảng 100 km trên mực nước biển. Mật độ của lớp không khí thay đổi theo khoảng cách từ trái đất: giá trị cao nhất của nó là ở bề mặt hành tinh, với độ cao thì nó giảm. Khí quyển không thể được gọi là một hình thành tĩnh. Các lớp của thể khí liên tục chuyển động và trộn lẫn. Các đặc tính của chúng thay đổi: nhiệt độ, mật độ, tốc độ di chuyển, độ trong suốt. Tất cả những sắc thái này ảnh hưởng đến các tia nắng mặt trời chiếu tới bề mặt hành tinh.

Hệ thống quang học

Các quá trình xảy ra trong khí quyển, cũng như thành phần của nó, góp phần vào việc hấp thụ, khúc xạ và phản xạ các tia sáng. Một số trong số chúng đến được mục tiêu - bề mặt trái đất, số còn lại bị phân tán hoặc chuyển hướng trở lại không gian vũ trụ. Do độ cong và sự phản xạ của ánh sáng, sự phân rã của một phần tia sáng thành quang phổ, và như vậy, các hiện tượng quang học khác nhau được hình thành trong khí quyển.

Các video liên quan

quang học khí quyển

Vào thời điểm khi khoa học mới ra đời, người ta giải thích các hiện tượng quang học dựa trên những ý tưởng thịnh hành về cấu trúc của vũ trụ. Cầu vồng kết nối thế giới con người với thần thánh, sự xuất hiện của hai Mặt trời giả trên bầu trời là minh chứng cho những thảm họa đang đến gần. Ngày nay, hầu hết các hiện tượng khiến tổ tiên xa xôi của chúng ta khiếp sợ đã nhận được lời giải thích khoa học. Quang học khí quyển tham gia vào việc nghiên cứu các hiện tượng như vậy. Khoa học này mô tả các hiện tượng quang học trong khí quyển dựa trên các định luật vật lý. Cô ấy có thể giải thích tại sao bầu trời có màu xanh vào ban ngày, nhưng lại đổi màu khi hoàng hôn và bình minh, cầu vồng được hình thành như thế nào và marage đến từ đâu. Nhiều nghiên cứu và thí nghiệm ngày nay giúp chúng ta có thể hiểu được các hiện tượng quang học như vậy trong tự nhiên như sự xuất hiện của thánh giá phát sáng, Fata Morgana, quầng sáng óng ánh.

Trời xanh

Màu sắc của bầu trời đã quá quen thuộc nên hiếm khi chúng ta tự hỏi tại sao nó lại như vậy. Tuy nhiên, các nhà vật lý biết rõ câu trả lời. Newton đã chứng minh rằng trong những điều kiện nhất định, một chùm ánh sáng có thể bị phân hủy thành một quang phổ. Khi đi qua bầu khí quyển, phần tương ứng với màu xanh lam bị tán xạ tốt hơn. Phần màu đỏ của bức xạ nhìn thấy được đặc trưng bởi bước sóng dài hơn và kém hơn màu tím về mức độ tán xạ 16 lần.

Đồng thời, chúng ta thấy bầu trời không phải là màu tím, mà là màu xanh lam. Lý do cho điều này nằm ở đặc thù của cấu trúc võng mạc và tỷ lệ các phần của quang phổ trong ánh sáng mặt trời. Đôi mắt của chúng ta nhạy cảm hơn với màu xanh lam, và phần màu tím trong quang phổ của ngôi sao ít đậm hơn màu xanh lam.

hoàng hôn đỏ tươi

Khi mọi người tìm ra bầu khí quyển là gì, các hiện tượng quang học không còn là bằng chứng hay điềm báo của những sự kiện khủng khiếp nữa. Tuy nhiên cách tiếp cận khoa học không gây trở ngại cho việc có được niềm vui thẩm mỹ từ cảnh hoàng hôn đầy màu sắc và bình minh nhẹ nhàng. đỏ tươi và màu cam cùng với màu hồng và xanh lam, chúng dần dần nhường chỗ cho bóng tối ban đêm hoặc ánh sáng ban mai. Không thể quan sát hai cảnh bình minh hoặc hoàng hôn giống hệt nhau. Và lý do cho điều này nằm ở tất cả tính di động giống nhau các lớp khí quyển và điều kiện thời tiết thay đổi.

Trong thời gian hoàng hôn và bình minh, tia nắng đi qua bề mặt dài hơn so với ban ngày. Kết quả là, màu tím, xanh lam và xanh lá cây bị khuếch tán sang hai bên, và ánh sáng trực tiếp chuyển sang màu đỏ và cam. Những đám mây, bụi hay những hạt băng lơ lửng trong không khí góp phần tạo nên bức tranh hoàng hôn và bình minh. Ánh sáng bị khúc xạ khi đi qua chúng và tạo màu sắc cho bầu trời theo nhiều sắc thái khác nhau. Ở phần đường chân trời đối diện với Mặt trời, người ta thường có thể quan sát được cái gọi là Vành đai sao Kim - một dải màu hồng ngăn cách bầu trời đêm đen và bầu trời ngày xanh. Hiện tượng quang học tuyệt đẹp, được đặt theo tên của nữ thần tình yêu La Mã, có thể nhìn thấy trước bình minh và sau khi mặt trời lặn.

Cầu Vồng

Có lẽ không có hiện tượng ánh sáng nào khác trong bầu khí quyển gợi lên nhiều âm mưu thần thoại và hình ảnh cổ tích như những hiện tượng gắn liền với cầu vồng. Vòng cung hoặc hình tròn, bao gồm bảy màu, được mọi người biết đến từ khi còn nhỏ. Một hiện tượng khí quyển tuyệt đẹp xảy ra khi mưa, khi tia nắng mặt trời xuyên qua các giọt nước, làm mê hoặc ngay cả những ai đã nghiên cứu kỹ về bản chất của nó.

Và vật lý của cầu vồng ngày nay không có gì là bí mật đối với bất kỳ ai. Ánh sáng mặt trời, bị khúc xạ bởi những giọt mưa hoặc sương mù, phân tách. Kết quả là, người quan sát nhìn thấy bảy màu của quang phổ, từ đỏ đến tím. Không thể xác định ranh giới giữa chúng. Màu sắc kết hợp nhuần nhuyễn với nhau thông qua một số sắc thái.

Khi quan sát cầu vồng, mặt trời luôn nằm sau lưng người đó. Tâm nụ cười của Irida (như người Hy Lạp cổ đại gọi là cầu vồng) nằm trên một đường thẳng đi qua người quan sát và ánh sáng ban ngày. Cầu vồng thường xuất hiện dưới dạng hình bán nguyệt. Kích thước và hình dạng của nó phụ thuộc vào vị trí của Mặt trời và điểm mà người quan sát đang ở. Độ sáng phía trên đường chân trời càng cao, vòng tròn có khả năng xuất hiện cầu vồng càng giảm. Khi Mặt Trời đi qua 42º so với đường chân trời, một người quan sát trên bề mặt Trái Đất không thể nhìn thấy cầu vồng. Ở độ cao hơn mực nước biển mà một người muốn chiêm ngưỡng nụ cười của Irida ở vị trí càng cao thì càng có nhiều khả năng người đó sẽ không nhìn thấy một vòng cung mà là một vòng tròn.

Cầu vồng kép, hẹp và rộng

Thông thường, cùng với cầu vồng chính, bạn có thể nhìn thấy cái gọi là cầu vồng phụ. Nếu hình đầu tiên được hình thành do phản xạ ánh sáng một lần, thì hình thứ hai là kết quả của phản xạ kép. Ngoài ra, cầu vồng chính được phân biệt bởi một thứ tự màu sắc nhất định: màu đỏ nằm ở bên ngoài và màu tím ở bên trong, tức là gần bề mặt Trái đất hơn. "Cầu nối" bên là quang phổ đảo ngược theo trình tự: màu tím ở trên cùng. Điều này xảy ra bởi vì các tia đi ra ở các góc khác nhau trong quá trình phản xạ kép từ một hạt mưa.

Cầu vồng khác nhau về cường độ màu và độ rộng. Những cái sáng nhất và khá hẹp xuất hiện sau một cơn giông mùa hè. Những giọt lớn, đặc trưng của mưa như vậy, tạo ra cầu vồng có thể nhìn thấy rõ với các màu sắc riêng biệt. Những giọt nhỏ cho một cầu vồng mờ hơn và ít đáng chú ý hơn.

Hiện tượng quang học trong khí quyển: cực quang

Một trong những hiện tượng quang học khí quyển đẹp nhất là cực quang. Nó là đặc điểm của tất cả các hành tinh có từ quyển. Trên Trái đất, cực quang được quan sát thấy ở vĩ độ cao ở cả hai bán cầu, trong các khu vực xung quanh các cực từ của hành tinh. Thông thường, bạn có thể nhìn thấy ánh sáng xanh lục hoặc xanh lục, đôi khi được bổ sung bởi các tia sáng màu đỏ và hồng dọc theo các cạnh. Các borealis cực quang dữ dội có hình dạng giống như dải băng hoặc các nếp gấp của vải, biến thành các đốm khi nó mờ đi. Các dải cao vài trăm km nổi bật dọc theo mép dưới trên nền trời tối. Giới hạn trên của cực quang bị mất trên bầu trời.

Những hiện tượng quang học tuyệt đẹp này trong khí quyển vẫn còn giữ bí mật với con người: cơ chế của sự xuất hiện của một số loại phát quang, nguyên nhân của tiếng nứt xảy ra khi chớp sáng, vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Tuy nhiên, bức tranh chung về sự hình thành của cực quang đã được biết đến ngày nay. Bầu trời phía trên cực bắc và cực nam được tô điểm bằng ánh sáng màu hồng lục khi các hạt tích điện từ gió Mặt trời va chạm với các nguyên tử trong bầu khí quyển trên của Trái đất. Sau đó, là kết quả của sự tương tác, nhận thêm năng lượng và phát ra dưới dạng ánh sáng.

hào quang

Mặt trời và mặt trăng thường xuất hiện trước mắt chúng ta được bao quanh bởi một vầng sáng giống như vầng hào quang. Quầng sáng này là một vòng rất dễ nhìn thấy xung quanh nguồn sáng. Trong khí quyển, phần lớn nó được hình thành do các hạt băng nhỏ nhất tạo nên các đám mây ti ở trên cao Trái đất. Tùy thuộc vào hình dạng và kích thước của các tinh thể mà các đặc tính của hiện tượng thay đổi. Thường thì vầng hào quang có dạng một vòng tròn cầu vồng là kết quả của sự phân hủy chùm ánh sáng thành quang phổ.

Một biến thể thú vị của hiện tượng này được gọi là parhelion. Kết quả của sự khúc xạ ánh sáng trong các tinh thể băng ngang với Mặt trời, hai điểm sáng được hình thành, giống như một ngôi sao ánh sáng ban ngày. TẠI biên niên sử lịch sử Bạn có thể tìm thấy các mô tả về hiện tượng này. Trong quá khứ, nó thường được coi là điềm báo của những sự kiện ghê gớm.

Mirage

Các vết hằn cũng là hiện tượng quang học trong khí quyển. Chúng phát sinh do sự khúc xạ ánh sáng ở ranh giới giữa các lớp không khí có mật độ khác nhau đáng kể. Tài liệu mô tả nhiều trường hợp khi một người du hành trong sa mạc nhìn thấy ốc đảo hoặc thậm chí các thành phố và lâu đài không thể ở gần đó. Thông thường đây là những mirage "thấp hơn". Chúng phát sinh trên một bề mặt phẳng (sa mạc, đường nhựa) và đại diện cho hình ảnh phản chiếu của bầu trời, đối với người quan sát dường như là một hồ chứa nước.

Cái gọi là mirage cấp trên ít phổ biến hơn. Chúng hình thành trên bề mặt lạnh. Các mirage cao cấp là thẳng và đảo ngược, đôi khi chúng kết hợp cả hai vị trí. Đại diện nổi tiếng nhất của các hiện tượng quang học này là Fata Morgana. Đây là một ảo ảnh phức tạp kết hợp nhiều loại phản xạ cùng một lúc. Các vật thể ngoài đời thực hiện ra trước mắt người quan sát, được phản chiếu nhiều lần và trộn lẫn.

điện khí quyển

Các hiện tượng điện và quang học trong khí quyển thường được đề cập cùng nhau, mặc dù nguyên nhân của chúng là khác nhau. Sự phân cực của các đám mây và sự hình thành các tia sét có liên quan đến các quá trình xảy ra trong tầng đối lưu và tầng điện ly. Phóng tia lửa điện khổng lồ thường được hình thành trong một cơn giông bão. Sét xuất hiện bên trong các đám mây và có thể tấn công mặt đất. Chúng là mối đe dọa đối với cuộc sống của con người, và đây là một trong những lý do quan tâm khoa họcđến những sự kiện như vậy. Một số đặc tính của sét vẫn còn là một bí ẩn đối với các nhà nghiên cứu. Ngày nay, nguyên nhân của sét bóng vẫn chưa được biết rõ. Cũng như một số khía cạnh của thuyết cực quang và ảo ảnh, các hiện tượng điện tiếp tục gây tò mò cho các nhà khoa học.

Các hiện tượng quang học trong khí quyển, được mô tả ngắn gọn trong bài báo, đang ngày càng trở nên dễ hiểu hơn đối với các nhà vật lý. Đồng thời, họ cũng giống như tia chớp, không ngừng khiến người ta phải kinh ngạc trước vẻ đẹp, sự bí ẩn và đôi khi là sự vĩ đại của mình.

Farajova Leyla

Thường thì chúng ta quan sát những hiện tượng khó giải thích trên bầu trời. Công trình này tiết lộ bản chất của hiện tượng xảy ra trong bầu khí quyển của trái đất.

Tải xuống:

Xem trước:

MOU "Trường trung học Peschanovskaya"

Hội nghị khoa học và thực tiễn khu vực VI

Hiện tượng quang học trong khí quyển

6 MOU lớp"Trường trung học Peschanovskaya"

Người giám sát:

Makovchuk Tatyana Gennadievna

Giáo viên vật lý

S. Sandy

2010

Giới thiệu 3

Bầu khí quyển của Trái đất như một hệ thống quang học 4

Các dạng hiện tượng quang học 5

Kết luận 12

Văn học 13

Phụ lục 14

Giới thiệu

Mục đích của công việc này là xem xét các hiện tượng khí quyển quang học và bản chất vật lý của chúng. Dễ tiếp cận nhất và đồng thời, các hiện tượng quang học đầy màu sắc nhất là khí quyển. Với quy mô khổng lồ, chúng là sản phẩm của sự tương tác giữa ánh sáng và bầu khí quyển của trái đất.

Vào ngày 31 tháng 12, trong đêm giao thừa, một hiện tượng bất thường có thể được quan sát thấy ở phía nam của bầu trời, không cao so với đường chân trời. Ở trung tâm là một đĩa mặt trời và ở hai bên là hai đĩa khác, và phía trên chúng là một vầng hào quang cầu vồng. Đó là một cảnh rất đẹp và mê hoặc. Nó ngay lập tức trở nên thú vị rằng nó là gì, nó được hình thành như thế nào, tại sao và những hiện tượng nào khác có thể xảy ra trong khí quyển? Hiện tượng khí quyển bất thường này đã hình thành nền tảng cho công việc của tôi.

Bầu khí quyển của Trái đất như một hệ thống quang học

Hành tinh của chúng ta được bao quanh bởi một lớp vỏ khí, mà chúng ta gọi là bầu khí quyển. Sở hữu mật độ lớn nhất trên bề mặt trái đất và dần trở nên hiếm khi nó tăng lên, nó đạt tới độ dày hơn một trăm km. Và đây không phải là môi trường khí đông lạnh với dữ liệu vật lý đồng nhất. Ngược lại, bầu khí quyển của Trái đất chuyển động không ngừng. Dưới tầm ảnh hưởng các yếu tố khác nhau, các lớp của nó trộn lẫn, thay đổi mật độ, nhiệt độ, độ trong suốt, di chuyển quãng đường dài với tốc độ khác nhau.

Đối với các tia sáng đến từ Mặt trời hoặc các thiên thể khác, bầu khí quyển của trái đất là một loại hệ thống quang học với các cài đặt thay đổi liên tục. Theo cách của chúng, nó phản xạ một phần ánh sáng, tán xạ nó, đi qua toàn bộ độ dày của khí quyển, cung cấp ánh sáng cho bề mặt trái đất, trong những điều kiện nhất định, phân hủy nó thành các thành phần và bẻ cong đường đi của tia, do đó gây ra các hiện tượng khí quyển khác nhau. Những màu sắc khác thường nhất trong số đó là hoàng hôn, cầu vồng, ánh sáng phương Bắc, ảo ảnh, quầng sáng mặt trời và mặt trăng, và nhiều hơn nữa.

Các loại hiện tượng quang học

Có nhiều loại hiện tượng quang học. Hãy xem xét một số trong số họ.

hào quang

(từ người Hy Lạpχαλοσ - "vòng tròn", "đĩa"; cũng hào quang, vầng hào quang, quầng) là hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng trong các tinh thể băng của các đám mây tầng trên. Chúng là những vòng tròn ánh sáng hoặc cầu vồng xung quanh Mặt trời hoặc Mặt trăng, ngăn cách với vùng sáng bởi một khoảng tối. Halos thường được quan sát trước các cơn lốc xoáy và do đó có thể là một dấu hiệu cho thấy cách tiếp cận của chúng. Đôi khi cũng có thể quan sát thấy quầng sáng mặt trăng.

Xuất hiện trong không khí khi các giọt nước đóng băng, các tinh thể băng thường có một trong ba dạng sáu cạnh. lăng kính đều(Hình 1 A): lăng trụ trong đó chiều dài rất lớn so với tiết diện của chúng; đây là những kim băng nổi tiếng, vào những ngày đông lạnh giá, bay lơ lửng thành khối ở những tầng thấp nhất của khí quyển.

A B C.

(hình 1)

Rơi tự do trong không khí, những chiếc kim như vậy nằm thẳng đứng với trục dài của chúng. Các mặt phẳng của những tinh thể này, quay tròn, dần dần đi xuống mặt đất, được định hướng song song với bề mặt hầu hết thời gian. Vào lúc bình minh hoặc hoàng hôn, đường ngắm của người quan sát có thể đi qua chính mặt phẳng này, và mỗi tinh thể có thể dẫn như một thấu kính thu nhỏ khúc xạ ánh sáng mặt trời.

Trong một loại lăng trụ khác, chiều cao rất nhỏ so với tiết diện; sau đó thu được các tấm phẳng sáu cạnh (Hình 1B.). Đôi khi, cuối cùng, các tinh thể băng có dạng một lăng kính, tiết diện của nó là một ngôi sao sáu chùm (Hình 1 C.). Rơi xuống các tinh thể băng, một tia sáng, tùy thuộc vào loại tinh thể và vị trí của nó so với tia, có thể truyền trực tiếp qua nó mà không bị khúc xạ, hoặc các tia không chỉ phải trải qua khúc xạ mà còn toàn bộ dòng tổng các phản xạ bên trong. Tất nhiên, trong thực tế, rất hiếm khi quan sát được một hiện tượng, tất cả các phần của chúng đều sáng như nhau và có thể nhìn thấy rõ ràng: thường một phần hoặc một phần khác của nó được phát triển sáng hơn và đặc trưng hơn, phần còn lại hoặc là quan sát rất yếu, hoặc thậm chí vắng mặt.

Một vòng tròn thông thường hay vầng hào quang nhỏ là một vòng tròn rực rỡ bao quanh điểm sáng, bán kính của nó là khoảng 22 °. Nó có màu hơi đỏ ở bên trong, sau đó có thể nhìn thấy màu vàng một cách mờ nhạt, sau đó màu sắc chuyển thành màu trắng và dần dần hợp nhất với tông màu xanh chung của bầu trời.Không gianbên trong vòng tròn có vẻ tương đối tối; đường viền bên trong của vòng tròn được phân định rõ ràng. Vòng tròn này được hình thành do sự khúc xạ của ánh sáng trong các kim băng, chúng được di chuyển đến các vị trí khác nhau trong không khí. Góc làm lệch ít nhất của các tia trong lăng kính băng là khoảng 22 °, để tất cả các tia đi qua tinh thể phải lệch ít nhất 22 ° so với nguồn sáng; do đó bóng tối của không gian bên trong. Màu đỏ, vì ít khúc xạ nhất, cũng sẽ xuất hiện ít bị lệch nhất so với độ chói; tiếp theo là màu vàng; phần còn lại của các tia, trộn lẫn với nhau, sẽ tạo ra ấn tượng màu trắng. Ít phổ biến hơn là một vầng hào quang có bán kính góc 46 °, nằm đồng tâm xung quanh vầng hào quang 22 độ. Mặt trong của nó cũng có màu hơi đỏ. Lý do cho điều này cũng là sự khúc xạ ánh sáng, xảy ra trong trường hợp này ở các kim băng đối diện với chất phát quang ở các góc 90 °; hình tròn này thường nhạt màu hơn hình tròn nhỏ, nhưng màu sắc trong đó phân tách rõ ràng hơn. Chiều rộng vòng của một vầng hào quang như vậy vượt quá 2,5 độ. Cả quầng sáng 46 độ và 22 độ đều có xu hướng sáng nhất ở phía trên và phần dưới Nhẫn. Quầng sáng 90 độ hiếm là một vòng sáng mờ, gần như không màu, có tâm chung với hai quầng còn lại. Nếu nó có màu, nó có một màu đỏ ở bên ngoài của chiếc nhẫn. Cơ chế về nguồn gốc của loại vầng hào quang này vẫn chưa được làm sáng tỏ đầy đủ.

Bạn có thể thường xuyên quan sát quầng mặt trăng.Đây là một cảnh tượng khá phổ biến và xảy ra nếu bầu trời được bao phủ bởi những đám mây mỏng cao với hàng triệu tinh thể băng nhỏ. Mỗi tinh thể băng đóng vai trò như một lăng kính thu nhỏ. Hầu hết các tinh thể có dạng hình lục giác kéo dài. Ánh sáng đi qua một mặt trước của tinh thể như vậy và thoát ra qua mặt đối diện với góc khúc xạ 22º .

Quan sát đèn đường vào mùa đông, bạn có thể thấy vầng hào quang được tạo ra bởi ánh sáng của chúng, tất nhiên, trong một số điều kiện nhất định, cụ thể là trong không khí băng giá bão hòa với các tinh thể băng hoặc bông tuyết. Nhân tiện, một vầng hào quang từ Mặt trời dưới dạng một cột sáng lớn cũng có thể xuất hiện khi tuyết rơi. Có những ngày trong mùa đông, những bông tuyết dường như lơ lửng trong không khí, và ánh sáng mặt trời chiếu xuyên qua những đám mây rời rạc. Trên nền của bình minh buổi tối, cây cột này đôi khi trông hơi đỏ - giống như phản chiếu của một ngọn lửa ở xa. Trong quá khứ, một hiện tượng hoàn toàn vô hại như chúng ta thấy đã làm kinh hoàng những người mê tín.

Có thể để nhìn thấy một vầng hào quang như vậy: một vòng sáng màu óng ánh xung quanh Mặt trời. Vòng tròn thẳng đứng này xảy ra khi có nhiều tinh thể băng hình lục giác trong khí quyển, chúng không phản xạ mà khúc xạ các tia sáng mặt trời giống như một lăng kính thủy tinh. Trong trường hợp này, tất nhiên, hầu hết các tia bị phân tán và không đến được mắt của chúng ta. Nhưng một số phần của chúng, khi đi qua những lăng kính này trong không khí và bị khúc xạ, chạm tới chúng ta, vì vậy chúng ta thấy một vòng tròn cầu vồng xung quanh Mặt trời. Bán kính của nó là khoảng hai mươi hai độ. Đôi khi nhiều hơn - ở bốn mươi sáu độ.

Người ta nhận thấy rằng vòng tròn hào quang luôn sáng hơn ở các phía. Điều này là do hai quầng sáng giao nhau ở đây - dọc và ngang. Và mặt trời giả được hình thành thường xuyên nhất ở giao lộ. Những điều kiện thuận lợi nhất cho sự xuất hiện của Mặt trời giả được hình thành khi Mặt trời không ở trên cao so với đường chân trời và một phần của vòng tròn thẳng đứng không còn được nhìn thấy đối với chúng ta.

Những loại tinh thể nào tham gia vào "màn trình diễn" này?

Câu trả lời cho câu hỏi đã được đưa ra bởi các thí nghiệm đặc biệt. Hóa ra các Mặt trời giả xuất hiện do các tinh thể băng hình lục giác, có hình dạng giống ... móng tay. Chúng lơ lửng theo phương thẳng đứng trong không khí, khúc xạ ánh sáng với mặt bên của chúng.

"Mặt trời" thứ ba xuất hiện khi chỉ nhìn thấy một phần trên của vòng tròn hào quang phía trên mặt trời thực. Đôi khi nó là một đoạn của một vòng cung, đôi khi là một điểm sáng có hình dạng không xác định. Đôi khi Mặt trời giả không thua kém về độ sáng so với Mặt trời. Quan sát chúng, các nhà biên niên sử cổ đại đã viết về ba mặt trời, về những cái đầu rực lửa bị cắt rời, v.v.

Liên quan đến hiện tượng này, một sự thật kỳ lạ đã được ghi lại trong lịch sử nhân loại. Năm 1551, thành phố Magdeburg của Đức bị bao vây bởi quân đội của vua Tây Ban Nha Charles V. Những người bảo vệ thành phố đã giữ vững, cuộc bao vây đã kéo dài hơn một năm. Cuối cùng, vị vua cáu kỉnh ban lệnh chuẩn bị cho một cuộc tấn công quyết định. Nhưng sau đó một điều chưa từng có đã xảy ra: vài giờ trước cuộc tấn công, ba mặt trời đã chiếu sáng thành phố bị bao vây. Vị vua vô cùng sợ hãi quyết định rằng thiên đường đang bảo vệ Magdeburg và ra lệnh dỡ bỏ cuộc bao vây.

cầu vồng - Đây là hiện tượng quang học xảy ra trong khí quyển và có dạng một vòng cung nhiều màu trong dây dẫn.

Trong các ý tưởng tôn giáo của các dân tộc thời cổ đại, cầu vồng được coi là cầu nối giữa trái đất và bầu trời. Trong thần thoại Greco-La Mã, thậm chí cả nữ thần cầu vồng đặc biệt, Irida, cũng được biết đến. Hai nhà khoa học Hy Lạp Anaximenes và Anaxagoras tin rằng cầu vồng được hình thành do sự phản chiếu của Mặt trời trong một đám mây đen. Aristotle đã đưa ra những ý tưởng về cầu vồng trong một phần đặc biệt của Khí tượng học của ông. Ông tin rằng cầu vồng xuất hiện do sự phản xạ của ánh sáng, nhưng không chỉ từ toàn bộ đám mây, mà từ những giọt của nó.

Năm 1637, nhà triết học và nhà khoa học nổi tiếng người Pháp Descartes đã đưa ra một lý thuyết toán học về cầu vồng dựa trên sự khúc xạ ánh sáng. Sau đó, lý thuyết này được Newton bổ sung trên cơ sở các thí nghiệm của ông về sự phân hủy ánh sáng thành màu sắc bằng lăng kính. Lý thuyết của Descartes, được bổ sung bởi Newton, không thể giải thích sự tồn tại đồng thời của một số cầu vồng, độ rộng khác nhau của chúng, sự vắng mặt bắt buộc của một số màu nhất định trong dải màu, ảnh hưởng của kích thước đám mây giảm xuống vẻ bề ngoài hiện tượng. Lý thuyết chính xác về cầu vồng dựa trên khái niệm nhiễu xạ ánh sáng được đưa ra vào năm 1836 bởi nhà thiên văn học người Anh D. Erie. Xem xét màn che mưa như một cấu trúc không gian cung cấp sự xuất hiện của nhiễu xạ, Airy đã giải thích tất cả các đặc điểm của cầu vồng. Lý thuyết của ông vẫn giữ được đầy đủ ý nghĩa của nó đối với thời đại của chúng ta.

Cầu vồng là một hiện tượng quang học xảy ra trong khí quyển và có dạng một vòng cung nhiều màu trên vòm trời. Nó được quan sát thấy trong những trường hợp đó khi tia nắng chiếu vào bức màn mưa, nằm ở phía đối diện của bầu trời với Mặt trời. Tâm của cung cầu vồng nằm theo hướng của một đường thẳng đi qua đĩa mặt trời (ngay cả khi bị mây che khuất khỏi tầm quan sát) và mắt của người quan sát, tức là mắt của người quan sát. tại một điểm đối diện với mặt trời. Cung của cầu vồng là một phần của đường tròn ngoại tiếp điểm này với bán kính 42 ° 30 "(tính theo góc).

Sự sắp xếp thú vị của màu sắc trong cầu vồng. Nó luôn luôn không đổi. Màu đỏ của cầu vồng chính nằm ở mép trên của nó, màu tím - ở mép dưới. Giữa các màu cực đoan này, các màu còn lại nối tiếp nhau theo trình tự như trong quang phổ mặt trời. Về nguyên tắc, cầu vồng không bao giờ chứa tất cả các màu của quang phổ. Thông thường, các màu xanh lam, xanh lam đậm và đỏ thuần bão hòa không có hoặc thể hiện yếu trong đó. Với sự gia tăng kích thước của các giọt mưa, các dải màu của cầu vồng thu hẹp lại và bản thân các màu sắc trở nên bão hòa hơn. Tông màu xanh lá cây chiếm ưu thế trong hiện tượng này thường cho thấy sự chuyển tiếp sau đó sang thời tiết tốt. Hình ảnh tổng thể về màu sắc của cầu vồng bị mờ, vì nó được tạo thành bởi một nguồn sáng mở rộng.

Với việc tái tạo nhân tạo hiện tượng này trong phòng thí nghiệm, người ta có thể thu được tới 19 cầu vồng. Có thể quan sát thấy các cầu vồng bổ sung phía trên hồ chứa, nằm không đồng tâm so với nhau. Đối với một trong số họ, nguồn ánh sáng là Mặt trời, đối với nguồn khác - sự phản chiếu của nó từ mặt nước. Trong điều kiện này, cầu vồng nằm "lộn ngược" cũng có thể được tìm thấy. Vào ban đêm, dưới ánh trăng và thời tiết sương mù trên núi và trên bờ biển, bạn có thể quan sát cầu vồng trắng. Loại cầu vồng này cũng có thể xuất hiện khi ánh sáng mặt trời tiếp xúc với sương mù. Nó có hình dạng của một vòng cung màu trắng rực rỡ, bên ngoài nó được sơn màu vàng nhạt và màu đỏ cam, và từ bên trong - màu xanh tím. Cầu vồng không chỉ được quan sát trên màn mưa. Ở quy mô nhỏ hơn, nó có thể được nhìn thấy trên những giọt nước gần thác nước, đài phun nước và khi lướt sóng. Đồng thời, không chỉ Mặt trời và Mặt trăng, mà đèn rọi cũng có thể đóng vai trò như một nguồn sáng.

Đèn cực - sự phát sáng (phát quang) của phần trên bầu khí quyển của một hành tinh có từ quyển do sự tương tác của nó với các hạt tích điện của gió mặt trời. Trong hầu hết các trường hợp, cực quang có màu xanh lục hoặc xanh lục lam, thỉnh thoảng có các mảng hoặc viền màu hồng hoặc đỏ. Cực quang được quan sát thấy ở hai dạng chính - dưới dạng dải băng và ở dạng các đốm giống như đám mây. Những tia sáng chói lọi cường độ cao thường kèm theo những âm thanh giống như tiếng ồn, tiếng nổ lách tách. Cực quang gây ra những thay đổi mạnh mẽ trong tầng điện ly, do đó ảnh hưởng đến các điều kiện vô tuyến. Trong hầu hết các trường hợp, liên lạc vô tuyến giảm đi đáng kể. Có sự can thiệp mạnh và đôi khi mất hoàn toàn khả năng thu sóng.

Mirage - bất kỳ ai trong chúng ta đã nhìn thấy đơn giản nhất. Ví dụ, khi lái xe trên một con đường lát đá nóng, phía trước nó trông giống như một mặt nước. Và điều này đã không gây ngạc nhiên cho bất kỳ ai trong một thời gian dài, bởi vì ảo ảnh không gì khác hơn là một hiện tượng quang học trong khí quyển, do đó hình ảnh của các vật thể xuất hiện trong vùng hiển thị, trong điều kiện bình thường bị che khuất khỏi tầm quan sát. Điều này xảy ra do ánh sáng bị khúc xạ khi đi qua các lớp không khí có mật độ khác nhau. Trong trường hợp này, các vật thể ở xa có thể bị nâng lên hoặc hạ xuống so với vị trí thực của chúng, và cũng có thể bị bóp méo và có hình dạng bất thường, tuyệt đẹp.

Ghosts of the Brocken - ở một số vùng trên địa cầu, khi bóng của một người quan sát trên đồi lúc bình minh hoặc hoàng hôn buông xuống sau lưng anh ta trên những đám mây nằm ở một khoảng cách ngắn, một hiệu ứng nổi bật được tiết lộ: bóng có kích thước khổng lồ. Điều này là do sự phản xạ và khúc xạ của ánh sáng bởi những giọt nước nhỏ nhất trong sương mù. Hiện tượng được mô tả được đặt theo tên của đỉnh núi Harz ở Đức.

Ngọn lửa của thánh Elmo- Chổi phát sáng màu xanh lam nhạt hoặc màu tím có chiều dài từ 30 cm đến 1 m trở lên, thường gắn trên đỉnh cột buồm hoặc đầu bến tàu trên biển. Đôi khi có vẻ như toàn bộ giàn khoan của con tàu được bao phủ bởi phốt pho và phát sáng. Đám cháy của Elmo đôi khi xuất hiện trên các đỉnh núi, cũng như trên các chóp và các góc nhọn của các tòa nhà cao tầng. Hiện tượng này là sự phóng điện từ chổi than ở các đầu dây dẫn điện, khi cường độ điện trường tăng lên rất nhiều trong bầu không khí xung quanh chúng.

Sự kết luận

Bản chất vật lý của ánh sáng đã khiến con người quan tâm từ thời xa xưa. Nhưng trước khi được thành lập cái nhìn hiện đại về bản chất của ánh sáng và chùm ánh sáng đã được tìm thấy ứng dụng của nó trong đời sống con người, nhiều hiện tượng quang học xảy ra ở khắp mọi nơi trong bầu khí quyển của Trái đất, từ cầu vồng nổi tiếng đến các ảo ảnh tuần hoàn phức tạp, đã được xác định, mô tả, chứng minh một cách khoa học và đã được xác nhận bằng thực nghiệm. Nhưng, bất chấp điều này, trò chơi ánh sáng kỳ quái vẫn luôn thu hút và vẫn thu hút một người. Không phải chiêm ngưỡng vầng hào quang mùa đông, cũng không phải hoàng hôn rực rỡ, cũng không phải dải đèn phía Bắc rộng nửa bầu trời, cũng không phải con đường sáng trăng khiêm tốn trên mặt nước khiến ai đó không khỏi thờ ơ. Một chùm ánh sáng, đi qua bầu khí quyển của hành tinh chúng ta, không chỉ chiếu sáng nó mà còn mang lại cho nó một diện mạo độc đáo, làm cho nó trở nên đẹp đẽ.

Tất nhiên, nhiều hiện tượng quang học hơn xảy ra trong bầu khí quyển của hành tinh chúng ta, được thảo luận trong tác phẩm này. Trong số đó, có cả những điều đã được chúng ta biết đến và đã được giải quyết bởi các nhà khoa học, và những người vẫn đang chờ đợi những người khám phá ra chúng. Và chúng ta chỉ có thể hy vọng rằng, theo thời gian, chúng ta sẽ chứng kiến ​​ngày càng nhiều khám phá mới trong lĩnh vực hiện tượng khí quyển quang học, cho thấy tính linh hoạt của một chùm ánh sáng thông thường.

Văn chương

Bludov M.I. "Hội thoại về Vật lý, Phần II" - M .: Giáo dục, 1985

Bulat V.L. "Các hiện tượng quang học trong tự nhiên" - M .: Giáo dục, 1974

Gershenzon E.M., Malov N.N., Mansurov A.N. "Khóa học Vật lý đại cương"- M.: Khai sáng, 1988

Korolev F.A. "Khóa học vật lý" M., "Khai sáng" 1988

Myakishev G.Ya. Bukhovtsev B.B. "Vật lý 10 - M .: Giáo dục, 1987

Tarasov L.V. "Vật lý trong tự nhiên" - M .: Giáo dục, 1988

Tarasov L.V. "Vật lý trong tự nhiên"- M.: Khai sáng, 1988

Trubnikov P.R. Pokusaev N.V. "Quang học và Khí quyển - St.Petersburg: Sự khai sáng, 2002

Shakhmaev N.M. Chodiev D.Sh. "Vật lý 11 - M .: Giáo dục, 1991

tài nguyên Internet

Đăng kí

Hình dạng của vòng cung, độ sáng của màu sắc, độ rộng của các sọc phụ thuộc vào kích thước của các giọt nước và số lượng của chúng. Những giọt lớn tạo ra một cầu vồng hẹp hơn, với màu sắc nổi bật rõ rệt, những giọt nhỏ tạo ra một vòng cung mờ, mờ và thậm chí là màu trắng.

Một trong những hiện tượng quang học đẹp nhất của tự nhiên là cực quang borealis.

Hồ, hoặc mirage thấp hơn - phổ biến nhất

ảo ảnh, một hiện tượng tự nhiên nổi tiếng từ lâu ...

bức ảnh, bóng ma của Brocken, bóng của ngọn núi, được quan sát trên nền của những đám mây buổi tối:

Vầng hào quang là một trong những hiện tượng đẹp đẽ và khác thường của tự nhiên.

Bầu khí quyển của hành tinh chúng ta là một hệ thống quang học khá thú vị, chiết suất giảm theo độ cao do mật độ không khí giảm. Bằng cách này, khí quyển của Trái đất có thể được coi là một "thấu kính" có kích thước khổng lồ, lặp lại hình dạng của Trái đất và có chiết suất thay đổi đơn điệu.

Hoàn cảnh này làm phát sinh toàn bộ một số hiện tượng quang học trong khí quyển do hiện tượng khúc xạ (khúc xạ) và phản xạ (phản xạ) các tia trong nó.

Chúng ta hãy xem xét một số hiện tượng quang học quan trọng nhất trong khí quyển.

khúc xạ khí quyển

khúc xạ khí quyển- hiện tượng độ cong tia sáng khi ánh sáng đi qua bầu khí quyển.

Theo chiều cao, mật độ không khí (và do đó chiết suất) giảm. Hãy tưởng tượng rằng bầu khí quyển bao gồm các lớp nằm ngang đồng nhất về mặt quang học, chiết suất trong đó thay đổi theo từng lớp (Hình. 299).

Cơm. 299. Sự thay đổi chiết suất trong khí quyển Trái đất

Khi một chùm ánh sáng truyền trong một hệ thống như vậy, theo quy luật khúc xạ, nó sẽ "ép" vào phương vuông góc với ranh giới lớp. Nhưng mật độ của khí quyển không giảm theo bước nhảy mà liên tục, dẫn đến chùm tia có độ cong và chuyển động quay theo một góc α khi đi qua khí quyển.

Kết quả của sự khúc xạ khí quyển, chúng ta nhìn thấy Mặt trăng, Mặt trời và các ngôi sao khác cao hơn một chút so với vị trí thực tế của chúng.

Vì lý do tương tự, thời gian trong ngày tăng lên (theo vĩ độ của chúng ta là 10-12 phút), các đĩa của Mặt trăng và Mặt trời gần đường chân trời bị nén lại. Điều thú vị là góc khúc xạ cực đại là 35 "(đối với các vật thể gần đường chân trời), vượt quá kích thước góc biểu kiến ​​của Mặt trời (32").

Từ thực tế này, nó như sau: tại thời điểm khi chúng ta thấy rằng mép dưới của ngôi sao chạm vào đường chân trời, trên thực tế, đĩa mặt trời đã ở dưới đường chân trời (Hình 300).

Cơm. 300. Sự khúc xạ của các tia lúc hoàng hôn trong khí quyển

những ngôi sao lấp lánh

những ngôi sao lấp lánh cũng liên quan đến hiện tượng khúc xạ ánh sáng thiên văn. Từ lâu, người ta đã nhận thấy rằng sự lấp lánh dễ nhận thấy nhất ở những ngôi sao gần đường chân trời. Các dòng không khí trong bầu khí quyển thay đổi mật độ của không khí theo thời gian, dẫn đến hiện tượng thiên thể lấp lánh rõ ràng. Các phi hành gia trên quỹ đạo không quan sát thấy bất kỳ hiện tượng nhấp nháy nào.

Mirages

Ở các vùng sa mạc hoặc thảo nguyên nóng và ở các vùng cực, sự nóng lên hoặc làm lạnh mạnh của không khí gần bề mặt trái đất dẫn đến sự xuất hiện mirages: do độ cong của tia sáng, các vật thể thực sự nằm ở phía xa đường chân trời trở nên có thể nhìn thấy và có vẻ gần.

Đôi khi hiện tượng này được gọi là khúc xạ trên cạn. Sự xuất hiện của mirages được giải thích là do sự phụ thuộc của chiết suất của không khí vào nhiệt độ. Có những mirage thấp kém và vượt trội.

mirages thấp kém có thể được nhìn thấy vào một ngày hè nóng nực trên một con đường nhựa được sưởi ấm tốt: đối với chúng tôi dường như có những vũng nước phía trước, nhưng thực tế không phải vậy. TẠI trường hợp này chúng ta coi "vũng nước" là sự phản xạ tia từ các lớp không khí được làm nóng không đồng đều nằm trong vùng lân cận của nhựa đường "nóng".

mirages cao cấp khác nhau về sự đa dạng đáng kể: trong một số trường hợp, chúng cho hình ảnh trực tiếp (Hình. 301, a), trong những trường hợp khác - ngược (Hình. 301, b), chúng có thể gấp đôi và thậm chí gấp ba. Những đặc điểm này có liên quan đến sự phụ thuộc khác nhau của nhiệt độ không khí và chỉ số khúc xạ vào độ cao.

Cơm. 301. Hình thành ảo ảnh: a - ảo ảnh trực tiếp; b - ảo ảnh ngược

cầu vồng

Lượng mưa trong khí quyển dẫn đến sự xuất hiện của các hiện tượng quang học ngoạn mục trong khí quyển. Vì vậy, trong cơn mưa, giáo dục là một cảnh tượng tuyệt vời và khó quên. cầu vồng, được giải thích bằng hiện tượng khúc xạ khác nhau (tán sắc) và phản xạ ánh sáng mặt trời trên các giọt nhỏ nhất trong khí quyển (Hình 302).

Cơm. 302. Sự hình thành cầu vồng

Trong những trường hợp đặc biệt thành công, chúng ta có thể nhìn thấy nhiều cầu vồng cùng một lúc, thứ tự của các màu trong đó nghịch đảo lẫn nhau.

Chùm ánh sáng liên quan đến sự hình thành cầu vồng trải qua hai lần khúc xạ và nhiều lần phản xạ trong mỗi hạt mưa. Trong trường hợp này, phần nào đơn giản hóa cơ chế hình thành cầu vồng, chúng ta có thể nói rằng những giọt mưa hình cầu đóng vai trò của một lăng kính trong thí nghiệm của Newton về sự phân hủy ánh sáng thành quang phổ.

Do tính đối xứng không gian, cầu vồng có thể nhìn thấy dưới dạng hình bán nguyệt với góc mở khoảng 42 °, trong khi người quan sát (Hình 303) phải ở giữa Mặt trời và các hạt mưa, quay lưng về phía Mặt trời.

Sự đa dạng của màu sắc trong khí quyển được giải thích bởi các mẫu tán xạ ánh sáng trên các hạt có kích thước khác nhau. Do màu xanh lam bị phân tán nhiều hơn màu đỏ nên vào ban ngày, khi Mặt trời ở trên cao so với đường chân trời, chúng ta thấy bầu trời có màu xanh lam. Vì lý do tương tự, ở gần đường chân trời (lúc hoàng hôn hoặc mặt trời mọc), Mặt trời trở nên đỏ và không sáng như ở thiên đỉnh. Sự xuất hiện của các đám mây màu cũng liên quan đến sự tán xạ ánh sáng của các hạt có kích thước khác nhau trong đám mây.

Văn chương

Zhilko, V.V. Vật lý: sách giáo khoa. phụ cấp cho năm học lớp 11. giáo dục phổ thông các tổ chức bằng tiếng Nga. lang. đào tạo với thời hạn 12 năm học (cơ bản và nâng cao) / V.V. Zhilko, L.G. Markovich. - Minsk: Nar. Asveta, 2008. - S. 334-337.

Giới thiệu.

Trong khuôn khổ các phương pháp tiếp cận truyền thống, một số hiện tượng quang học dị thường trong không gian chu vi vẫn chưa được giải thích. Chúng tôi sẽ lưu ý một vài trong số những điều khét tiếng nhất trong số đó - các liên kết đến lời khai của chúng được đưa ra bên dưới. Thứ nhất, đây là hiện tượng mất màu: vật thể được quan sát không trong màu sắc tự nhiên, và trên thực tế, có màu xám. Thứ hai, đây là hiện tượng tán xạ ngược ánh sáng: ở bất kỳ góc độ nào ánh sáng rơi trên bề mặt tán xạ, phần lớn ánh sáng phản xạ đi tới hướng ngược lạiánh sáng đến từ đâu.

Chúng tôi tin rằng lý do của những hiện tượng kỳ thú này là do tổ chức đặc biệt của lực hấp dẫn Mặt Trăng - theo một nguyên lý khác với lực hấp dẫn của các hành tinh. Lực hấp dẫn của hành tinh, theo thuật ngữ của chúng ta, là do một phễu tần số hành tinh. Trong thể tích của vật thử tự do, mặt cắt cục bộ của độ dốc tần số đặt trực tiếp gradient của năng lượng riêng của các hạt vật chất, tạo ra tác dụng lực không được hỗ trợ lên vật thể. Không có dấu hiệu nào cho thấy sự hiện diện của phễu tần số mặt trăng. Chúng tôi đã trình bày một mô hình về tổ chức của lực hấp dẫn mặt trăng - thông qua việc áp đặt, trên khu vực cục bộ của độ dốc tần số của trái đất, của các dao động cụ thể của "không gian quán tính" trong vùng chu vi. Ở trong "không gian không ổn định", vật thể thử nghiệm, về thể tích của nó, có một gradient của vận tốc tuyệt đối cục bộ - và do đó, thông qua dịch chuyển Doppler bậc hai mức lượng tử năng lượng, cũng có một gradient năng lượng, tức là, một lần nữa, nó chịu một hiệu ứng lực không được hỗ trợ.

Các dao động của "không gian quán tính" có ảnh hưởng kép đến các hiện tượng quang học. Đầu tiên, những rung động này ảnh hưởng đến các phân tử, tức là trên các thiết bị phát và hấp thụ ánh sáng - tại sao quang phổ phát xạ và hấp thụ của chúng thay đổi. Thứ hai, Vận tốc pha như chúng ta tin, ánh sáng bị ràng buộc, theo nghĩa cục bộ-tuyệt đối, với một phần cục bộ của "không gian quán tính", do đó các dao động của nó ảnh hưởng đến quá trình truyền ánh sáng.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đưa ra một mô hình tinh chỉnh của "không gian không ổn định" vòng tròn và giải thích nguồn gốc của những hiện tượng quang học dị thường này.

Mô hình tinh tế của "không gian không ổn định".

Một mô hình ban đầu của "không gian không ổn định" vòng tròn được thiết lập trong. Cần lưu ý rằng những chuyến bay đầu tiên của các tàu vũ trụ của Liên Xô và Mỹ lên Mặt trăng cho thấy lực hấp dẫn của nó chỉ hoạt động trong một vùng gần Mặt trăng nhỏ, lên đến khoảng 10.000 km từ bề mặt của Mặt trăng - và do đó, không đến Trái đất xa. Do đó, Trái đất không có phản ứng động với Mặt trăng: trái với niềm tin phổ biến, Trái đất không áp dụng, trong lần đối đầu với Mặt trăng, gần "khối tâm" chung của chúng - và trái với một quan niệm sai lầm phổ biến khác, lực hấp dẫn của Mặt trăng không liên quan gì đến thủy triều trong đại dương.

Theo mô hình, trong vùng trọng lực của mặt trăng, các dao động điều hòa của "không gian quán tính" được thiết lập, hoàn toàn bằng phần mềm, theo các hướng dọc theo phương thẳng đứng của mặt trăng địa phương. Đối với những dao động xuyên tâm này, các giá trị biên độ của vận tốc và độ dịch chuyển tuyến tính tương đương giảm khi khoảng cách từ tâm tăng lên, và tại ranh giới của vùng trọng lực Mặt Trăng, chúng thực tế trở thành không. Nếu mô phỏng lực hấp dẫn đối xứng cầu, tuân theo định luật nghịch đảo bình phương thì sự phụ thuộc của biên độ vận tốc V dao động từ độ dài của vectơ bán kính r có

ở đâu K\ u003d 4,9 × 10 12 m 3 / s 2 - thông số hấp dẫn của Mặt trăng, r max là bán kính của ranh giới của vùng trọng lực mặt trăng. Nếu chúng ta thay thế vào (1) các giá trị của bán kính trung bình của Mặt trăng r L = 1738 km, và cả r max = 11738 km, thì với biên độ của vận tốc dao động của "vùng không gian bất động" trên bề mặt Mặt trăng, ta nhận được V(r L) “3,10 km / s. Nếu chúng ta giả định rằng trên bề mặt của Mặt trăng, biên độ của các chuyển vị thẳng tương đương là d(r A) = 5 μm, thì đối với tần số dao động, mà chúng ta giả sử là như nhau trong toàn bộ vùng hấp dẫn của mặt trăng, chúng ta thu được V(r L) / 2p d(r L) »100 MHz. Tất nhiên, những con số này chỉ mang tính chất biểu thị.

Sự cải tiến quan trọng của mô hình "không gian không ổn định" đường tròn được kết nối với câu hỏi về các giai đoạn của dao động xuyên tâm của "nền quán tính". Trước đây, chúng tôi tin rằng khu vực trọng lực của Mặt Trăng được chia thành các phần hướng tâm, trong đó các giai đoạn của dao động xuyên tâm được tổ chức "theo mô hình bàn cờ." Tuy nhiên, giờ đây, việc tổ chức các pha của dao động xuyên tâm như vậy đối với chúng ta dường như là phức tạp một cách phi lý và hoàn toàn không cần thiết. Sự dịch chuyển xuyên tâm của "không gian quán tính" có thể xảy ra đồng bộ trong toàn bộ vùng trọng lực của Mặt Trăng: "tất cả cùng từ trung tâm - tất cả cùng hướng về trung tâm." Với các rung động đồng bộ toàn cầu như vậy, "không gian không ổn định" sẽ giao tiếp gia tốc hướng tâm một cơ thể tự do không tệ hơn theo mô hình và việc tổ chức các dao động đồng bộ trên toàn cầu theo chương trình dễ dàng hơn không thể so sánh được.

Sự lan truyền của ánh sáng trong một "không gian không ổn định" rung động có những đặc điểm cơ bản, vì các điều kiện mà Bộ điều hướng chuyển giao năng lượng lượng tử hoạt động là không bình thường ở đây. Đây là một chương trình mà đối với từng nguyên tử bị kích thích sẽ tìm kiếm nguyên tử nhận mà năng lượng kích thích sẽ được chuyển đến. Hiệu ứng lan truyền ánh sáng, bao gồm hiện tượng sóng, được xác định bởi các thuật toán tính toán mà Bộ điều hướng thực hiện - xác định nguyên tử nhận, mà xác suất chuyển giao năng lượng lượng tử là tối đa. Các thuật toán Navigator này được mô tả trong. Bây giờ, điều quan trọng đối với chúng tôi là tốc độ của các sóng tìm kiếm, mà Bộ điều hướng quét không gian một cách thông tin, bằng với tốc độ ánh sáng và được gắn, theo nghĩa cục bộ-tuyệt đối, với phần cục bộ của "không gian quán tính ". Do đó, các rung động của "không gian quán tính" ảnh hưởng đến chuyển động của các sóng tìm kiếm của Navigator. Với sự định hướng của những dao động này dọc theo phương thẳng đứng của mặt trăng cục bộ, chùm sáng ngang cục bộ sẽ chuyển động không theo đường thẳng mà theo hình sin - với chu kỳ được xác định bởi tần số rung. Ở tần số 100 MHz (xem ở trên), chu kỳ của hình sin sẽ là khoảng 3 m. Trong trường hợp này, sự lan truyền góc theo phương thẳng đứng của các hướng chuyển động của chùm tia có thể được ước tính thông qua tỷ số giữa biên độ của vận tốc dao động với tốc độ ánh sáng - gần bề mặt của Mặt trăng, sự lan truyền này sẽ xấp xỉ một giây cung.

Theo chúng tôi, tính toán cho sự lan truyền theo phương thẳng đứng theo hướng chuyển động của chùm ánh sáng đi gần bề mặt Mặt Trăng, theo chúng tôi, có thể dễ dàng giải thích các hiệu ứng quang học sau đây. Đầu tiên, nó là không thể dự đoán sự xuất hiện và thời gian huyền bí của các ngôi sao bởi Mặt trăng với độ chính xác đến mức nhiều hiện tượng thiên thể khác được dự đoán». Thứ hai, đây là sự giảm chất lượng của hình ảnh bề mặt Mặt trăng gần các cạnh của đĩa (ví dụ: xem ảnh trong). Việc làm mờ ở các cạnh của đĩa mặt trăng sẽ không có gì đáng ngạc nhiên nếu mặt trăng có bầu khí quyển - nhưng điều đó không xảy ra. Cả hai tác động này đều chưa tìm được lời giải thích hợp lý trong khuôn khổ các cách tiếp cận truyền thống.

Hiện tượng mất màu trong "không gian không ổn định" vòng tròn.

Như chúng ta đã trình bày trước đó, quá trình truyền ánh sáng là một chuỗi chuyển lượng tử của năng lượng kích thích từ nguyên tử này sang nguyên tử khác. Các liên kết kế tiếp trong chuỗi này, tức là các cặp nguyên tử-người gửi và nguyên tử-người nhận được thiết lập, theo các thuật toán nhất định, bởi Bộ điều hướng. Khoảng cách giữa các đỉnh của sóng tìm kiếm của Bộ điều hướng là cái mà trong quang học gọi là bước sóng của "bức xạ" (chúng tôi đặt từ này trong dấu ngoặc kép, bởi vì sóng tìm kiếm của Bộ điều hướng không có bản chất vật lý, mà là bản chất phần mềm). Trong các điều kiện của một không gian bình thường, không dao động, bước sóng hoàn toàn được xác định bởi năng lượng kích thích của nguyên tử, nếu nguyên tử này ở trạng thái nghỉ - theo nghĩa cục bộ-tuyệt đối. Nếu vectơ vận tốc tuyệt đối cục bộ của nó không bằng 0, thì độ dài của các sóng tìm kiếm đến từ nó theo các hướng khác nhau có sự dịch chuyển Doppler tuyến tính tương ứng. Chúng tôi nhấn mạnh rằng, khi một nguyên tử bị kích thích di chuyển, chỉ có các sóng tìm kiếm chịu hiệu ứng Doppler tuyến tính - năng lượng của lượng tử được chuyển đi không thay đổi. Do đó, một sóng tìm kiếm với một số dịch chuyển Doppler tuyến tính có thể vượt qua thành công bộ lọc dải hẹp và một lượng tử năng lượng có thể được chuyển đến một nguyên tử nằm phía sau bộ lọc này, nhưng năng lượng của lượng tử được chuyển này vẫn sẽ là năng lượng kích thích như trong trường hợp nguyên tử bị kích thích nghỉ - khi sóng tìm kiếm sẽ không đi qua bộ lọc.

Bây giờ chúng ta hãy quay trở lại trường hợp "khoảng trống không ổn định". Các dao động xuyên tâm của nó có thể tạo ra các dịch chuyển Doppler tuyến tính trong các bước sóng tìm kiếm của Bộ điều hướng theo thứ tự lên đến V(r L) / c~ 10 -5. Ảnh hưởng của thứ tự này - cho rằng phạm vi nhìn thấy chiếm một quãng tám - không thể dẫn đến những thay đổi căn bản về màu sắc. Nhưng lưu ý rằng phần lớn bảng màu, bao gồm cả trên Mặt trăng, được cung cấp bởi một chất tạo thành các hợp chất phân tử. Có thể là "không gian không ổn định" ảnh hưởng đến phổ hấp thụ phát xạ phân tử?

Như chúng ta đã trình bày trước đó, liên kết hóa học là một quá trình chuyển đổi tuần hoàn các thành phần của liên kết hóa trị “proton-electron” của các nguyên tử liên kết, trong đó mỗi electron trong số hai electron liên quan luân phiên đi vào thành phần của một hoặc một nguyên tử khác. Quá trình tuần hoàn này được ổn định bằng cách chuyển lượng tử năng lượng kích thích từ nguyên tử này sang nguyên tử khác và ngược lại. Tại trạng thái cân bằng nhiệt, năng lượng có thể xảy ra nhất của lượng tử này tương ứng với cực đại của phổ cân bằng, tức là bằng 5 kT, ở đâu k – Hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ tuyệt đối. Khi chúng tôi cố gắng thể hiện, cái gọi là. dao động và quay đường phân tử không tương ứng với các năng lượng liên kết khác nhau của các nguyên tử trong phân tử: chúng tương ứng với một số cộng hưởng nhất định trong quá trình tuần hoàn của liên kết hóa học - ở một lượng tử năng lượng thích hợp, mà các nguyên tử liên kết chuyển giao theo chu kỳ cho nhau. Đặc điểm điển hình của quang phổ hấp thụ phân tử là các dải của quang phổ liên tục - các dải phân ly. Đối với hầu hết các phân tử, cạnh dưới của dải phân ly thứ nhất cách 4–5 eV so với mức trạng thái cơ bản, tức là năng lượng của lượng tử kích thích ứng với toàn bộ dải khả kiến ​​nằm trong khoảng cách giữa trạng thái cơ bản và dải phân ly thứ nhất. Trong các điều kiện "thông thường", khoảng trống này ít nhiều được lấp đầy bởi các mức năng lượng rời rạc. Điều ít biết là các đường phân tử tương ứng, không giống như các đường nguyên tử, không đặc trưng - vị trí của chúng "lơ lửng" tùy thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Theo chúng tôi, sự rung chuyển của "không gian không ổn định" sẽ dẫn đến sự mở rộng mạnh mẽ của các dòng phân tử; chúng ta hãy giải thích nó.

Nhớ lại rằng, trong các điều kiện của lực hấp dẫn "bình thường", sự thay đổi vận tốc tuyệt đối cục bộ của một vật thể tự do tương ứng với sự thay đổi thế năng hấp dẫn. Trong "không gian không ổn định", tình hình lại khác: cơ thể tự doở đó chúng trải qua những thay đổi hài hòa trong vận tốc tuyệt đối cục bộ (đo trong hệ tọa độ địa tâm), trên thực tế, trong cùng một thế năng hấp dẫn (vùng hấp dẫn của trái đất). Chúng tôi tin rằng sự bất thường này, từ quan điểm của sự biến đổi năng lượng, tình huống được giải quyết như sau. Bộ đệm cho thành phần tuần hoàn động năng phân tử là năng lượng của sự kích thích của nó - tức là cùng một lượng tử mà các nguyên tử liên kết chuyển cho nhau. Khi đó, đối với các phân tử từ các nguyên tố nhẹ có liên kết đơn, giá trị biên độ của động năng trên bề mặt Mặt trăng ( V(r A) »3 km / s) nên tương ứng với giá trị biên độ của năng lượng kích thích ~ 1 eV trên mỗi liên kết. Do thành phần tuần hoàn này của năng lượng kích thích, các đường phân tử "dao động" và "quay" phải trải qua sự mở rộng đáng kể đến mức khoảng cách từ trạng thái cơ bản đến vùng phân ly đầu tiên nên chiếm một phổ liên tục . Và có: " Quang phổ mặt trăng hầu như không có các dải có thể cung cấp thông tin về thành phần của mặt trăng.» .

Chúng ta hãy làm rõ tại sao hiện tượng mất màu lại xảy ra trong trường hợp quang phổ phân tử liên tục. Được biết, trong võng mạc của mắt người có ba loại tế bào nhạy cảm với ánh sáng chịu trách nhiệm nhận biết màu sắc - chúng khác nhau về vị trí của cực đại dải hấp thụ: ở các vùng màu đỏ cam, xanh lục và xanh lam tím. Cảm giác màu sắc không được xác định bởi năng lượng của lượng tử ánh sáng đơn sắc - nó được xác định bởi tỷ lệ giữa số lần "hoạt động" của các ô có tên ba loại cho một số "thời gian phản ứng màu". Nếu, trong điều kiện “không gian không ổn định”, các đường hấp thụ phân tử trải rộng trên toàn bộ phạm vi nhìn thấy, thì đối với mỗi loại trong số ba loại tế bào, xác suất “kích hoạt” đối với một lượng tử từ bất kỳ vùng nào của phạm vi nhìn thấy trở nên như nhau.

Ngay sau đó, tất cả các vật thể trên Mặt trăng sẽ bị mất màu - trên thực tế, ở các sắc thái của thang màu xám. Mất màu không chỉ xảy ra trong quá trình quan sát trực tiếp trên Mặt trăng mà còn xảy ra khi chụp ảnh ở đó trên phim màu và thậm chí qua các bộ lọc ánh sáng. Có thật không, " bộ lọc màu trên tàu ...["Người khảo sát"] được sử dụng để tạo ra các bức ảnh màu về phong cảnh mặt trăng ... Điều đáng ngạc nhiên là không có màu nào trong bất kỳ phần nào của những bức ảnh này, đặc biệt là khi so sánh với sự đa dạng của màu sắc trong phong cảnh núi hoặc sa mạc trên cạn điển hình.». Có thể tác giả đang nhầm lẫn điều gì đó? Không hề, báo cáo chính thức của NASA về Surveyor-1 cũng cho biết điều tương tự. Các đường cong truyền của ba bộ lọc ánh sáng gần với tiêu chuẩn - chúng tôi tái tạo sơ đồ tương ứng từ Hình 1. Là gì

kết quả là gì? Trong phần "Đo quang và đo màu", chỉ có ba cụm từ được đưa ra để đo màu thích hợp. Cụ thể: " Việc xử lý trước các phép đo so màu dựa trên dữ liệu phim ảnh cho thấy các vật liệu của bề mặt Mặt Trăng có thể chỉ có sự khác biệt nhỏ về màu sắc. Thiếu giàu màu sắcđối với các vật liệu bề mặt mặt trăng, đây là một điều gì đó nổi bật do sự khác biệt quan sát được trong albedo. Ở khắp mọi nơi màu của bề mặt Mặt trăng là màu xám đen”(Bản dịch của chúng tôi). Tuy nhiên, sự kinh ngạc của các chuyên gia NASA không kéo dài được lâu. Tác giả đã viết: Người khảo sát có một cái nhìn sắc nét hơn và không phức tạp hơn. Và, lần đầu tiên, anh ấy nhìn thấy màu sắc. Ba bức ảnh riêng biệt được chụp qua các bộ lọc màu cam, xanh lá cây và xanh lam, khi kết hợp với nhau, sẽ tạo ra màu sắc hoàn toàn tự nhiên. Đúng như dự đoán của các nhà khoa học, màu này hóa ra không có gì khác ngoài màu xám - một màu xám trung tính đồng nhất.”(Bản dịch của chúng tôi). Chúng tôi tái tạo một trong những quang học màu xám này từ Surveyor-1 trên Hình 2.

Có thể nghi ngờ rằng chỉ có các vật chất trên Mặt Trăng mới có màu xám tự nhiên, và các vật thể trên mặt đất được đưa lên Mặt Trăng có màu sắc giống như trên Trái Đất. Không hề, chúng tôi đang tái tạo một mảnh của bức ảnh khác bằng “tái tạo màu sắc tự nhiên” - xem bên dưới. Hình 3. Đây là một tài liệu rất đáng chú ý. Trên nền "bánh kếp" của "chân" hỗ trợ của thiết bị, ở phần bên phải của hình ảnh, có thể nhìn thấy một phần của đĩa có đánh dấu khu vực. Đây chỉ là một đĩa hiệu chuẩn màu: trên Trái đất, bốn khu vực của nó có màu trắng,

Hình 3.

đỏ, xanh lá cây và màu xanh lam. Tuy nhiên, thay vì chúng, chúng ta chỉ thấy các sắc thái của thang màu xám.

Chúng tôi nói thêm rằng sự mất màu xảy ra ngay cả khi Mặt trăng được quan sát từ bên ngoài vùng hấp dẫn của nó. Đúng, trong trường hợp này, một màu nâu được trộn với các màu xám: " Trong kính thiên văn, mặt trăng có màu xám nâu đồng nhất và hầu như không có sự khác biệt về màu sắc.». Đã có nhiều nỗ lực để có được những bức ảnh màu về Mặt trăng khi chụp ảnh từ bên ngoài vùng hấp dẫn của nó thông qua các bộ lọc ánh sáng, với sự kết hợp của các hình ảnh sau đó. Bằng kỹ thuật này, quả thực thu được những bức ảnh màu tuyệt đẹp - nhưng, theo quan điểm của những điều đã nói ở trên, thật là ngây thơ khi tin rằng những màu sắc trong đó thể hiện bảng màu thực của Mặt trăng.

Cần phải làm rõ rằng hiện tượng mất màu trong không gian xung quanh không có cách nào bị bác bỏ khi chụp ảnh và quay phim bằng thiết bị kỹ thuật số - điều này cho phép bạn "tạo ra" bất kỳ màu sắc mong muốn nào "từ hư vô". Với nhiếp ảnh truyền thống, tức là với khả năng tái tạo màu sắc tự nhiên, hiện tượng mất màu trong không gian vòng tròn là một thực tế không thể chối cãi. Hơn nữa, theo các quan chức NASA, các chuyên gia thậm chí còn dự đoán trước sự vắng mặt của bảng màu phong phú trên Mặt trăng. Chúng ta hãy ghi nhớ nó!

Hiện tượng tán xạ ngược ánh sáng trong "không gian không ổn định" chu vi.

Albedo của bề mặt mặt trăng, tức là khả năng phản xạ ánh sáng mặt trời của nó rất nhỏ: trung bình là 7%. Và đối với lượng ánh sáng phản xạ nhỏ này, hiện tượng tán xạ ngược sẽ diễn ra. Cụ thể là: ở bất kỳ góc độ nào ánh sáng rơi trên bề mặt tán xạ - lên đến một tỷ lệ gần như sượt qua! Phần lớn ánh sáng phản xạ quay trở lại nơi phát ra ánh sáng.

Bằng chứng về hiện tượng kỳ thú này đối với người quan sát trên cạn là một thực tế nổi tiếng rằng " độ sáng của tất cả các vùng của đĩa mặt trăng đạt cực đại vào lúc trăng tròn, khi nguồn sáng ở chính xác phía sau người quan sát». Đường cong tích phân của độ sáng của vầng sáng mặt trăng, như một hàm của góc pha, được thể hiện trong Hình 4(, pha 0 tương ứng với trăng tròn).

Hình 4

Hiện tượng tán xạ ngược không thể giải thích bằng hiện tượng tán xạ thông thường trên bề mặt nhám của Mặt Trăng. Một bề mặt thô ráp sẽ tán xạ ánh sáng theo định luật Lambert, và khi trăng tròn sẽ quan sát thấy bóng tối về phía các cạnh của đĩa Mặt Trăng - điều này không đúng như vậy. Độ sáng của trăng tròn tăng lên một cách bất thường đối với từng vùng của đĩa mặt trăng, " bất kể vị trí của nó trên mặt cầu mặt trăng, độ nghiêng bề mặt và kiểu hình thái». Do không tối đến các cạnh, trăng tròn trông "phẳng như một cái bánh xèo". Hiện tượng tán xạ ngược của ánh sáng không chỉ xảy ra đối với mặt Mặt trăng có thể nhìn thấy từ Trái đất, mà còn đối với mặt đối diện, bằng chứng là các bức ảnh sau này được chụp với sự trợ giúp của tàu vũ trụ. Ví dụ, các chỉ số về sự tán xạ ngược ánh sáng của Mặt trăng được đưa ra, chẳng hạn.

Đôi khi hiện tượng tán xạ ngược bị nhầm lẫn với cái gọi là. hiệu ứng đối lập, chỉ đơn giản là " tỷ lệ tăng độ sáng đặc biệt cao ở các góc pha nhỏ'- điều này cũng minh họa Hình 4. Hiệu ứng đối lập đặc trưng cho tốc độ thay đổi độ sáng - chứ không phải bản thân sự thay đổi độ sáng - với sự thay đổi góc pha. Hiệu ứng đối lập chỉ nhấn mạnh độ sắc nét của hành động của hiệu ứng tán xạ ngược - do đó, trong ánh trăng sáng bất thường vào ngày trăng tròn, bạn có thể đọc một cuốn sách.

Người ta tin rằng hiện tượng tán xạ ngược là do một số đặc tính bất thường đất mặt trăng- và điều này mặc dù thực tế là hiện tượng được biểu hiện như nhau đối với tất cả các vùng của đĩa mặt trăng, mặc dù hình thái của các biển và lục địa mặt trăng khác nhau. Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để tìm một khoáng chất hoặc vật liệu đưa ra định luật tán xạ mặt trăng. Một loạt các mẫu có nguồn gốc trên cạn và vũ trụ đã được điều tra " ở nhiều dạng khác nhau: rắn, nghiền thành bột, nấu chảy và phân giải, chiếu tia cực tím, tia X và proton ...»Không có ánh sáng nào phân tán ánh sáng trở lại nhiều như Mặt trăng. Cuối cùng, người ta phát hiện ra rằng một quy luật tán xạ tương tự như mặt trăng tạo ra các cấu trúc phân tán mịn với độ xốp cực kỳ phát triển. Nhưng người ta khó có thể ngờ rằng sự tồn tại của một "lớp lông tơ" như vậy lại được hỗ trợ trong điều kiện thực của bề mặt Mặt trăng. Đó là chưa kể đến các "trăng khuyết" thường xuyên, xói mòn tĩnh điện và "sụt lún" của vật liệu bề mặt đóng một vai trò quan trọng ở đó. Các nghiên cứu về đất mặt trăng - cả "trên mặt đất", với sự trợ giúp của "Người khảo sát" và trong các phòng thí nghiệm trên cạn - cho thấy rằng không có "cấu trúc bông" nào trong đó. Đất của mặt trăng hạt mịn, kết dính yếu với hỗn hợp sỏi và đá nhỏ». Âm lịch " regolith dễ dàng kết dính với nhau thành các cục rời và dễ bị đóng khuôn. Mặc dù có độ dính đáng chú ý, nó có cấu trúc không ổn định, dễ bị phá vỡ.». Trên hết những khám phá gây nản lòng này, trong các phòng thí nghiệm trên cạn, các mẫu mặt trăng hoàn toàn không thể hiện quy luật tán xạ mặt trăng. Nghiên cứu về hiện tượng này đã đi vào bế tắc.

Trong khi đó, hiện tượng này tìm thấy một lời giải thích tự nhiên đơn giản - đó là kết quả của những rung động của "không gian không ổn định". Nhớ lại rằng, trong điều kiện "bình thường", phản xạ suy đoán được giải thích như sau. Phần của mặt trước sóng phẳng rơi vào bề mặt bằng phẳng- những điểm mà mặt trước này chạm tới, ngay lập tức trở thành nguồn phát sóng hình cầu thứ cấp, theo nguyên lý Huygens-Fresnel. Đường bao của mặt trước sóng hình cầu thứ cấp là một phần của mặt trước phẳng - là hình ảnh trong gương. Lưu ý rằng cách giải thích cổ điển này ngụ ý sự giao thoa của các mặt trước sóng thứ cấp - và đối với điều này, vùng kết hợp phải lớn hơn tiết diện của bề mặt phản xạ mà tiết diện ban đầu của mặt trước rơi xuống. Nhưng trong “không gian chông chênh”, theo quan điểm đã nói ở trên, khái niệm “mạch lạc” mất hết ý nghĩa. Đối với mỗi kênh của Bộ điều hướng tính toán địa chỉ truyền của một lượng tử, đã có kích thước đặc trưng của "vùng kết hợp" nhỏ hơn bước sóng, sẽ không có tập hợp các sóng hình cầu thứ cấp phát ra từ nhiều các điểm của bề mặt tán xạ - sóng hình cầu thứ cấp sẽ đến từ mộtđiểm trên bề mặt này. Theo logic của các thuật toán của Bộ điều hướng, các phép tính chỉ được tiếp tục đối với các hướng có thể xảy ra nhất của việc tìm kiếm nguyên tử đích - và đây là những hướng trùng lặp với các đỉnh khác nhau của các sóng tìm kiếm (của cùng một kênh Điều hướng). Trong trường hợp đang xem xét, các sóng hình cầu thứ cấp xuất hiện từ một điểm chỉ có thể chồng lên các đỉnh của sóng tới - tạo ra các xác suất bùng nổ trên đường mà sóng tới này đi qua. Do đó, nếu một lượng tử ánh sáng không bị bề mặt hấp thụ, và Bộ điều hướng buộc phải tiếp tục tìm kiếm điểm đến cho quá trình chuyển giao của nó, thì "phản xạ" từ bề mặt rất có thể sẽ ngược lại - bất kể góc tới. .

Hậu quả vật lý của hiện tượng tán xạ ngược là gì? Nếu Mặt trăng chỉ phản xạ khoảng 7% ánh sáng mặt trời tới và nếu gần như tất cả ánh sáng phản xạ đó đi theo hướng mà nó đến, thì người quan sát trên Mặt trăng sẽ không thể nhìn thấy khung cảnh ngập tràn ánh sáng mặt trời. Đối với một người quan sát, ngay cả ở phía Mặt trăng được Mặt trời chiếu sáng, hoàng hôn vẫn ngự trị - ví dụ, được chứng minh bằng những bức ảnh toàn cảnh đầu tiên được thực hiện trên bề mặt Mặt trăng bởi các thiết bị của Liên Xô, bắt đầu với Luna-9 (xem , chẳng hạn,), cũng như một kho lưu trữ lớn các hình ảnh truyền hình được truyền "Lunokhod-1". Một người quan sát trên Mặt trăng sẽ có thể nhìn thấy những vật thể được chiếu sáng rực rỡ hoặc những vật thể gần với một đường thẳng tưởng tượng được vẽ từ Mặt trời qua đầu anh ta hoặc những vật thể mà anh ta tự chiếu sáng bằng cách giữ một nguồn sáng gần mắt. Ngoài hoàng hôn, vốn ngự trị ngay cả ở phía Mặt trăng được Mặt trời chiếu sáng, do hiện tượng tán xạ ngược, các bóng đen hoàn toàn được quan sát thấy ở đó - và không có màu xám như trên Trái đất, vì trên Mặt trăng các vùng bóng tối không được chiếu sáng bởi ánh sáng tán xạ từ các khu vực được chiếu sáng hoặc từ khí quyển, không phải trên mặt trăng. Hình 5 tái tạo một trong những bức ảnh toàn cảnh được chụp bởi Lunokhod-1 - ngay lập tức lao vào

Hình 5

đôi mắt có màu đen đặc trưng từ phía phản mặt trời - trên nền tảng mà từ đó Lunokhod-1 di chuyển ra ngoài, cũng như trên các bất thường của bề mặt Mặt Trăng. Hình 5 chuyển tải tốt các dấu hiệu điển hình của ánh trăng thực.

Thảo luận nhỏ.

Ở trên, chúng tôi đã cố gắng giải thích các hiện tượng mất màu và tán xạ ngược của ánh sáng diễn ra trong không gian chu vi. Có lẽ ai đó sẽ có thể giải thích những hiện tượng này tốt hơn chúng ta, nhưng sự tồn tại của những hiện tượng này là không thể chối cãi. thực tế khoa học- điều này đã được xác nhận ngay cả trong các báo cáo đầu tiên của NASA về chương trình Mặt Trăng.

Giải thích về sự tồn tại của những hiện tượng này cung cấp những lập luận mới, chết người ủng hộ những người tin rằng phim và tài liệu ảnh, được cho là bằng chứng cho sự tồn tại của các phi hành gia Mỹ trên bề mặt Mặt trăng, là giả mạo. Rốt cuộc, chúng tôi đưa ra các chìa khóa để tiến hành một cuộc kiểm tra độc lập đơn giản và không thương tiếc. Nếu chúng ta được hiển thị, trên nền của phong cảnh mặt trăng tràn ngập ánh sáng mặt trời (!) Các phi hành gia, trên người mà bộ đồ vũ trụ không có bóng đen từ phía phản mặt trời, hoặc một hình bóng đầy đủ ánh sáng của một phi hành gia trong bóng tối "mô-đun mặt trăng", hoặc khung màu (!) với sự kết xuất đầy màu sắc của màu cờ Hoa Kỳ - sau đó tất cả đều là bằng chứng không thể chối cãi cho việc ngụy tạo. Trên thực tế, chúng tôi không biết bất kỳ phim hoặc tài liệu ảnh nào mô tả các phi hành gia trên Mặt trăng dưới ánh sáng mặt trăng thực và với "bảng màu" mặt trăng thực.

Các điều kiện vật lý trên Mặt trăng quá bất thường - và không thể loại trừ rằng không gian vòng quanh mặt đất gây bất lợi cho các sinh vật trên cạn. Cho đến nay, chúng ta biết mô hình duy nhất giải thích hiệu ứng trong phạm vi ngắn của lực hấp dẫn mặt trăng, đồng thời là nguồn gốc của các hiện tượng quang học dị thường đi kèm - đây là mô hình "không gian không ổn định" của chúng ta. Và nếu mô hình này là chính xác, thì các dao động của "không gian không ổn định", dưới một độ cao nhất định so với bề mặt của Mặt trăng, có khả năng phá vỡ các liên kết yếu trong các phân tử protein - với việc phá hủy bậc ba của chúng và, có thể, cấu trúc thứ cấp. Theo những gì chúng ta biết, những con rùa sống sót trở về từ không gian vòng quanh Trái đất trên thiết bị Zond-5 của Liên Xô, nó quay quanh Mặt trăng với khoảng cách tối thiểu khoảng 2000 km so với bề mặt của nó. Có thể rằng, với sự di chuyển của thiết bị đến gần Mặt trăng hơn, các động vật sẽ chết do sự biến tính của các protein trong cơ thể của chúng. Nếu rất khó để bảo vệ bản thân khỏi bức xạ vũ trụ, nhưng vẫn có thể, thì không có biện pháp bảo vệ vật lý nào khỏi những rung động của “không gian không ổn định”.

Tác giả cảm ơn Ivan, tác giả của tranghttp://ivanik3.narod.ru, để được hỗ trợ tử tế trong việc truy cập các nguồn chính, và cả O.Yu. Pivovar để có các cuộc thảo luận hữu ích.

1. A.A. Grishaev. Các chuyến bay liên hành tinh và khái niệm về vận tốc tuyệt đối cục bộ. - Có sẵn trên trang web này.

2. A.A. Grishaev. "Không gian không ổn định" tạo ra lực hấp dẫn riêng của mặt trăng. - Có sẵn trên trang web này.

3. A.A. Grishaev. Thí nghiệm Michelson-Morley: phát hiện vận tốc tuyệt đối cục bộ? - Có sẵn trên trang web này.P.G. Kulikovsky. Sổ tay của một nhà thiên văn nghiệp dư. "Ông. nhà xuất bản văn học lý thuyết và kỹ thuật, M., 1953.

9. Z. Kopal. Mặt trăng. Người hàng xóm trên trời gần nhất của chúng ta. "Nhà xuất bản Văn học nước ngoài", M., 1963.

10. A.A. Grishaev. Một cái nhìn mới về liên kết hóa học và những nghịch lý của quang phổ phân tử. - Có sẵn trên trang web này.

11. T. Cottrell. Sức mạnh liên kết hóa học. "Nhà xuất bản Văn học nước ngoài", M., 1956.

12. O. W. Richardson. Hydrogen phân tử và Quang phổ của nó. Năm 1934.

13. R. Pierce, A. Gaydon. Xác định quang phổ phân tử. "Nhà xuất bản Văn học nước ngoài", M., 1949.

14. B.Hapke. Tính chất quang học của bề mặt mặt trăng. Trong: "Vật lý và Thiên văn của Mặt trăng", Z. Kopal, ed. "Mir", M., 1973.

15. L. D. Jaffe, E. M. Shoemaker, S. E. Dwornik và cộng sự. Báo cáo kỹ thuật của NASA số 32-1023. Báo cáo Nhiệm vụ của Nhà khảo sát I, Phần II. Dữ liệu Khoa học và Kết quả. Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực, Viện Công nghệ California, Pasadena, California, ngày 10 tháng 9 năm 1966.

16. H.E. Newell. Người khảo sát: Máy ảnh Candid trên Mặt trăng. Natl. Địa lý. Mag., 130 (1966) 578.

17. V.N.Zharkov, V.A.Pankov và các cộng sự. Giới thiệu về vật lý của Mặt trăng. "Khoa học", M., 1969.

18. M.U.Sagitov. Trọng lượng mặt trăng. "Khoa học", M., 1979.

19. T. Vàng. Xói mòn, vận chuyển vật chất bề mặt và tính chất của biển. Trong: "Moon", S. Runcorn và G. Urey, eds. "Mir", M., 1975.

20. I.I. Cherkasov, V.V. Shvarev. Đất mặt trăng. "Khoa học", M., 1975.

21. Tài nguyên web

Nhà thi đấu số 1 thành phố Volgograd

Giấy kiểm tra

trong vật lý về chủ đề:

"Các hiện tượng quang học trong tự nhiên"

Hoàn thành

Học sinh lớp 9 "B"

Pokusaeva V.O.

Trubnikova M.V.

Kế hoạch

1. Giới thiệu

a) Quang học là gì?

b) Các loại quang học

c) Vai trò của quang học đối với sự phát triển của vật lý học hiện đại

2. Hiện tượng liên quan đến phản xạ ánh sáng

a) Đối tượng và phản xạ của nó

b) Sự phụ thuộc của hệ số phản xạ vào góc tới của ánh sáng

c) Kính bảo vệ

e) Phản xạ toàn phần của ánh sáng

f) Hướng dẫn ánh sáng hình trụ

g) Kim cương và đá quý

3. Hiện tượng liên quan đến khúc xạ ánh sáng

b) cầu vồng

4. Cực quang

Giới thiệu

Quang học là gì?

Những ý tưởng đầu tiên của các nhà khoa học cổ đại về ánh sáng rất ngây thơ. Người ta tin rằng những xúc tu mỏng đặc biệt xuất hiện từ mắt và ấn tượng thị giác xuất hiện khi chúng cảm nhận được đồ vật. Vào thời điểm đó, quang học được hiểu là khoa học về thị giác. Đây là nghĩa chính xác của từ "quang học". Vào thời Trung cổ, quang học dần dần chuyển từ khoa học thị giác thành khoa học ánh sáng, điều này được tạo điều kiện thuận lợi khi phát minh ra ống kính và máy ảnh obscura. TẠI thời kì hiện đại Quang học là một nhánh của vật lý nghiên cứu sự phát xạ ánh sáng, sự lan truyền của nó trong các phương tiện truyền thông khác nhau và sự tương tác với vật chất. Đối với các vấn đề liên quan đến thị lực, cấu trúc và chức năng của mắt, chúng nổi bật ở một điểm đặc biệt hướng khoa học gọi là quang sinh lý.

Các loại quang học

Khi xem xét nhiều hiện tượng quang học, người ta có thể sử dụng khái niệm tia sáng - đường hình học mà năng lượng ánh sáng truyền theo. Trong trường hợp này người ta nói đến quang học hình học (tia).

Quang học hình học được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật chiếu sáng và khi xem xét hoạt động của nhiều dụng cụ và thiết bị - từ kính lúp và kính cận đến kính hiển vi quang học và kính thiên văn phức tạp nhất.

TẠI đầu XIX thế kỷ này, các nghiên cứu chuyên sâu về các hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ và phân cực ánh sáng đã được khám phá trước đây được hé lộ. Những hiện tượng này chưa được giải thích về mặt quang học hình học, cần phải xem xét ánh sáng ở dạng sóng cắt. Đây là cách quang học sóng. Ban đầu, người ta tin rằng ánh sáng là sóng đàn hồi trong một phương tiện nhất định (ether thế giới), được cho là lấp đầy toàn bộ không gian thế giới.

Năm 1864, nhà vật lý người Anh James Maxwell đã tạo ra lý thuyết điện từ của ánh sáng, theo đó các sóng ánh sáng là sóng điện từ với khoảng độ dài thích hợp.

Các nghiên cứu được thực hiện vào đầu thế kỷ 20 cho thấy rằng để giải thích một số hiện tượng, chẳng hạn như hiệu ứng quang điện, cần phải trình bày chùm ánh sáng dưới dạng một dòng các hạt đặc biệt - lượng tử ánh sáng (photon). Ngay từ 200 năm trước, Isaac Newton đã đưa ra quan điểm tương tự về bản chất của ánh sáng trong "lý thuyết về sự phát ra ánh sáng" của ông. Bây giờ khái niệm lượng tử ánh sáng được nghiên cứu bằng quang học lượng tử.

Vai trò của quang học đối với sự phát triển của vật lý hiện đại.

Vai trò của quang học đối với sự phát triển của vật lý hiện đại là rất lớn. Sự xuất hiện của hai lý thuyết quan trọng và mang tính cách mạng nhất của thế kỷ XX (cơ học lượng tử và lý thuyết tương đối) phần lớn gắn liền với nghiên cứu quang học. Phương pháp quang học để phân tích vật chất ở cấp độ phân tử đã làm nảy sinh một hướng khoa học đặc biệt - quang học phân tử. Gần kề với nó là quang phổ học, được sử dụng trong khoa học vật liệu hiện đại, nghiên cứu plasma và vật lý thiên văn. Ngoài ra còn có quang điện tử và nơtron; đã tạo ra một kính hiển vi điện tử và một gương neutron. Các mô hình quang học của hạt nhân nguyên tử đã được phát triển.

Đóng góp vào sự phát triển của nhiều lĩnh vực khác nhau của vật lý hiện đại, bản thân quang học hiện đang trải qua một thời kỳ phát triển nhanh chóng. Động lực chính cho sự phát triển này là do phát minh ra nguồn ánh sáng kết hợp cường độ cao - laze. Kết quả là, quang học sóng đã nâng lên một cấp độ cao hơn, tương ứng với quang học kết hợp. Thậm chí rất khó để liệt kê tất cả các lĩnh vực khoa học và kỹ thuật mới nhất đang phát triển do sự ra đời của laser. Trong số đó có quang học phi tuyến, ảnh ba chiều, quang học vô tuyến, quang học picosec giây, quang học thích ứng, và những thứ khác. Quang học vô tuyến phát sinh ở giao điểm của kỹ thuật vô tuyến và quang học; cô ấy khám phá phương pháp quang học truyền và xử lý thông tin. Các phương pháp này thường được kết hợp với các phương pháp điện tử truyền thống; kết quả là một hướng khoa học kỹ thuật được gọi là quang điện tử đã phát triển. Sự truyền tín hiệu ánh sáng dọc theo sợi điện môi là chủ đề của sợi quang học. Sử dụng các thành tựu của quang học phi tuyến, có thể sửa mặt sóng của chùm sáng bị méo khi ánh sáng truyền trong một môi trường cụ thể, ví dụ, trong khí quyển hoặc trong nước. Kết quả là, cái gọi là quang học áp dụng đã xuất hiện và đang được phát triển mạnh mẽ. Gần kề với nó là quang năng đang xuất hiện trước mắt chúng ta, đặc biệt, đối phó với sự truyền năng lượng ánh sáng hiệu quả dọc theo một chùm ánh sáng. Hiện đại công nghệ laser cho phép bạn nhận các xung ánh sáng với khoảng thời gian chỉ khoảng một pico giây. Những xung như vậy hóa ra là một "công cụ" độc nhất để nghiên cứu một số quá trình nhanh trong vật chất, và đặc biệt là trong các cấu trúc sinh học. Một hướng đặc biệt đã nảy sinh và đang phát triển - quang học picosecond; quang sinh học gắn liền với nó. Có thể nói không ngoa rằng, việc sử dụng rộng rãi các thành tựu của quang học hiện đại trong thực tế là điều kiện tất yếu của tiến bộ khoa học và công nghệ. Quang học đã mở ra con đường dẫn đến thế giới vi mô cho tâm trí con người, nó cũng cho phép anh ta thâm nhập vào bí mật của các thế giới sao. Quang học bao gồm tất cả các khía cạnh thực hành của chúng tôi.

Hiện tượng liên quan đến sự phản xạ của ánh sáng.

Đối tượng và sự phản chiếu của nó

Những gì được phản ánh trong nước đọng phong cảnh không khác với thực tế, nhưng chỉ bị “lộn ngược” thì còn lâu mới có.

Nếu một người nhìn vào buổi tối vào buổi tối để xem phản xạ của đèn trong nước hoặc cách phản xạ từ bờ xuống mặt nước, thì phản xạ đối với anh ta dường như ngắn lại và sẽ hoàn toàn "biến mất" nếu người quan sát ở trên cao so với bề mặt. của nước. Ngoài ra, bạn không bao giờ có thể nhìn thấy hình ảnh phản chiếu của phần trên cùng của một viên đá, một phần của nó bị ngâm trong nước.

Người quan sát nhìn thấy phong cảnh như thể nó được quan sát từ một điểm sâu hơn nhiều so với bề mặt nước khi mắt của người quan sát ở trên bề mặt. Sự khác biệt giữa phong cảnh và hình ảnh của nó giảm dần khi mắt tiếp cận bề mặt nước, cũng như khi vật thể di chuyển ra xa.

Mọi người thường có vẻ như sự phản chiếu của bụi cây và cây cối trong ao được phân biệt bởi độ sáng lớn hơn của màu sắc và độ bão hòa của tông màu. Đặc điểm này cũng có thể được nhận thấy bằng cách quan sát sự phản chiếu của các vật thể trong gương. Ở đây nhận thức tâm lý đóng một vai trò lớn hơn mặt vật chất của hiện tượng. Khung của gương, bờ ao giới hạn một phần nhỏ của cảnh quan, bảo vệ tầm nhìn ngoại vi của một người khỏi ánh sáng tán xạ quá mức từ toàn bộ bầu trời và làm chói mắt người quan sát, tức là người đó nhìn vào một phần nhỏ của cảnh quan. như thể thông qua một đường ống hẹp tối tăm. Giảm độ sáng của ánh sáng phản xạ so với ánh sáng trực tiếp giúp mọi người dễ dàng nhìn thấy bầu trời, các đám mây và các vật thể sáng chói khác mà khi nhìn trực tiếp lại quá chói đối với mắt.

Hệ số phụ thuộc phản xạ từ góc tới của ánh sáng.

Tại ranh giới của hai môi trường trong suốt, ánh sáng bị phản xạ một phần, một phần đi vào môi trường khác và bị khúc xạ, một phần bị môi trường hấp thụ. Tỷ số giữa năng lượng phản xạ và năng lượng tới được gọi là hệ số phản xạ. Tỉ số giữa năng lượng của ánh sáng truyền qua một chất với năng lượng của ánh sáng tới được gọi là độ truyền qua.

Hệ số phản xạ và hệ số truyền qua phụ thuộc vào tính chất quang học, môi trường tiếp giáp với nhau và góc tới của ánh sáng. Vì vậy, nếu ánh sáng rơi vuông góc trên tấm thủy tinh (góc tới α = 0) thì chỉ có 5% năng lượng ánh sáng bị phản xạ và 95% truyền qua mặt phân cách. Khi góc tới tăng, phần năng lượng phản xạ tăng lên. Tại góc tới α = 90˚ nó bằng một.

Có thể xác định sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng phản xạ và truyền qua tấm kính bằng cách đặt tấm kính ở các góc khác nhau so với tia sáng và đánh giá cường độ bằng mắt.

Cũng rất thú vị khi ước tính cường độ ánh sáng phản xạ từ bề mặt của bể chứa bằng mắt, tùy thuộc vào góc tới, để quan sát sự phản xạ của tia nắng mặt trời từ các cửa sổ của ngôi nhà ở các góc tới khác nhau trong ngày. , lúc hoàng hôn, lúc bình minh.

Kính bảo vệ

Các ô cửa sổ thông thường truyền một phần tia nhiệt. Nó rất tốt cho việc sử dụng chúng ở các khu vực phía bắc cũng như cho các nhà kính. Ở phía Nam, mặt bằng quá nóng nên rất khó để làm việc trong đó. Bảo vệ khỏi ánh nắng mặt trời có thể làm tối tòa nhà bằng cây cối, hoặc chọn hướng thuận lợi cho tòa nhà trong quá trình tái cấu trúc. Cả hai đôi khi đều khó và không phải lúc nào cũng khả thi.

Để thuỷ tinh không truyền các tia nhiệt, người ta phủ màng mỏng trong suốt bằng các oxit kim loại. Do đó, màng thiếc-antimon không truyền quá một nửa số tia nhiệt, và lớp phủ có chứa oxit sắt phản xạ hoàn toàn tia cực tím và 35-55% tia nhiệt.

Dung dịch muối tạo màng được sử dụng từ súng phun lên bề mặt thủy tinh nóng trong quá trình xử lý nhiệt hoặc đúc khuôn. Ở nhiệt độ cao, các muối biến thành oxit, bám chắc vào bề mặt thủy tinh.

Kính làm kính chắn sáng được làm theo cách tương tự.

Tổng phản xạ ánh sáng bên trong

Một cảnh đẹp là một đài phun nước, trong đó các tia nước phóng ra được chiếu sáng từ bên trong. Điều này có thể được mô tả trong điều kiện bình thường bằng cách thực hiện thí nghiệm sau (Hình 1). Trong lon thiếc cao, ở độ cao cách đáy 5 cm phải khoan một lỗ tròn ( một) với đường kính 5-6 mm. Bóng đèn điện có hộp mực phải được bọc cẩn thận bằng giấy bóng kính và đặt đối diện với lỗ thủng. Bạn cần đổ nước vào bình. Mở một cái lỗ một , chúng tôi nhận được một máy bay phản lực sẽ được chiếu sáng từ bên trong. Trong phòng tối, nó phát sáng rực rỡ và trông rất ấn tượng. Máy bay phản lực có thể có màu bất kỳ bằng cách đặt thủy tinh màu trên đường đi của tia sáng. b. Nếu bạn đặt ngón tay của bạn vào đường đi của tia nước, thì nước sẽ được phun ra và những giọt nước này phát sáng rực rỡ.

Lời giải thích cho hiện tượng này khá đơn giản. Một chùm ánh sáng đi dọc theo một tia nước và chạm vào bề mặt cong ở một góc lớn hơn giới hạn, chịu phản xạ toàn phần bên trong và sau đó lại chạm vào mặt đối diện của tia nước ở một góc lớn hơn giới hạn. Vì vậy, chùm tia đi dọc theo phản lực, uốn cong cùng với nó.

Nhưng nếu ánh sáng bị phản xạ hoàn toàn bên trong máy bay phản lực, thì nó sẽ không thể nhìn thấy từ bên ngoài. Một phần ánh sáng bị phân tán bởi nước, bọt khí và các tạp chất khác nhau có trong nó, cũng như do bề mặt của tia phản lực không bằng phẳng, vì vậy nó có thể nhìn thấy từ bên ngoài.

Hướng dẫn ánh sáng hình trụ

Nếu bạn hướng một chùm sáng vào một đầu của một hình trụ thủy tinh cong đặc, bạn có thể thấy rằng ánh sáng sẽ đi ra khỏi đầu kia của nó (Hình 2); hầu như không có ánh sáng thoát ra qua mặt bên của hình trụ. Sự truyền ánh sáng qua một hình trụ thủy tinh được giải thích là do khi rơi xuống mặt trong của hình trụ một góc lớn hơn giới hạn, thì ánh sáng lặp lại phản xạ toàn phần và đạt đến cuối cùng.

Hình trụ càng mỏng, chùm tia sẽ bị phản xạ thường xuyên hơn và phần lớn ánh sáng sẽ chiếu vào bề mặt bên trong của hình trụ ở những góc lớn hơn giới hạn.

Kim cương và đá quý

Có một cuộc triển lãm về quỹ kim cương của Nga ở Điện Kremlin.

Đèn trong hội trường hơi mờ. Các tác phẩm kim hoàn lấp lánh trên cửa sổ cửa hàng. Ở đây bạn có thể thấy những viên kim cương như "Orlov", "Shah", "Maria", "Valentina Tereshkova".

Bí mật về cách chơi ánh sáng tuyệt đẹp của kim cương nằm ở chỗ loại đá này có chiết suất cao (n = 2.4173) và kết quả là góc phản xạ toàn phần nhỏ (α = 24˚30 ′) và có sự phân tán lớn hơn, gây ra sự phân hủy của ánh sáng trắng đối với các màu đơn giản.

Ngoài ra, ánh sáng trong viên kim cương phụ thuộc vào độ chính xác của vết cắt. Các mặt của viên kim cương liên tục phản chiếu ánh sáng bên trong tinh thể. Do độ trong suốt cao của kim cương cao cấp nên ánh sáng bên trong chúng hầu như không bị mất năng lượng mà chỉ bị phân hủy thành các màu đơn giản, sau đó các tia sáng phát ra theo nhiều hướng khác nhau, bất ngờ nhất. Khi đá được quay, màu sắc phát ra từ đá thay đổi, và dường như chính viên đá là nguồn phát ra nhiều tia sáng đa sắc.

Có những viên kim cương được sơn màu đỏ, hơi xanh và màu hoa cà. Độ sáng của một viên kim cương phụ thuộc vào cách cắt của nó. Khi nhìn qua một viên kim cương trong suốt như nước được cắt kỹ dưới ánh sáng, viên đá có vẻ hoàn toàn không trong suốt và một số mặt của nó trông chỉ có màu đen. Điều này là do ánh sáng, trải qua phản xạ toàn phần bên trong, thoát ra theo hướng ngược lại hoặc sang hai bên.

Khi bạn nhìn vào phần trên cùng của thế giới, nó tỏa sáng với nhiều màu sắc và ở những nơi nó lấp lánh. Sự lấp lánh sáng của các mặt trên của viên kim cương được gọi là độ sáng của kim cương. Mặt dưới của viên kim cương nhìn từ bên ngoài dường như được mạ bạc và đúc với ánh kim loại.

Những viên kim cương lớn và trong suốt nhất dùng làm vật trang trí. Kim cương nhỏ được sử dụng rộng rãi trong công nghệ như một công cụ cắt hoặc mài cho máy công cụ. Kim cương được sử dụng để gia cố đầu của các công cụ khoan giếng khoan trong các loại đá cứng. Việc sử dụng kim cương này có thể thực hiện được vì độ cứng lớn giúp phân biệt nó. Các loại đá quý khác trong hầu hết các trường hợp là tinh thể nhôm oxit với hỗn hợp các oxit của các nguyên tố tạo màu - crom (ruby), đồng (emerald), mangan (thạch anh tím). Chúng cũng cứng, bền và có màu sắc đẹp và "chơi ánh sáng". Hiện tại, họ có thể thu được một cách nhân tạo các tinh thể nhôm oxit lớn và sơn chúng với màu sắc mong muốn.

Hiện tượng tán sắc ánh sáng được giải thích bằng sự đa dạng của màu sắc trong tự nhiên. Toàn bộ phức hợp các thí nghiệm quang học với lăng kính vào thế kỷ 17 đã được thực hiện bởi nhà khoa học người Anh Isaac Newton. Những thí nghiệm này cho thấy rằng ánh sáng trắng không phải là chính, nó phải được coi là một tổng hợp ("không đồng nhất"); những cái chính là những màu khác nhau (tia “đồng nhất” hoặc tia “đơn sắc”). Sự phân hủy ánh sáng trắng thành các màu khác nhau xảy ra vì lý do mỗi màu có mức độ khúc xạ riêng. Những kết luận này của Newton phù hợp với những ý tưởng khoa học hiện đại.

Cùng với sự phân tán của chiết suất, còn có sự phân tán của các hệ số hấp thụ, truyền qua và phản xạ ánh sáng. Điều này giải thích các hiệu ứng khác nhau trong việc chiếu sáng các cơ quan. Ví dụ, nếu có một vật thể nào đó trong suốt đối với ánh sáng, trong đó độ truyền qua lớn đối với ánh sáng đỏ và hệ số phản xạ nhỏ, đối với ánh sáng xanh lục thì ngược lại: độ truyền qua nhỏ và độ phản xạ lớn, thì trong ánh sáng truyền qua, cơ thể sẽ xuất hiện màu đỏ, và màu xanh lá cây trong ánh sáng phản xạ. Các đặc tính như vậy được sở hữu, ví dụ, bởi chất diệp lục, một chất màu xanh lá cây có trong lá cây và gây ra màu xanh lục. Dung dịch diệp lục trong rượu khi nhìn qua ánh sáng có màu đỏ. Trong ánh sáng phản xạ, cùng một dung dịch xuất hiện màu xanh lục.

Nếu một số vật thể có hệ số hấp thụ lớn, và hệ số truyền và phản xạ nhỏ, thì vật thể đó sẽ có màu đen và mờ đục (ví dụ như bồ hóng). Vật thể rất trắng, không trong suốt (chẳng hạn như oxit magiê) có hệ số phản xạ gần như thống nhất đối với tất cả các bước sóng, đồng thời độ truyền và độ hấp thụ rất thấp. Một vật (thủy tinh) hoàn toàn trong suốt đối với ánh sáng có hệ số phản xạ và hấp thụ thấp và độ truyền gần bằng nhau đối với tất cả các bước sóng. Đối với thủy tinh màu, đối với một số bước sóng, hệ số truyền qua và hệ số phản xạ thực tế bằng 0 và do đó, giá trị của hệ số hấp thụ đối với các bước sóng giống nhau gần bằng nhau.

Hiện tượng liên quan đến khúc xạ ánh sáng

Mirage

Một số loại mirage. Từ nhiều loại mirage hơn, chúng tôi chọn ra một số loại: mirage “hồ”, còn được gọi là mirage kém hơn, mirage cấp trên, mirage đôi và ba, mirage tầm nhìn cực xa.

Ảo ảnh thấp hơn ("hồ") xảy ra trên một bề mặt bị nung nóng mạnh. Ngược lại, marage cao cấp phát sinh trên một bề mặt được làm mát mạnh, ví dụ, trên nước lạnh. Theo quy luật, nếu những mirage thấp hơn được quan sát thấy ở sa mạc và thảo nguyên, thì những mira trên được quan sát ở vĩ độ phía bắc.

Mirage cao cấp rất đa dạng. Trong một số trường hợp, chúng cho một hình ảnh trực tiếp, trong một số trường hợp khác, một hình ảnh đảo ngược xuất hiện trong không khí. Vạch có thể tăng gấp đôi khi hai hình ảnh được quan sát, một hình đơn giản và một hình ảnh bị đảo ngược. Những hình ảnh này có thể bị ngăn cách bởi một dải không khí (một có thể ở trên đường chân trời, kia ở dưới đường chân trời), nhưng có thể trực tiếp hợp nhất với nhau. Đôi khi có một hình ảnh khác - hình ảnh thứ ba.

Đặc biệt đáng kinh ngạc là những ảo ảnh của tầm nhìn cực xa. K. Flammarion trong cuốn sách “Bầu khí quyển” của ông đã mô tả một ví dụ về ảo ảnh như vậy: “Dựa trên lời khai của một số người đáng tin cậy, tôi có thể báo cáo một ảo ảnh đã được nhìn thấy ở thành phố Verviers (Bỉ) vào tháng 6 năm 1815. Một buổi sáng, cư dân của thành phố nhìn thấy đội quân trên bầu trời, và nó rõ ràng đến mức có thể phân biệt được bộ quần áo của những người lính pháo binh và thậm chí, ví dụ, một khẩu pháo bị vỡ bánh, sắp rơi ra ... buổi sáng của Trận Waterloo! Ảo ảnh được mô tả được một trong những nhân chứng mô tả dưới dạng màu nước. Khoảng cách từ Waterloo đến Verviers theo đường thẳng là hơn 100 km. Có những trường hợp khi những ảo ảnh như vậy được quan sát ở khoảng cách lớn - lên đến 1000 km. "Người Hà Lan bay" nên được gán chính xác cho những trò ảo thuật như vậy.

Giải thích về ảo ảnh thấp hơn ("hồ"). Nếu không khí ở bề mặt trái đất rất nóng và do đó, mật độ của nó tương đối thấp, thì chiết suất ở bề mặt sẽ nhỏ hơn ở các lớp không khí cao hơn. Thay đổi chiết suất của không khí N với chiều cao h gần bề mặt trái đất đối với trường hợp đang xét được thể hiện trong Hình 3, a.

Theo quy luật đã thiết lập, trong trường hợp này các tia sáng gần bề mặt trái đất sẽ bị bẻ cong để quỹ đạo của chúng lồi xuống dưới. Cho một quan sát viên ở điểm A. Chùm sáng từ một số khu vực trời xanhđập vào mắt người quan sát, trải qua độ cong xác định. Và điều này có nghĩa là người quan sát sẽ nhìn thấy phần tương ứng của bầu trời không phải phía trên đường chân trời mà ở bên dưới nó. Đối với anh ta, dường như anh ta nhìn thấy nước, mặc dù trên thực tế, anh ta có một hình ảnh của bầu trời xanh ở phía trước của anh ta. Nếu chúng ta tưởng tượng rằng có những ngọn đồi, cây cọ hoặc các vật thể khác gần đường chân trời, thì người quan sát sẽ thấy chúng lộn ngược do độ cong rõ rệt của các tia, và sẽ coi chúng là phản xạ của các đối tượng tương ứng trong nước không tồn tại. Vì vậy mới có ảo ảnh, là ảo ảnh “hồ nước”.

Mirages đơn giản vượt trội. Có thể giả định rằng không khí ở bề mặt trái đất hoặc nước không bị đốt nóng, mà ngược lại, được làm mát đáng kể so với các lớp không khí cao hơn; sự thay đổi của n với chiều cao h được thể hiện trong Hình 4, a. Các tia sáng trong trường hợp đang xét bị bẻ cong sao cho quỹ đạo của chúng lồi lên trên. Do đó, bây giờ người quan sát có thể nhìn thấy các vật thể bị khuất sau đường chân trời, và anh ta sẽ nhìn thấy chúng ở trên cùng, như thể đang treo lơ lửng trên đường chân trời. Do đó, những mirage như vậy được gọi là siêu đẳng.

Ảo ảnh siêu việt có thể tạo ra cả hình ảnh thẳng đứng và hình ảnh ngược. Hình ảnh trực tiếp trong hình vẽ xảy ra khi chiết suất của không khí giảm tương đối chậm theo chiều cao. Với sự giảm nhanh chóng chiết suất, một hình ảnh đảo ngược được hình thành. Điều này có thể được xác minh bằng cách xem xét một trường hợp giả định - chiết suất ở độ cao h nhất định giảm đột ngột (Hình 5). Các tia của vật thể, trước khi đến người quan sát A, bị phản xạ toàn phần bên trong từ ranh giới BC, bên dưới đó, trong trường hợp này, có không khí dày đặc hơn. Có thể thấy, ảo ảnh cấp trên cho hình ảnh ngược của vật thể. Trong thực tế, không có ranh giới giống như bước nhảy giữa các lớp không khí, quá trình chuyển đổi diễn ra dần dần. Nhưng nếu nó được thực hiện đủ sắc nét, thì ảo ảnh vượt trội sẽ cho hình ảnh ngược (Hình 5).

Đôi và ba mirage. Nếu chiết suất của không khí thay đổi nhanh, chậm dần đều thì tia ở vùng I sẽ bị bẻ cong nhanh hơn ở vùng II. Kết quả là, hai hình ảnh xuất hiện (Hình 6, 7). Tia sáng 1 truyền trong vùng không khí I tạo thành ảnh ngược chiều của vật. Các chùm tia 2, lan truyền chủ yếu trong vùng II, bị cong ở mức độ thấp hơn và tạo thành hình ảnh thẳng.

Để hiểu cách một ảo ảnh ba xuất hiện, người ta phải hình dung ba vùng không khí liên tiếp: vùng thứ nhất (gần bề mặt), nơi chiết suất giảm chậm theo chiều cao, vùng tiếp theo, nơi chiết suất giảm nhanh, và vùng thứ ba, nơi chiết suất lại giảm chậm. Hình bên cho thấy sự thay đổi được coi là chiết suất theo chiều cao. Hình bên cho thấy cách một ảo ảnh ba lần xảy ra. Tia 1 tạo thành ảnh dưới của vật thể, chúng lan truyền trong vùng không khí I. Tia 2 tạo thành ảnh ngược; I rơi vào vùng không khí II, các tia này gặp hiện tượng cong rất mạnh. Tia 3 tạo thành ảnh trực tiếp phía trên của vật thể.

Mirage của tầm nhìn cực xa. Bản chất của những ảo ảnh này ít được nghiên cứu nhất. Rõ ràng là bầu không khí phải trong suốt, không có hơi nước và ô nhiễm. Nhưng điều này là không đủ. Một lớp không khí được làm mát ổn định sẽ hình thành ở một độ cao nào đó so với mặt đất. Bên dưới và bên trên lớp này, không khí phải ấm hơn. Một chùm ánh sáng đã rơi vào bên trong một lớp không khí lạnh dày đặc, như nó vốn có, "bị khóa" bên trong nó và lan truyền trong nó như một loại dẫn đường ánh sáng. Quỹ đạo tia trong Hình 8 luôn luôn lồi về phía các vùng ít đặc hơn của không khí.

Sự xuất hiện của các ảo ảnh cực xa có thể được giải thích bởi sự lan truyền của các tia bên trong các "đường dẫn ánh sáng" như vậy, đôi khi được tạo ra bởi tự nhiên.

cầu vồng

Cầu vồng là một hiện tượng thiên thể tuyệt đẹp luôn thu hút sự chú ý của con người. Ngày xưa, khi con người còn ít hiểu biết về thế giới xung quanh, cầu vồng được coi là “điềm trời”. Vì vậy, người Hy Lạp cổ đại cho rằng cầu vồng chính là nụ cười của nữ thần Irida.

Cầu vồng được quan sát theo hướng ngược lại với Mặt trời, trên nền mây mưa hoặc mưa. Một vòng cung nhiều màu thường nằm cách người quan sát 1-2 km, đôi khi có thể quan sát thấy nó ở khoảng cách 2-3 m so với nền của những giọt nước do đài phun hoặc vòi phun nước tạo thành.

Tâm của cầu vồng nằm trên phần tiếp nối của đường thẳng nối Mặt trời và mắt của người quan sát - trên đường phản mặt trời. Góc giữa hướng tới cầu vồng chính và đường phản cực là 41-42º (Hình 9).

Tại thời điểm mặt trời mọc, điểm phản cực (điểm M) nằm trên đường chân trời và cầu vồng trông giống như hình bán nguyệt. Khi mặt trời mọc, điểm phản cực giảm xuống dưới đường chân trời và kích thước của cầu vồng giảm đi. Nó chỉ là một phần của một vòng tròn.

Thường có một cầu vồng thứ cấp, đồng tâm với cầu vồng thứ nhất, với bán kính góc khoảng 52º và sự sắp xếp nghịch đảo của các màu sắc.

Ở độ cao 41º của Mặt Trời, cầu vồng chính không còn nhìn thấy được và chỉ một phần của cầu vồng phụ xuất hiện phía trên đường chân trời, và ở độ cao Mặt Trời hơn 52º, cầu vồng phụ cũng không thể nhìn thấy được. Do đó, ở các vĩ độ giữa xích đạo, hiện tượng tự nhiên này không bao giờ được quan sát trong những giờ gần trưa.

Cầu vồng có bảy màu cơ bản chuyển từ màu này sang màu khác một cách mượt mà.

Hình dạng của vòng cung, độ sáng của màu sắc, độ rộng của các sọc phụ thuộc vào kích thước của các giọt nước và số lượng của chúng. Những giọt lớn tạo ra một cầu vồng hẹp hơn, với màu sắc nổi bật rõ rệt, những giọt nhỏ tạo ra một vòng cung mờ, mờ và thậm chí là màu trắng. Đó là lý do tại sao một cầu vồng hẹp sáng có thể nhìn thấy vào mùa hè sau một cơn bão, trong đó những giọt lớn rơi xuống.

Lý thuyết cầu vồng lần đầu tiên được đưa ra vào năm 1637 bởi René Descartes. Ông giải thích cầu vồng là một hiện tượng liên quan đến sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng trong những giọt mưa.

Sự hình thành màu sắc và trình tự của chúng đã được giải thích sau đó, sau khi làm sáng tỏ bản chất phức tạp của ánh sáng trắng và sự phân tán của nó trong môi trường. Lý thuyết nhiễu xạ của cầu vồng được phát triển bởi Airy và Partner.

Có thể được xem xét trường hợp đơn giản nhất: cho một chùm tia mặt trời song song rơi vào giọt có hình dạng của một quả bóng (Hình 10). Chùm tia tới trên bề mặt của một giọt nước tại điểm A bị khúc xạ bên trong nó theo định luật khúc xạ:

n sin α = n sin β, trong đó n = 1, n≈1,33 -

Chiết suất của không khí và nước lần lượt là α là góc tới và β là góc khúc xạ của ánh sáng.

Bên trong giọt, tia AB đi theo đường thẳng. Tại điểm B, chùm tia bị khúc xạ một phần và tia phản xạ một phần. Cần lưu ý rằng góc tới tại điểm B càng nhỏ và do đó tại điểm A, cường độ chùm phản xạ càng giảm và cường độ chùm khúc xạ càng lớn.

Tia AB sau khi phản xạ tại điểm B thì xảy ra góc β` = β b chạm tới điểm C, tại đây cũng xảy ra hiện tượng phản xạ một phần và khúc xạ một phần ánh sáng. Chùm khúc xạ rời khỏi giọt một góc γ, trong khi chùm phản xạ có thể đi xa hơn, tới điểm D, v.v ... Do đó, chùm sáng trong giọt trải qua nhiều phản xạ và khúc xạ. Với mỗi lần phản xạ, một số tia sáng phát ra và cường độ của chúng bên trong giọt giảm. Tia có cường độ mạnh nhất trong số các tia ló ra ngoài không khí là tia ló ra từ điểm rơi tại điểm B. Nhưng rất khó để quan sát nó, vì nó bị mất đi so với nền của ánh sáng mặt trời trực tiếp. Các tia khúc xạ tại điểm C cùng nhau tạo ra cầu vồng sơ cấp trên nền của một đám mây đen, và các tia khúc xạ tại điểm D tạo ra cầu vồng thứ cấp, có cường độ nhỏ hơn cầu vồng sơ cấp.

Khi xem xét sự hình thành cầu vồng, phải tính đến một hiện tượng nữa - sự khúc xạ không bằng nhau của các sóng ánh sáng có độ dài khác nhau, tức là các tia sáng. màu khác. Hiện tượng này được gọi là sự phân tán. Do sự tán sắc, góc khúc xạ γ và góc lệch của tia Θ trong một giọt là khác nhau đối với các tia có màu sắc khác nhau.

Chúng ta thường thấy một cầu vồng. Không có gì lạ khi hai sọc cầu vồng xuất hiện đồng thời trên bầu trời, nằm nối tiếp nhau; quan sát được số lượng cung thiên thể nhiều hơn - ba, bốn và thậm chí năm cung cùng một lúc. Hiện tượng thú vị này được Leningraders quan sát vào ngày 24 tháng 9 năm 1948, khi bốn cầu vồng xuất hiện giữa các đám mây trên Neva vào buổi chiều. Nó chỉ ra rằng một cầu vồng có thể phát sinh không chỉ từ các tia trực tiếp; thường nó xuất hiện trong các tia phản xạ của mặt trời. Điều này có thể được nhìn thấy trên bờ của các vịnh biển, sông lớn và các hồ. Ba hoặc bốn cầu vồng - bình thường và phản chiếu - đôi khi tạo ra một bức tranh tuyệt đẹp. Vì các tia Mặt trời phản xạ từ mặt nước đi từ dưới lên trên, nên cầu vồng hình thành trong các tia đôi khi có thể trông hoàn toàn khác thường.

Bạn không nên nghĩ rằng chỉ có thể quan sát thấy cầu vồng vào ban ngày. Tuy nhiên, nó xảy ra vào ban đêm, luôn luôn yếu. Bạn có thể nhìn thấy cầu vồng như vậy sau cơn mưa đêm, khi mặt trăng nhìn ra từ phía sau những đám mây.

Một số hình ảnh cầu vồng có thể thu được từ kinh nghiệm này: Bạn cần thắp sáng một bình đầy nước ánh sáng mặt trời hoặc một ngọn đèn xuyên qua một lỗ trên bảng trắng. Sau đó, một cầu vồng sẽ trở nên rõ ràng trên bảng và góc phân kỳ của các tia sáng so với hướng ban đầu sẽ vào khoảng 41-42 °. Trong điều kiện tự nhiên, không có màn chắn, hình ảnh hiển thị trên võng mạc của mắt, và mắt sẽ chiếu hình ảnh này lên các đám mây.

Nếu cầu vồng xuất hiện vào buổi tối trước khi mặt trời lặn thì người ta quan sát được cầu vồng màu đỏ. Trong năm hoặc mười phút cuối cùng trước khi mặt trời lặn, tất cả các màu sắc của cầu vồng, ngoại trừ màu đỏ, đều biến mất, nó trở nên rất sáng và có thể nhìn thấy ngay cả mười phút sau khi mặt trời lặn.

Một cảnh đẹp là cầu vồng trên sương. Nó có thể được quan sát vào lúc bình minh trên bãi cỏ phủ đầy sương. Cầu vồng này có hình dạng giống như một hyperbola.

cực quang

Một trong những hiện tượng quang học đẹp nhất của tự nhiên là cực quang borealis.

Trong hầu hết các trường hợp, cực quang có màu xanh lục hoặc xanh lục lam, thỉnh thoảng có các mảng hoặc viền màu hồng hoặc đỏ.

Cực quang được quan sát thấy ở hai dạng chính - dưới dạng dải băng và ở dạng các đốm giống như đám mây. Khi ánh sáng rực rỡ, nó có dạng dải băng. Mất cường độ, nó biến thành đốm. Tuy nhiên, nhiều dải băng biến mất trước khi chúng vỡ ra thành từng đốm. Những dải ruy băng dường như treo lơ lửng trong không gian tối của bầu trời, giống như một tấm rèm hoặc tấm xếp nếp khổng lồ, thường kéo dài từ đông sang tây hàng nghìn km. Chiều cao của bức màn này là vài trăm km, độ dày không quá vài trăm mét, tinh xảo và trong suốt đến mức có thể nhìn thấy các ngôi sao xuyên qua nó. Mép dưới của rèm được viền khá sắc nét và rõ ràng và thường được nhuộm màu đỏ hoặc hơi hồng, gợi nhớ đến đường viền của rèm, mép trên bị mất dần độ cao và điều này tạo nên ấn tượng đặc biệt ngoạn mục về chiều sâu của không gian.

Có bốn loại cực quang:

Vòng cung đồng nhất - dải dạ quang có dạng đơn giản nhất, êm dịu nhất. Nó sáng hơn từ bên dưới và dần dần biến mất trên nền bầu trời rực rỡ;

Vòng cung bức xạ - băng trở nên hoạt động hơn và di động hơn, nó tạo thành các nếp gấp và dòng chảy nhỏ;

Dải bức xạ - với hoạt động ngày càng tăng, các nếp gấp lớn hơn được xếp chồng lên các nếp nhỏ;

Với hoạt động gia tăng, các nếp gấp hoặc vòng lặp mở rộng thành kích thước khổng lồ, mép dưới của dải ruy băng phát sáng rực rỡ với ánh hồng. Khi hoạt động giảm xuống, các nếp nhăn biến mất và băng trở lại hình dạng đồng nhất. Điều này cho thấy rằng cấu trúc đồng nhất là hình thức chính của cực quang, và các nếp gấp có liên quan đến sự gia tăng hoạt động.

Thường thì có cực quang thuộc một loại khác. Chúng chiếm được toàn bộ vùng cực và rất dữ dội. Chúng xảy ra trong quá trình gia tăng hoạt động năng lượng mặt trời. Các đèn này xuất hiện dưới dạng nắp màu xanh lục trắng. Những cực quang như vậy được gọi là những cực quang.

Theo độ sáng của cực quang, chúng được chia thành bốn lớp, chênh lệch nhau một bậc về độ lớn (nghĩa là 10 lần). Lớp đầu tiên bao gồm cực quang, hầu như không đáng chú ý và độ sáng xấp xỉ bằng dải Ngân Hà, sự rạng rỡ lớp bốn chiếu sáng trái đất sáng như trăng tròn.

Cần lưu ý rằng cực quang đã phát sinh lan truyền về phía tây với tốc độ 1 km / giây. Các lớp trên của khí quyển trong khu vực của các tia sáng cực quang nóng lên và lao lên phía trên, điều này đã ảnh hưởng đến sự giảm tốc tăng cường của các vệ tinh nhân tạo của Trái đất đi qua các khu vực này.

Trong thời kỳ cực quang, các dòng xoáy xuất hiện trong bầu khí quyển của Trái đất. dòng điện bao gồm các khu vực rộng lớn. Chúng kích thích thêm các từ trường không ổn định, được gọi là bão từ. Trong thời kỳ cực quang, bầu khí quyển phát ra tia X, có vẻ như là kết quả của sự giảm tốc độ electron trong khí quyển.

Những tia sáng chói lọi cường độ cao thường kèm theo những âm thanh giống như tiếng ồn, tiếng nổ lách tách. Cực quang gây ra những thay đổi mạnh mẽ trong tầng điện ly, do đó ảnh hưởng đến các điều kiện vô tuyến. Trong hầu hết các trường hợp, liên lạc vô tuyến giảm đi đáng kể. Có sự can thiệp mạnh và đôi khi mất hoàn toàn khả năng thu sóng.

Cực quang xảy ra như thế nào. Trái đất là một nam châm khổng lồ cực Nam nằm gần phía bắc cực địa lý, và cái phía bắc gần với cái phía nam. Các đường sức của từ trường Trái đất, được gọi là đường địa từ, đi ra khỏi khu vực tiếp giáp với cực từ phía bắc của Trái đất, bao phủ Trái đất và đi vào nó trong khu vực của cực từ phía nam, tạo thành một mạng hình xuyến xung quanh Trái đất.

Từ lâu, người ta tin rằng vị trí của từ trường đường lựcđối xứng về trục trái đất. Bây giờ hóa ra cái gọi là "gió Mặt trời" - một dòng proton và electron do Mặt trời phát ra - va vào vỏ địa từ của Trái đất từ ​​độ cao khoảng 20.000 km, kéo nó trở lại, ra khỏi Mặt trời, hình thành một loại "đuôi" từ trường gần Trái đất.

Một electron hoặc một proton đã rơi vào từ trường của Trái đất sẽ chuyển động theo hình xoắn ốc, như thể đang cuộn mình trên một đường địa từ. Các electron và proton đã rơi từ gió Mặt trời vào từ trường Trái đất được chia thành hai phần. Một số trong số chúng chảy theo đường sức từ ngay lập tức vào các vùng cực của Trái đất; những người khác vào bên trong teroid và di chuyển bên trong nó, vì có thể theo quy tắc bàn tay trái, dọc theo đường cong ABC. Các proton và electron này cuối cùng chảy dọc theo các đường địa từ đến vùng của các cực, nơi xảy ra sự gia tăng nồng độ của chúng. Các proton và electron tạo ra sự ion hóa và kích thích các nguyên tử và phân tử chất khí. Để làm được điều này, chúng có đủ năng lượng, vì các proton đến Trái đất với năng lượng 10000-20000 eV (1 eV = 1,6 10 J), và các electron có năng lượng 10-20 eV. Đối với sự ion hóa của các nguyên tử, điều cần thiết là: đối với hydro - 13,56 eV, đối với oxy - 13,56 eV, đối với nitơ - 124,47 eV, và thậm chí ít hơn đối với kích thích.

Các nguyên tử khí bị kích thích trả lại năng lượng nhận được dưới dạng ánh sáng, giống như nó xảy ra trong các ống chứa khí hiếm khi có dòng điện chạy qua chúng.

Nghiên cứu quang phổ cho thấy ánh sáng xanh lục và đỏ thuộc về các nguyên tử oxy bị kích thích, tia hồng ngoại và màu tím - đối với các phân tử nitơ bị ion hóa. Một số vạch phát xạ oxy và nitơ được hình thành ở độ cao 110 km, và màu đỏ rực của oxy được hình thành ở độ cao 200-400 km. Một nguồn ánh sáng đỏ yếu khác là các nguyên tử hydro được hình thành trong tầng cao khí quyển từ các proton đến từ Mặt trời. Sau khi bắt được một electron, một proton như vậy sẽ biến thành một nguyên tử hydro bị kích thích và phát ra ánh sáng đỏ.

Pháo sáng cực quang thường xảy ra một hoặc hai ngày sau pháo sáng mặt trời. Điều này khẳng định mối liên hệ giữa những hiện tượng này. Một nghiên cứu sử dụng tên lửa cho thấy rằng ở những nơi có cường độ cực quang lớn hơn, có sự ion hóa các chất khí đáng kể hơn bởi các electron.

TẠI thời gian gần đây các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng cực quang có cường độ mạnh hơn ở gần bờ biển và đại dương.

Nhưng sự giải thích khoa học của tất cả các hiện tượng liên quan đến đèn cực, gặp phải một số khó khăn. Ví dụ, cơ chế chính xác của gia tốc hạt đối với các năng lượng được chỉ định là chưa rõ, quỹ đạo của chúng trong không gian gần Trái đất không hoàn toàn rõ ràng, không phải mọi thứ đều hội tụ về mặt định lượng trong sự cân bằng năng lượng của sự ion hóa và kích thích của các hạt, cơ chế hình thành phát quang không khá rõ ràng. các loại, nguồn gốc của âm thanh không rõ ràng.

Văn chương:

5. “Từ điển bách khoa của một nhà vật lý trẻ”, do V. A. Chuyanov biên soạn, nhà xuất bản “Sư phạm”, Matxcova, 1984.

6. "Sổ tay của một cậu học sinh vật lý", người biên dịch - xã hội ngữ văn "Slovo", Moscow, 1995.

7. "Vật lý 11", N. M. Shakhmaev, S. N. Shakhmaev, D. Sh. Shodiev, nhà xuất bản Prosveshchenie, Moscow, 1991.

8. "Giải pháp của các vấn đề trong vật lý", V. A. Shevtsov, Nizhne-Volzhskoe nhà xuất bản sách, Volgograd, 1999.