Elektrické a optické jevy v atmosféře

Ve škole studuje téma "Optické jevy v atmosféře" 6. ročníku. Nicméně je to zajímavé nejen pro mysl zvědavého dítěte. Optické jevy v atmosféře, na jedné straně, kombinovat duhu, měnící se barvy na obloze při východu a západu slunce, a to nejen viditelné pro všechny. Na druhé straně obsahují tajemné zázraky, falešné měsíce a slunce, impozantní svatozář, který v minulosti vyděsil lidi. Mechanismus vzniku některých z nich do konce zůstává nejasný dnes, ale obecný princip, že „živé“ optické jevy v přírodě, moderní fyzika je dobře znám.

Vzduch

Zemská atmosféra je skořápka sestávající ze směsi plynů a rozkládající se přibližně 100 km nad mořem. Hustota vzduchové vrstvy se mění s odlehlostí od země: její největší hodnota na povrchu planety s výškou, kterou snižuje. Atmosféru nelze nazvat statickou formací. Vrstvy plynového pouzdra se neustále pohybují a mísí. Jejich vlastnosti se mění: teplota, hustota, rychlost pohybu, průhlednost. Všechny tyto nuance mají vliv na sluneční paprsky, které se ponoří do povrchu planety.

Optický systém

Procesy, které se vyskytují v atmosféře, stejně jako její složení přispívají k absorpci, lomu a odrazu světelných paprsků. Některé z nich dosáhnou cíle - zemského povrchu, druhý je rozptýlený nebo přesměrován zpátky do vesmíru. V důsledku zakřivení a odraz světla, rozpad části části paprsků na spektrum a tak dále se vytvářejí různé optické jevy v atmosféře.

Atmosférická optika

V době, kdy se věda právě začala, lidé vysvětlovali optické jevy založené na převládajících představách o struktuře vesmíru. Duha spojila lidský svět s božským, vzhled dvou falešných Sluncí na obloze svědčil o nadcházejících katastrofách. Dnes většina fenoménů, které vyděsily naše vzdálené předky, dostalo vědecké vysvětlení. Studium takových jevů se zabývá atmosférickou optikou. Optické jevy v atmosféře, popisuje tato věda na základě zákonů fyziky. Je schopna vysvětlit, proč je obloha modrá den a během západu slunce a svítání změní barvu, jak se tvoří duha a odkud pocházejí zázraky. Četné studie a experimenty nám dnes umožňují pochopit takové přírodní optické jevy jako vzhled světelných křížení, Fata Morgana, jiskřivé haló.

Modrá obloha

Barva oblohy je tak obyčejná, že zřídkakdy přemýšlíme o tom, proč tomu tak je. Nicméně odpověď je dobře známá fyzikům. Newton dokázal, že paprsek světla se za určitých podmínek rozkládá do spektra. Když atmosféra projde, její část odpovídající modré barvě se rozptýlí lépe. Červená část viditelné záření vyznačující se delší vlnovou délkou a nižší než fialová ve stupni rozptylu 16 krát.

Současně vidíme oblohu ne fialovou, ale modrou. Důvodem je skutečnost, že funkce sítnice a poměr spektrálních oblastí na slunečním světle. Naše oči jsou citlivější na modré a fialová část ve spektru světla je méně intenzivní než modrá.

Šarlatový západ slunce

Když lidé pochopili, že taková atmosféra, optické jevy přestaly být pro ně svědectvím nebo znamením hrozných událostí. Vědecký přístup však nezabrání estetické potěšení od barevné západy slunce a mírné svítání. Jasně červené a oranžové barvy spolu s růžovou a modrou postupně ustupují do noční tmy nebo ranního světla. Není možné pozorovat dvě shodné východiska nebo západy slunce. A důvodem pro to je stejná mobilita atmosférických vrstev a měnící se povětrnostní podmínky.

Během západu slunce a východu slunce sluneční paprsky překonávají delší cestu k povrchu než ve dne. Výsledkem je, že rozptýlené fialové, modré a zelené se dostanou po stranách a přímá světla jsou zbarveny červeně a oranžově. Jeho přínos k obrazu západu slunce a svítání je tvořen mraky, prachem nebo částicemi ledu suspendovanými ve vzduchu. Světlo se odráží, prochází skrz ně a barví oblohu v různých odstínech. Na opačné straně Slunce horizontu je často možné pozorovat tzv Venus Belt - růžový pás, který odděluje noční oblohu a tmavě modré den. Krásný optický jev, pojmenovaný po římské bohyni lásky, je viditelný před úsvitem a po západu slunce.

Rainbow Bridge

Možná, že žádné jiné světelné jevy v atmosféře nezpůsobí v paměti tolik mytologických předmětů a pohádkových obrazů, kolik je spojeno s duhou. Oblouk nebo kruh, který se skládá ze sedmi barev, je každý znám z dětství. Krásný atmosférický jev, který se vyskytuje během deště, když sluneční paprsky procházejí kapkami, fascinuje i ty, kteří důkladně prozkoumali jeho povahu.

A dnešní fyzika duhy není pro někoho tajemstvím. Sluneční světlo, přemýšlené kapkami deště nebo mlhy, se rozdělí. Jako výsledek, pozorovatel vidí sedm barev spektra, od červené až fialové. Hranice mezi nimi nelze určit. Barvy plynule procházejí do několika odstínů.

Při sledování duhy je vždy slunce za člověkem. Centrum linky Smile Irida (takzvaná duha starých Řeků) se nachází na linii procházející pozorovatelem a denním světlem. Obvykle se duha objevuje jako půlkruh. Jeho velikost a tvar závisí na poloze Slunce a bodu, ve kterém je pozorovatel umístěn. Čím vyšší je světlo nad obzorem, tím menší je obvod možného vzhledu duhy. Když Slunce překoná značku na 42 m nm - nad obzorem, pozorovatel na povrchu Země nemůže vidět duhu. Čím vyšší osoba nad hladinou moře, která chce obdivovat úsměv Iridy, tím větší pravděpodobnost, že neuvidí oblouk, ale kruh.

Dvojitá, úzká a široká duha

Často, spolu s hlavním, můžete vidět tzv. Kolaterální duhu. Je-li prvně vytvořen jako výsledek jediného odrazu světla, druhý je výsledkem dvojitého odrazu. Kromě toho se hlavní duha liší v určitém pořadí barev: červená je umístěna na vnější straně a fialová na vnitřní straně, která je blíže k povrchu Země. Boční "most" je reverzní sekvence v pořadí: v horní části se objevuje fialová. Je to proto, že když dvojitý odraz kapky dešťových paprsků vychází z různých úhlů.

Obdélníkové koule se liší intenzitou barvy a šířky. Nejsvětlejší a spíše úzké se objevují po letní bouři. Velké kapky, charakteristické pro takový dešť, způsobují narození dobře označené duhy s výrazně odlišnými barvami. Malé kapky dávají více difuzní a méně nápadnou duhu.

Optické jevy v atmosféře: aurora borealis

Jedním z nejkrásnějších atmosferických optických jevů je polární záře. To je charakteristické pro všechny planety, které mají magnetosféru. Na Zemi se pozorují aurory ve vysokých zeměpisných šířkách obou hemisfér, v oblastech kolem magnetických pólů planety. Nejčastěji vidíte zelenavou nebo modrozelenou záři, někdy se přidává na okrajích záblesků červené a růžové. Intenzivní polární aurora ve tvaru připomíná pásky nebo záhyby tkáně, přičemž útlum se mění na skvrny. Pruhy několik set kilometrů vysoký se vyznačují dolním okrajem na pozadí tmavé oblohy. Horní hranice aurory se ztrácí na obloze.

Tyto krásné optické jevy v atmosféře stále držet své tajemství od lidí: ne zcela studoval mechanismus vzniku některých typů luminiscence, důvodem dochází při náhlých záblesky tresky. Celkový obraz o formování polárních polí je však dnes znám. Nebe nad severním a jižním pólu zdobené nazelenalou růžové záře, když sluneční vítr nabité částice se srazí s atomy v horní atmosféře. Ta druhá, jako výsledek interakce, přijímá dodatečnou energii a vydává ji ve formě světla.

Halo

Slunce a měsíc se často objevují před námi obklopené záře, která připomíná svatozář. Tento halo je dobře označený prsten kolem světelného zdroje. V atmosféře se nejčastěji vytváří kvůli nejmenším částicím ledu, který tvoří cirrusové mraky vysoko nad zemí. V závislosti na tvaru a velikosti krystalů se mění charakter fenoménu. Halo má často podobu duhového kruhu v důsledku rozložení světelného paprsku do spektra.

Zajímavou rozmanitostí tohoto fenoménu je pargelium. V důsledku refrakce světla v ledových krystalů na úrovni slunce se dvě světlé místa podobají dennímu světlu. V historických kronikách lze nalézt popis tohoto jevu. V minulosti byla často považována za předzvěst strašlivých událostí.

Mirage

Míry jsou také optické jevy v atmosféře. Vznikají jako důsledek lomu světla na hranici mezi vrstvami vzduchu, které se značně liší v hustotě. V literatuře bylo popsáno mnoho případů, kdy cestovatel v poušti viděl oázy nebo dokonce města a hrady, které nemohly být blízko. Nejčastěji se jedná o "nižší" zázraky. Vznikají na rovnom povrchu (poušť, asfalt) a představují odrážející se obraz oblohy, který se zdá pozorovateli rezervoárem.

Takzvané horní zázraky jsou méně časté. Jsou tvořeny přes studený povrch. Horní zázraky jsou rovné a obrácené, někdy kombinují obě pozice. Nejslavnějším představitelem těchto optických jevů je Fata Morgana. Jedná se o komplexní smích, který kombinuje několik typů reflexí. Před pozorovatelem jsou skutečně existující objekty, které se opakovaně odrážejí a mísí.

Atmosférická elektřina

Elektrické a optické jevy v atmosféře jsou často uváděny společně, ačkoli důvody jejich výskytu jsou jiné. Polarizace mraků a tvorba blesku jsou spojeny s procesy vyskytujícími se v troposféře a ionosféře. Obrovské výboje jisker se obvykle vytvářejí při bouřce. Blesky se vyskytují v oblacích, mohou zasáhnout zemi. Jde o ohrožení života lidí a to je jeden z důvodů vědeckého zájmu o takovéto jevy. Některé vlastnosti blesku stále zůstávají záhadou pro vědce. Dnes je příčina bleskového blesku neznámá. Stejně jako u některých aspektů teorie polárních a závětří, elektrické jevy stále vědí vědce.

Optické jevy v atmosféře, stručně popsané v článku, se každý den fyzikům stávají stále jasnějšími. Současně, stejně jako blesk, nepřestávají fascinovat lidi svou krásou, tajemstvím a někdy velkolepostí.