Optiske fenomener i atmosfæren. Abstrakt: Optiske fenomener i naturen

Mange liker morsomme bilder som lurer deres visuelle oppfatning. Men visste du at naturen også kan skape optiske illusjoner? Dessuten ser de mye mer imponerende ut enn de som er laget av mennesker. Disse inkluderer dusinvis av naturfenomener og formasjoner, både sjeldne og ganske vanlige. Nordlys, glorie, grønn stråle, linseformede skyer er bare en liten del av dem. Her er 25 fantastiske optiske illusjoner skapt av naturen.
Brannfoss "Horse Tail"

Hvert år i februar blir vannstrømmene brennoransje.

Denne vakre og samtidig skremmende fossen ligger i den sentrale delen av Yosemite nasjonalpark. Det kalles Horsetail Fall (oversatt som "hestehale"). Hvert år, i 4-5 dager i februar, kan turister se et sjeldent fenomen - strålene fra solnedgangen som reflekteres i de fallende vannstrømmene. I disse øyeblikkene blir fossen brennoransje. Det ser ut til at varm lava renner fra toppen av fjellet, men dette er bare en optisk illusjon.

Horse's Tail-fossen består av to fossende bekker, dens totale høyde når 650 meter.

Falsk sol

Ekte sol og to falske

Hvis solen er lavt over horisonten og det er mikroskopiske iskrystaller i atmosfæren, kan observatører legge merke til flere lyse regnbueflekker til høyre og venstre for solen. Disse bisarre gloriene følger trofast lyset vårt over himmelen, uansett hvilken retning den er rettet.

I prinsippet anses dette atmosfæriske fenomenet som ganske vanlig, men det er vanskelig å merke effekten.

Dette er interessant: I sjeldne tilfeller, når sollys passerer gjennom cirrusskyer i akkurat den rette vinkelen, blir disse to flekkene like lyse som selve solen.

Effekten observeres best tidlig om morgenen eller sen kveld i polare strøk.
Fata Morgana

Fata Morgana - en sjelden optisk illusjon

Fata Morgana er et komplekst optisk atmosfærisk fenomen. Det observeres ekstremt sjelden. Faktisk "består" Fata Morgana av flere former for luftspeilinger, på grunn av hvilke fjerne objekter blir forvrengt og "delt i to" for observatøren.

Det er kjent at Fata Morgana oppstår når det dannes flere vekslende luftlag med forskjellig tetthet i det nedre laget av atmosfæren (vanligvis på grunn av temperaturforskjeller). Under visse forhold gir de spekulære refleksjoner.

På grunn av refleksjon og brytning av lysstråler, kan virkelige objekter skape flere forvrengte bilder i horisonten eller til og med over den, som delvis overlapper hverandre og raskt endres over tid, og dermed skape et slående bilde av Fata Morgana.
Lysstolpe

Søyle av lys som kommer fra solen som går ned under horisonten

Vi blir vitner til lys (eller solar) søyler ganske ofte. Dette er navnet på en vanlig type halo. Denne optiske effekten ser ut som vertikal stripe lyset som kommer fra solen ved solnedgang eller soloppgang. En lyssøyle kan observeres når lys i atmosfæren reflekteres fra overflaten av bittesmå iskrystaller, formet som isplater eller miniatyrstaver med et sekskantet tverrsnitt. Krystaller av denne formen dannes oftest i høye cirrostratusskyer. Men hvis lufttemperaturen er lav nok, kan de vises på kortere tid. høye lag atmosfære. Vi mener det ikke er nødvendig å forklare hvorfor lyssøyler oftest observeres om vinteren.
Brocken Ghost

Under visse forhold kan en skygge se ut som et spøkelse

Når det er tykk tåke ute, kan du observere et interessant optisk fenomen - det såkalte Brocken-spøkelset. For å gjøre dette trenger du bare å snu ryggen til hovedlyskilden. Observatøren vil kunne se sin egen skygge liggende på tåken (eller skyen hvis du er i et fjellområde).

Dette er interessant: Hvis lyskilden, samt objektet som skyggen kastes på, er statiske, vil den følge enhver menneskelig bevegelse. Men skyggen vil vises helt annerledes på en bevegelig "overflate" (for eksempel på tåke). Under slike forhold kan det svinge, og skape en illusjon om at en mørk, tåkete silhuett beveger seg. Det ser ut til at dette ikke er en skygge som tilhører observatøren, men et ekte spøkelse.

Atlanterhavsveien i Norge

Det finnes sannsynligvis ikke mer naturskjønne motorveier i verden enn Atlanterhavsveien, som ligger i Møre og Romsdal.

Den unike motorveien går over den nordlige kysten av Atlanterhavet og inkluderer så mange som 12 broer som forbinder veibanen separate øyer.

Det mest fantastiske stedet på Atlanterhavsveien er Storseisundetbrua. Fra en viss vinkel kan det virke som om det ikke er fullført, og alle de forbipasserende bilene går opp, nærmer seg stupet og faller deretter ned.

Den totale lengden på denne broen, åpnet i 1989, er 8,3 kilometer.

I 2005 ble Atlanterhavsveien kåret til Norges «Århundrets bygg». Og journalister fra den britiske publikasjonen The Guardian tildelte den tittelen som den beste turistruten i dette nordlige landet.
Måneillusjon

Månen ser ut til å være stor når den befinner seg over horisonten.

Når fullmånen er lavt i horisonten, er den visuelt mye større enn når den er høyt på himmelen. Dette fenomenet forvirrer tusenvis av nysgjerrige hjerner som prøver å finne en fornuftig forklaring på det. Men i virkeligheten er dette en enkel illusjon.

Den enkleste måten å bekrefte den illusoriske karakteren til denne effekten er å holde en liten rund gjenstand (for eksempel en mynt) i den utstrakte hånden. Når du sammenligner størrelsen på dette objektet med den "store" månen i horisonten og den "lille" månen på himmelen, vil du bli overrasket over å innse at dens relative størrelse ikke endres. Du kan også rulle et stykke papir i form av et rør og se gjennom hullet som er dannet utelukkende ved Månen, uten noen omkringliggende gjenstander. Igjen vil illusjonen forsvinne.

Dette er interessant: De fleste forskere, når de forklarer måneillusjonen, refererer til teorien om "relativ størrelse". Det er kjent at visuell oppfatning av størrelse synlig for mennesker av et objekt bestemmes av dimensjonene til andre objekter observert av det samtidig. Når månen er lavt over horisonten, kommer andre objekter (hus, trær, etc.) inn i en persons synsfelt. På deres bakgrunn virker nattstjernen vår større enn i virkeligheten.

skyskygger

Skyskygger ser ut som små øyer

På en solrik dag med stor høyde Det er veldig interessant å observere skyggene kastet av skyer på overflaten av planeten vår. De ligner små, stadig bevegelige øyer i havet. Dessverre vil bakkeobservatører ikke kunne sette pris på all prakten til dette bildet.
Møll atlas

Møll atlas

Den enorme atlasmøllen finnes i tropiske skoger i Sør-Asia. Det er dette insektet som har rekorden for overflatearealet til vingene (400 kvadratcentimeter). I India er denne møllen avlet for å produsere silketråder. Det gigantiske insektet produserer brun silke som ser ut som ull.

På grunn av sin store størrelse flyr atlasmøll motbydelig og beveger seg sakte og klønete gjennom luften. Men den unike fargen på vingene hjelper dem med å kamuflere i deres naturlige habitat. Takket være henne smelter atlaset bokstavelig talt sammen med trærne.
Dugg på nettet

Dugg på nettet

Om morgenen eller etter regn kan små vanndråper sees på edderkoppnettene, som ligner et halskjede. Hvis nettet er veldig tynt, kan observatøren ha en illusjon om at dråpene bokstavelig talt svever i luften. Og i den kalde årstiden kan nettet dekkes med frost eller frossen dugg, dette bildet ser ikke mindre imponerende ut.
Grønn stråle

Grønn stråle

Et kort glimt av grønt lys, observert et øyeblikk før solskiven dukker opp over horisonten (oftest på havet) eller i øyeblikket når solen forsvinner bak den, kalles en grønn stråle.

Du kan være vitne til dette fantastiske fenomenet hvis du følger med tre forhold: Horisonten skal være åpen (steppe, tundra, hav, fjellområder), luften skal være ren, og området med solnedgang eller soloppgang skal være fritt for skyer.

Som regel er den grønne strålen ikke synlig i mer enn 2-3 sekunder. For å øke tidsintervallet for observasjonen betydelig i øyeblikket av solnedgang, må du umiddelbart etter utseendet til den grønne strålen begynne å raskt løpe opp en jordvoll eller klatre opp trappene. Hvis solen står opp, må du flytte inn motsatt retning, det vil si ned.

Dette er interessant: Under en av sine flygninger over Sydpolen så den kjente amerikanske piloten Richard Byrd en grønn stråle i hele 35 minutter! En unik hendelse skjedde på slutten av polarnatten, da øverste kant Solskiven dukket først opp over horisonten og beveget seg sakte langs den. Det er kjent at ved polene beveger solskiven seg nesten horisontalt: hastigheten på dens vertikale stigning er veldig liten.

Fysikere forklarer effekten av den grønne strålen ved brytningen (det vil si brytningen) av solstrålene når de passerer gjennom atmosfæren. Interessant nok, i øyeblikket for solnedgang eller soloppgang, bør vi se blå eller fiolette stråler først. Men deres bølgelengde er så kort at når de passerer gjennom atmosfæren er de nesten fullstendig spredt og når ikke den jordiske observatøren.
Nær-zenit bue

Nær-zenit bue

I hovedsak ser buen nær zenit ut som en regnbue snudd opp ned. For noen mennesker ligner det til og med et stort flerfarget smilefjes på himmelen. Dette fenomenet dannes på grunn av brytningen av sollys som passerer gjennom iskrystaller av en viss form som flyter i skyene. Buen er konsentrert i senit parallelt med horisonten. Den øverste fargen på denne regnbuen er blå, den nederste er rød.
Halo

Halo rundt månen

Halo er en av de mest kjente optiske fenomener, og observerer at en person kan se en lysende ring rundt en kraftig lyskilde.

På dagtid vises en glorie rundt solen, om natten - rundt månen eller andre kilder, for eksempel gatelykter. Det er et stort antall varianter av glorier (en av dem er den falske solillusjonen nevnt ovenfor). Nesten alle glorier er forårsaket av brytning av lys når det passerer gjennom iskrystaller konsentrert i cirrusskyer (lokalisert i øvre lag troposfæren). Utseendet til haloen bestemmes av formen og arrangementet til disse miniatyrkrystallene.
Rosa refleksjon av solen

Rosa refleksjon av solen

Sannsynligvis har alle innbyggere på planeten vår sett den rosa gløden. Dette interessante fenomenet observeres i det øyeblikket solen går ned under horisonten. Deretter fjell eller andre vertikale gjenstander (f.eks. fleretasjes bygninger) er malt en myk rosa nyanse for en kort stund.
Crepuskulære stråler

Crepuskulære stråler

Forskere kaller skumringsstråler et vanlig optisk fenomen som ser ut som en veksling av mange lyse og mørke striper på himmelen. Dessuten avviker alle disse båndene fra solens nåværende plassering.

Skumringsstråler er en av manifestasjonene av lys- og skyggespillet. Vi er sikre på at luften er helt gjennomsiktig, og lysstrålene som passerer gjennom den er usynlige. Men hvis det er små dråper vann eller støvpartikler i atmosfæren, spres sollys. En hvitaktig dis dannes i luften. Den er nesten usynlig i klart vær. Men under overskyede forhold er partikler av støv eller vann i skyggen av skyer mindre opplyst. Derfor oppfattes skyggelagte områder av observatører som mørke striper. Godt opplyste områder som veksler med dem, ser tvert imot ut til å være lyse striper av lys.

En lignende effekt observeres når solens stråler bryter gjennom sprekker inn mørkt rom, danner sterke lysbaner, som lyser opp støvpartikler som svever i luften.

Dette er interessant: Crepuskulære stråler kalles forskjellige land annerledes. Tyskerne bruker uttrykket «Solen drikker vann», nederlenderne bruker «Solen står på beina», og britene kaller skumringsstrålene «Jakobs stige» eller «englestige».

Anti-skumringsstråler

Anti-crepuskulære stråler kommer fra et punkt i horisonten på motsatt side av solnedgangen

Disse strålene observeres i solnedgangsøyeblikket på den østlige siden av himmelen. De, som skumringsstrålene, vifter ut, den eneste forskjellen mellom dem er deres plassering i forhold til himmellegemet.

Det kan virke som om anti-skumringsstrålene konvergerer på et tidspunkt utenfor horisonten, men dette er bare en illusjon. I virkeligheten beveger solstrålene seg strengt i rette linjer, men når disse linjene projiseres på jordens sfæriske atmosfære, dannes det buer. Det vil si at illusjonen av deres vifteformede divergens bestemmes av perspektiv.
Nordlys

Nordlys på nattehimmelen

Solen er veldig ustabil. Noen ganger oppstår kraftige eksplosjoner på overflaten, hvoretter de minste partiklene av solmateriale (solvind) blir rettet mot jorden i stor hastighet. Det tar dem omtrent 30 timer å nå jorden.

Magnetfeltet til planeten vår avleder disse partiklene til polene, som et resultat av dette omfattende magnetiske stormer. Protoner og elektroner som trenger inn i ionosfæren fra verdensrommet, samhandler med den. De tynne lagene i atmosfæren begynner å lyse. Hele himmelen er malt med fargerike dynamisk bevegelige mønstre: buer, bisarre linjer, kroner og flekker.

Dette er interessant: Nordlyset kan observeres på høye breddegrader på hver halvkule (derfor ville det være mer riktig å kalle dette fenomenet "aurora"). Geografien til steder der folk kan se dette imponerende naturfenomenet utvides betydelig bare i perioder med høy solaktivitet. Overraskende nok forekommer nordlys også på andre planeter i vårt solsystem.

Formene og fargene til nattehimmelens fargerike glød endres raskt. Interessant nok forekommer nordlys utelukkende i høydeintervaller fra 80 til 100 og fra 400 til 1000 kilometer over bakkenivå.
Krushinnitsa

Krushinnitsa - en sommerfugl med utrolig realistisk naturlig kamuflasje

I begynnelsen av april, når det jevnt varme og solfylte været setter inn, kan du legge merke til en vakker lys flekk som flagrer fra en vårblomst til en annen. Dette er en sommerfugl som kalles tindved eller sitrongress.

Vingespennet til tindveden er omtrent 6 centimeter, lengden på vingene er fra 2,7 til 3,3 centimeter. Interessant nok er fargene til menn og kvinner forskjellige. Hanner har lyse grønnaktige sitronvinger, mens kvinnelige vinger er lysere, nesten hvite.

Krushinnitsa har utrolig realistisk naturlig kamuflasje. Det er veldig vanskelig å skille det fra planteblader.

Magnetisk Hill

Biler ser ut til å rulle oppover under påvirkning av en ukjent styrke.

Det er en høyde i Canada hvor ekstraordinære ting skjer. Ved å parkere bilen nær foten og skru på nøytralgiret, vil du se at bilen begynner å rulle (uten hjelp) oppover, det vil si mot stigningen. Mange mennesker forklarer det fantastiske fenomenet med påvirkningen av en utrolig kraftig magnetisk kraft, som får biler til å rulle opp bakker og nå hastigheter på opptil 40 kilometer i timen.

Dessverre er det ingen magnetisme eller magi her. Alt handler om en vanlig optisk illusjon. På grunn av terrengegenskapene oppfattes en svak helling (ca. 2,5 grader) av observatøren som en stigning oppover.

Hovedfaktoren for å skape en slik illusjon, observert mange andre steder på kloden, er null eller minimal synlighet av horisonten. Hvis en person ikke ser det, blir det ganske vanskelig å bedømme overflatens helling. Selv gjenstander som i de fleste tilfeller er plassert vinkelrett på bakken (for eksempel trær) kan lene seg i alle retninger, og villede observatøren enda mer.
Salt ørkener

Det virker som om alle disse menneskene svever på himmelen

Saltørkener finnes i alle verdenshjørner. Folk i midten av dem har en forvrengt oppfatning av plass på grunn av mangelen på noen landemerker.

På bildet kan du se en uttørket saltsjø som ligger i den sørlige delen av Altiplano-sletten (Bolivia) og kalles Uyuni-saltflata. Dette stedet ligger i en høyde av 3,7 kilometer over havet, og dets totale areal overstiger 10,5 tusen kvadratkilometer. Uyuni er den største saltmyren på planeten vår.

De vanligste mineralene som finnes her er halitt og gips. Og lagtykkelsen bordsalt på overflaten av saltmyra noen steder når den 8 meter. De totale saltreservene er estimert til 10 milliarder tonn. På territoriet til Uyuni er det flere hoteller bygget av saltblokker. Møbler og andre interiørartikler er også laget av det. Og det er oppslag på veggene i rommene: administrasjonen ber høflig gjestene om å ikke slikke noe. Du kan forresten overnatte på slike hoteller for kun 20 dollar.

Dette er interessant: I regntiden er Uyuni dekket tynt lag vann, takket være hvilket det blir til den største speiloverflaten på jorden. Midt i det endeløse speilrommet får observatører inntrykk av at de svever på himmelen eller til og med på en annen planet.

Bølge

Sanddyner ble til stein

Bølgen er et naturlig dannet galleri av sand og steiner, som ligger på grensen til de amerikanske delstatene Utah og Arizona. Populære nasjonalparker i USA er i nærheten, så bølgen tiltrekker seg hundretusenvis av turister hvert år.

Forskere hevder at disse unike fjellformasjonene ble dannet over millioner av år: sanddynene herdet gradvis under påvirkning av miljøforhold. Og vind og regn, lang tid de som påvirket disse formasjonene polerte formene sine og ga dem et så uvanlig utseende.
Apache Indian Head

Det er vanskelig å tro at denne fjellformasjonen ble dannet uten menneskelig innblanding

Denne naturlige fjellformasjonen i Frankrike illustrerer på en levende måte vår evne til å gjenkjenne kjente former, som menneskelige ansikter, i objekter rundt. Forskere har nylig oppdaget at vi til og med har en spesiell del av hjernen som er ansvarlig for å gjenkjenne ansikter. Det er interessant at menneskets visuelle oppfatning er strukturert på en slik måte at objekter som ligner ansikter, blir lagt merke til av oss raskere enn andre visuelle stimuli.

Det er hundrevis av naturlige formasjoner i verden som utnytter denne menneskelige evnen. Men du må være enig: fjellkjeden i form av hodet til en apache-indianer er sannsynligvis den mest slående av dem alle. Forresten, turister som hadde muligheten til å se denne uvanlige fjellformasjonen som ligger i de franske alpene, kan ikke tro at den ble dannet uten menneskelig innblanding.
Wasteland Guardian

En indianer i tradisjonell hodeplagg og med hodetelefoner i ørene – hvor ellers kan du se dette?

The Guardian of the Wasteland (et annet navn er "Indian Head") er en unik geoformasjon som ligger nær den kanadiske byen Madisen Hat (sørøstlige del av Alberta). Når man ser på det fra stor høyde, blir det åpenbart at terrenget danner omrisset av hodet til en lokal aborigin i en tradisjonell indisk hodeplagg, som ser intenst et sted mot vest. Dessuten lytter denne inderen også til moderne hodetelefoner.

Faktisk, det som ligner en hodetelefontråd er stien som fører til oljeriggen, og foringen er selve brønnen. Høyden på det "indiske hodet" er 255 meter, bredden er 225 meter. Til sammenligning er høyden på det berømte basrelieffet ved Mount Rushmore, hvor ansiktene til fire amerikanske presidenter er skåret ut, bare 18 meter.

Wasteland Guardian ble dannet naturlig gjennom forvitring og erosjon av myk, leirerik jord. Ifølge forskere overstiger ikke alderen til denne geoformasjonen 800 år.
Linseformede skyer

Linseformede skyer ser ut som enorme UFOer

Det unike med linseformede skyer er at uansett hvor sterk vinden er, forblir de ubevegelige. Luftstrømmer som sveiper over jordens overflate flyter rundt hindringer, noe som resulterer i dannelse av luftbølger. Linseformede skyer dannes ved kantene deres. I deres nedre del er det en kontinuerlig prosess med kondensering av vanndamp som stiger opp fra jordoverflaten. Derfor endrer ikke linseformede skyer sin posisjon. De bare henger i himmelen på ett sted.

Linseformede skyer dannes oftest på lesiden av fjellkjeder eller over individuelle topper i høyder fra 2 til 15 kilometer. I de fleste tilfeller signaliserer utseendet deres en nærmer seg atmosfærisk front.

Dette er interessant: På grunn av uvanlig form og absolutt stillhet, tar folk ofte feil av linseformede skyer for UFOer.

Skyer med tordenvær

Et slikt syn vekker frykt, du må være enig!

Skremmende skyer med tordenvær observeres ganske ofte i flate områder. De synker veldig lavt til bakken. Det er en følelse av at hvis du klatrer opp på taket av bygningen, kan du nå dem med hånden. Og noen ganger kan det virke som at slike skyer til og med er i kontakt med jordens overflate.

Et tordenvær (et annet navn er en squall gate) ligner visuelt på en tornado. Heldigvis, sammenlignet med dette naturfenomenet, er det ikke så farlig. Et tordenvær er ganske enkelt et lavt, horisontalt orientert område av en tordensky. Den dannes i den fremre delen under rask bevegelse. Og squall-porten får en jevn og jevn form under forhold med aktiv luftbevegelse oppover. Slike skyer dannes som regel i løpet av den varme perioden av året (fra midten av våren til midten av høsten). Interessant nok er levetiden til tordenvær veldig kort - fra 30 minutter til 3 timer.

Enig, mange av fenomenene oppført ovenfor virker virkelig magiske, selv om mekanismene deres lett kan forklares fra et vitenskapelig synspunkt. Naturen, uten den minste menneskelige deltakelse, skaper fantastiske optiske illusjoner som forbløffer fantasien til selv forskere som har sett mange ting i løpet av livet. Hvordan kan man ikke beundre dens storhet og kraft?

Lyceum Petru Movila

Kursarbeid i fysikk om emnet:

Optiske atmosfæriske fenomener

Arbeidet til en elev i klasse 11A

Bolubash Irina

Chisinau 2006 -

Plan:

1. Introduksjon

EN) Hva er optikk?

b) Typer optikk

2. Jordens atmosfære som et optisk system

3. Solnedgang

EN) Himmelfargeendring

b) solstråler

V) Det unike med solnedganger

4. Regnbue

EN) Regnbueutdanning

b) En rekke regnbuer

5. Auroras

EN) Typer nordlys

b) Solvind som årsak til nordlys

6. Halo

EN) Lys og is

b) Prismekrystaller

7. Mirage

EN) Forklaring av den nedre ("innsjø") mirage

b)Øvre luftspeilinger

V) Doble og trippel luftspeilinger

G) Ultra Long Vision Mirage

d) Alpelegende

e) Overtro Parade

8. Noen mysterier av optiske fenomener

Introduksjon

Hva er optikk?

De første ideene til eldgamle forskere om lys var veldig naive. Det ble antatt at spesielle tynne tentakler dukker opp fra øynene og synsinntrykk oppstår når de kjenner gjenstander. På den tiden ble optikk forstått som vitenskapen om syn. Dette er den nøyaktige betydningen av ordet "optikk". I middelalderen forvandlet optikk seg gradvis fra vitenskapen om syn til vitenskapen om lys. Dette ble tilrettelagt av oppfinnelsen av linser og camera obscura. I moderne tid Optikk er en gren av fysikk som studerer utslipp av lys, dets forplantning i ulike medier og dets interaksjon med materie. Når det gjelder spørsmål knyttet til syn, øyets struktur og funksjon, ble de et spesielt vitenskapelig felt kalt fysiologisk optikk.

Konseptet "optikk" i moderne vitenskap har mangefasettert betydning. Disse inkluderer atmosfærisk optikk, molekylær optikk, elektronoptikk, nøytronoptikk, ikke-lineær optikk, holografi, radiooptikk, pikosekundoptikk, adaptiv optikk og mange andre fenomener og metoder for vitenskapelig forskning som er nært knyttet til optiske fenomener.

De fleste av de listede typene optikk, som et fysisk fenomen, er kun tilgjengelige for vår observasjon ved bruk av spesielle tekniske enheter. Dette kan være laserinstallasjoner, røntgenstrålere, radioteleskoper, plasmageneratorer og mange andre. Men de mest tilgjengelige og samtidig de mest fargerike optiske fenomenene er atmosfæriske. De er enorme i skala og er et produkt av samspillet mellom lys og jordens atmosfære.

Jordens atmosfære som et optisk system

Planeten vår er omgitt av et gassformet skall, som vi kaller atmosfæren. Etter å ha sin største tetthet nær jordoverflaten og gradvis tynnes ut når den stiger, når den en tykkelse på mer enn hundre kilometer. Og dette er ikke et frossent gassmedium med homogene fysiske data. Tvert imot er jordens atmosfære i konstant bevegelse. Under påvirkning ulike faktorer Lagene blandes, endrer tetthet, temperatur, gjennomsiktighet, beveger seg over lange avstander med forskjellige hastigheter.

For lysstråler som kommer fra solen eller andre himmellegemer, er jordens atmosfære et slags optisk system med konstant skiftende parametere. Når den befinner seg på deres vei, reflekterer den en del av lyset, sprer det, passerer det gjennom hele atmosfærens tykkelse, gir belysning av jordoverflaten, under visse forhold, bryter det ned i komponenter og bøyer strålene, og forårsaker derved ulike atmosfæriske fenomener. De mest uvanlige fargerike er solnedgang, regnbue, nordlys, luftspeiling, sol- og måneglori.

Solnedgang

Det enkleste og mest tilgjengelige atmosfæriske fenomenet å observere er solnedgangen til vårt himmellegeme - Solen. Ekstraordinært fargerik, det gjentar seg aldri. Og bildet av himmelen og dens forandring under solnedgang er så lyst at det vekker beundring hos enhver person.

Når solen nærmer seg horisonten, mister ikke bare lysstyrken, men begynner også gradvis å endre fargen - kortbølgedelen (røde farger) i spekteret blir stadig mer undertrykt. Samtidig begynner himmelen å farge. I nærheten av solen får den gulaktige og oransje toner, og over den antisolare delen av horisonten vises en blek stripe med et svakt uttrykt utvalg av farger.

Når solen går ned, som allerede har fått en mørk rød farge, strekker en lys stripe av daggry seg langs solhorisonten, hvis farge endres fra bunn til topp fra oransje-gul til grønnblå. En rund, lys, nesten ufarget glød sprer seg over den. Samtidig, nær den motsatte horisonten, begynner et matt blågrå segment av jordens skygge, avgrenset av et rosa belte, sakte å stige ("Venusbeltet").

Når Solen synker dypere under horisonten, oppstår en raskt spredende rosa flekk – den s.k. "lilla lys", og når sin største utvikling på en dybde av solen under horisonten på omtrent 4-5 o. Skyer og fjelltopper er fylt med skarlagensrøde og lilla toner, og hvis skyer eller høye fjell er utenfor horisonten, strekker skyggene deres seg nær solsiden av himmelen og blir rikere. Helt i horisonten blir himmelen tett rød, og over den fargerike himmelen strekker lysstrålene seg fra horisont til horisont i form av tydelige radielle striper ("Buddhas stråler"). I mellomtiden nærmer jordens skygge seg raskt himmelen, konturene blir uklare, og den rosa kanten er knapt merkbar. Gradvis blekner det lilla lyset, skyene mørkere, silhuettene deres vises tydelig mot bakgrunnen av den falmende himmelen, og bare i horisonten, der solen har forsvunnet, gjenstår et lyst flerfarget segment av daggry. Men den krymper og falmer gradvis, og ved begynnelsen av astronomisk skumring blir den til en grønn-hvitaktig smal stripe. Til slutt forsvinner hun også - natten faller på.

Det beskrevne bildet bør kun betraktes som typisk for klart vær. I virkeligheten er mønsteret for solnedgangstrøm gjenstand for store variasjoner. Med økt luftturbiditet er fargene på daggry vanligvis falmet, spesielt nær horisonten, hvor i stedet for røde og oransje toner, noen ganger bare en svak brun farge vises. Ofte utvikler simultane daggry-fenomener seg forskjellig i forskjellige deler av himmelen. Hver solnedgang har en unik personlighet, og dette bør betraktes som et av deres mest karakteristiske trekk.

Den ekstreme individualiteten til solnedgangsstrømmen og variasjonen av optiske fenomener som følger med den, avhenger av forskjellige optiske egenskaper ved atmosfæren - først og fremst dens dempning og spredningskoeffisienter, som manifesterer seg forskjellig avhengig av senitavstanden til solen, observasjonsretningen og høyden på observatøren.

Regnbue

Regnbuen er et vakkert himmelfenomen som alltid har tiltrukket seg menneskelig oppmerksomhet. I tidligere tider, da folk fremdeles visste lite om verden rundt dem, ble regnbuen ansett som et «himmelsk tegn». Så de gamle grekerne trodde at regnbuen var smilet til gudinnen Iris.

En regnbue observeres i motsatt retning av solen, mot bakgrunnen av regnskyer eller regn. Den flerfargede buen er vanligvis plassert i en avstand på 1-2 km fra observatøren, og noen ganger kan den observeres i en avstand på 2-3 m mot bakgrunnen av vanndråper dannet av fontener eller vannspray.

Sentrum av regnbuen ligger på fortsettelsen av den rette linjen som forbinder solen og observatørens øye - på antisollinjen. Vinkelen mellom retningen mot hovedregnbuen og antisollinjen er 41º - 42º

I øyeblikket for soloppgang er antisolpunktet på horisontlinjen, og regnbuen ser ut som en halvsirkel. Når solen står opp, beveger det antisolare punktet seg under horisonten og størrelsen på regnbuen avtar. Den representerer bare en del av en sirkel.

Ofte observeres en sekundær regnbue, konsentrisk med den første, med en vinkelradius på omtrent 52º og et omvendt arrangement av farger.

Hovedregnbuen dannes av refleksjon av lys i vanndråper. En sideregnbue dannes som et resultat av den doble refleksjonen av lys inne i hver dråpe. I dette tilfellet går lysstrålene ut av dråpen i andre vinkler enn de som produserer hovedregnbuen, og fargene i den sekundære regnbuen er i motsatt rekkefølge.

Strålebane i en vanndråpe: a - med en refleksjon, b - med to refleksjoner

Når solens høyde er 41º, slutter hovedregnbuen å være synlig og bare en del av sideregnbuen stikker ut over horisonten, og når solens høyde er mer enn 52º, er heller ikke sideregnbuen synlig. Derfor, på midt-ekvatoriale breddegrader, blir dette naturfenomenet aldri observert i løpet av middagstimene.

Regnbuen har syv primærfarger, som går jevnt over fra den ene til den andre. Type bue, lysstyrken på fargene og bredden på stripene avhenger av størrelsen på vanndråpene og antallet. Store dråper skaper en smalere regnbue, med skarpt fremtredende farger, små dråper skaper en uskarp, falmet og jevn hvit bue. Det er derfor en lys, smal regnbue er synlig om sommeren etter et tordenvær, hvor store dråper faller.

1 av 9

Presentasjon om temaet: Optiske fenomener

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Optiske fenomener er- Optiske fenomener i atmosfæren er fenomener forårsaket av spredning, absorpsjon, refraksjon og diffraksjon av lys. Lyskilder kan være solen, månen eller ionisert luft fra de øvre lagene i atmosfæren. Optiske fenomener inkluderer: regnbue, halo, luftspeiling, skumring, daggry, nordlys. Optiske fenomener er nært knyttet til været og kan i noen tilfeller brukes til å forutsi det.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Mirage Dette optiske fenomenet blir ofte observert i ørkenen - sammen med fjerne objekter er deres imaginære, "tilsynelatende" bilder synlige. Noen ganger er refleksjoner av objekter skjult bak horisonten synlige. Refleksjonen av himmelen fra overflateluftlagene skaper ofte inntrykket vannoverflaten. Mirages forklares ved bøyning av lysstråler i ulikt oppvarmede luftlag som har forskjellig tetthet. De oppstår både når grunnluften er sterkt oppvarmet (i ørkener, noen ganger over motorveiasfalt) og når den er underkjølt.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Halo Light-ringer, søyler eller flekker rundt solen og månen, "falske soler". Noen ganger er disse ringene regnbuefargede. En halo vises når lys reflekteres eller brytes av iskrystaller, og danner lette cirrusskyer eller tåke. Oftest skjer dette i fjellet. Som regnbuer oppstår glorier som følge av brytning av stråler i atmosfæren, kun glorier oppstår på grunn av iskrystaller. Noen ganger blir refleksjonene av solen like lyse som solen selv, dette fenomenet kalles "solhunder".

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Stjernerdusj Det er faktisk ikke stjerner som faller ned fra himmelen, men meteoritter, som når de kommer inn i jordens atmosfære, varmes opp og brenner. I dette tilfellet vises et lysglimt, som er synlig i ganske stor avstand fra jordoverflaten. Oftest kalles en meteorregn med høy intensitet (opptil tusen meteorer i timen) en stjerne eller meteorregn. En meteorregn består av meteorer som brenner opp i atmosfæren og ikke når bakken, mens en meteorregn består av meteoritter som faller til bakken.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Gloria Hvis du tenner et bål i fjellet om natten under lave skyer, vil skyggen din vises på skyene og du vil ha en lysende glorie rundt hodet. Dette fenomenet kalles Gloria. Gloria er et optisk fenomen som observeres på skyer som ligger rett foran eller under observatøren, på et punkt rett overfor lyskilden. I Kina kalles Gloria «Buddhas lys». En farget glorie omgir alltid observatørens skygge.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Venusbelte I skumringen, like før soloppgang eller like etter solnedgang, er himmelen over horisonten delvis fargeløs og delvis rosa. Dette fenomenet kalles Venus-beltet. Den fargeløse stripen mellom den allerede mørklagte himmelen og den blå himmelen kan sees overalt, til og med på siden motsatt Solen. Fenomenet med Venusbeltet forklares av refleksjonen i atmosfæren av lyset fra den nedgående (eller stigende) solen, som ser rødt ut.

Lysbildebeskrivelse:

Grønn stråle Grønn stråle er et glimt av smaragdgrønt sollys i det øyeblikket den siste solstrålen forsvinner bak horisonten. Den røde komponenten av sollys forsvinner først, alle de andre følger i rekkefølge, og den siste som er igjen er smaragdgrønn. Dette fenomenet oppstår bare når bare kanten av solskiven forblir over horisonten, ellers oppstår en blanding av farger. En grønn stråle dukker opp noen øyeblikk før solen forsvinner under horisonten, eller like før daggry. Det vises som et lite glimt av grønn farge og er forårsaket av lysbrytning i atmosfæren.

Optiske fenomener i naturen

Fenomener knyttet til lysbrytning.

Mirages.

I et inhomogent medium beveger lys seg ikke-lineært. Hvis vi forestiller oss et medium der brytningsindeksen endrer seg fra bunn til topp, og mentalt deler den inn i tynne horisontale lag, så, med tanke på betingelsene for lysbrytning når vi beveger oss fra lag til lag, merker vi at i et slikt medium lysstrålen skal gradvis endre retning.

Lysstrålen gjennomgår en slik bøyning i atmosfæren, der luftens brytningsindeks av en eller annen grunn, hovedsakelig på grunn av dens ujevne oppvarming, endres med høyden.

Luften varmes vanligvis opp av jorda, som absorberer energi fra solens stråler. Derfor synker lufttemperaturen med høyden. Det er også kjent at lufttettheten avtar med høyden. Det har blitt fastslått at med økende høyde, synker brytningsindeksen, slik at stråler som passerer gjennom atmosfæren bøyes og bøyer seg mot jorden. Dette fenomenet kalles normal atmosfærisk refraksjon. På grunn av brytning ser himmellegemene ut for oss noe "hevet" (over sin sanne høyde) over horisonten.


Mirages er delt inn i tre klasser.
Den første klassen inkluderer de vanligste og enkleste av opprinnelse, de såkalte innsjøen (eller lavere) luftspeilinger, som forårsaker så mye håp og skuffelse blant ørkenreisende.

Forklaringen på dette fenomenet er enkel. De nedre luftlagene, oppvarmet fra jorda, har ennå ikke hatt tid til å stige oppover; deres brytningsindeks for lys er mindre enn de øvre. Derfor kommer lysstråler som kommer fra gjenstander som bøyer seg i luften inn i øyet nedenfra.

For å se en luftspeiling er det ikke nødvendig å reise til Afrika. Det kan observeres på en varm, stille sommerdag og over den oppvarmede overflaten på en asfaltert motorvei.

Mirages av andre klasse kalles superior eller fjernsynsspeilinger.

De vises hvis de øvre lagene i atmosfæren viser seg å være spesielt sjeldne av en eller annen grunn, for eksempel når oppvarmet luft kommer dit. Deretter bøyes strålene som kommer fra jordiske objekter sterkere og når jordoverflaten, og går i stor vinkel mot horisonten. Observatørens øye projiserer dem i retningen de går inn i det.

Tilsynelatende er det det stort antall fjernsynsspeilinger observert på kysten Middelhavet, Sahara-ørkenen har skylden. Varme luftmasser stiger over den, blir deretter ført nordover og skaper gunstige forhold for forekomsten av luftspeilinger.

Overlegne luftspeilinger observeres også i nordlige land når varme sørlige vinder blåser. De øvre lagene i atmosfæren varmes opp, og de nedre lagene avkjøles på grunn av tilstedeværelsen store masser smeltende is og snø.

Mirages av tredje klasse - ultra-langdistansesyn - er vanskelig å forklare. Imidlertid er det gjort antakelser om dannelsen av gigantiske luftlinser i atmosfæren, om dannelsen av en sekundær luftspeiling, det vil si en luftspeiling fra en luftspeiling. Det er mulig at ionosfæren spiller en rolle her, og reflekterer ikke bare radiobølger, men også lysbølger.

Fenomener knyttet til lysspredning

Regnbuen er et vakkert himmelfenomen som alltid har tiltrukket seg menneskelig oppmerksomhet. I tidligere tider, da folk fremdeles visste veldig lite om verden rundt dem, ble regnbuen ansett som et «himmelsk tegn». Så de gamle grekerne trodde at hundre regnbuer var smilet til gudinnen Iris. En regnbue observeres i motsatt retning av solen, mot bakgrunnen av regnskyer eller regn. En flerfarget bue er vanligvis plassert i en avstand på 1-2 km fra observatøren Ra, noen ganger kan den observeres i en avstand på 2-3 m mot bakgrunnen av vanndråper dannet av fontener eller vannspray

Regnbuen har syv primærfarger, som går jevnt over fra den ene til den andre.

Type bue, lysstyrken på fargene og bredden på stripene avhenger av størrelsen på vanndråpene og antallet. Store dråper skaper en smalere regnbue, med skarpt fremtredende farger, mens små dråper skaper en uskarp, falmet og jevn hvit bue. Det er derfor en lys, smal regnbue er synlig om sommeren etter et tordenvær, hvor store dråper faller.

Teorien om regnbuen ble først gitt i 1637 av R. Descartes. Han forklarte regnbuer som et fenomen knyttet til refleksjon og brytning av lys i regndråper.

Dannelsen av farger og deres rekkefølge ble forklart senere, etter løsning kompleks natur hvitt lys og dets spredning i mediet. Diffraksjonsteorien om regnbuer ble utviklet av Ehry og Pertner.

Fenomener knyttet til interferens av lys

Hvite lyssirkler rundt solen eller månen som er et resultat av lysbrytning eller refleksjon av lys fra is- eller snøkrystaller i atmosfæren kalles haloer. Det er små vannkrystaller i atmosfæren, og når ansiktene deres danner en rett vinkel med planet som går gjennom solen, vil den som observerer effekten og krystallene se en karakteristisk hvit glorie som omgir solen på himmelen. Så ansiktene reflekterer lysstråler med et avvik på 22°, og danner en glorie. I den kalde årstiden reflekterer glorier dannet av is- og snøkrystaller på jordoverflaten sollys og sprer det inn i ulike retninger, og skaper en effekt kalt "diamantstøv".

De fleste kjent eksempel Den store glorie er den berømte, ofte gjentatte "Broken Vision". For eksempel oppdager en person som står på en høyde eller et fjell med solen som står opp eller går ned bak seg at skyggen hans som faller på skyene blir utrolig stor. Dette skjer fordi små tåkedråper brytes og reflekterer sollys på en spesiell måte. Fenomenet har fått navnet sitt fra Brocken-toppen i Tyskland, hvor denne effekten kan observeres regelmessig på grunn av hyppig tåke.

Parhelia.

"Parhelium" oversatt fra gresk betyr "falsk sol." Dette er en av formene for en glorie (se punkt 6): ett eller flere ekstra bilder av solen er observert på himmelen, plassert i samme høyde over horisonten som den virkelige solen. Millioner av iskrystaller med en vertikal overflate som reflekterer solen, danner dette vakre fenomenet.

Parhelia kan observeres i rolig vær med lav posisjon av solen, når et betydelig antall prismer er plassert i luften slik at hovedaksene deres er vertikale, og prismene sakte faller ned som små fallskjermer. I dette tilfellet kommer det sterkeste brytningslyset inn i øyet i en vinkel på 220 fra ansiktene som er plassert vertikalt, og skaper vertikale søyler på begge sider av solen langs horisonten. Disse søylene kan være spesielt lyse noen steder, og gi inntrykk av en falsk sol.

Polarlys.

Et av de vakreste optiske fenomenene i naturen er nordlys. Det er umulig å formidle med ord skjønnheten til nordlyset, iriserende, flimrende, flammende mot bakgrunnen av den mørke nattehimmelen på polare breddegrader.

I de fleste tilfeller har nordlys en grønn eller blågrønn nyanse med sporadiske flekker eller en kant av rosa eller rød.

Auroras observeres i to hovedformer - i form av bånd og i form av skylignende flekker. Når utstrålingen er intens, tar den form av bånd. Å miste intensitet, blir til flekker. Imidlertid forsvinner mange bånd før de rekker å bryte i flekker. Båndene ser ut til å henge i det mørke rommet på himmelen, som ligner et gigantisk gardin eller draperi, som vanligvis strekker seg fra øst til vest i tusenvis av kilometer. Høyden på gardinen er flere hundre kilometer, tykkelsen overstiger ikke flere hundre meter, og den er så delikat og gjennomsiktig at stjernene er synlige gjennom den. Den nedre kanten av gardinet er ganske tydelig og skarpt omrisset og er ofte tonet i en rød eller rosa farge, som minner om en gardinkant overkanten forsvinner gradvis i høyden og dette skaper et spesielt imponerende inntrykk av romdybden.

Det er fire typer nordlys:

1. Homogen bue - den lysende stripen har den enkleste, roligste formen. Det er lysere nedenfra og forsvinner gradvis oppover mot bakgrunnen av himmelgløden;

2. Strålende bue - båndet blir noe mer aktivt og mobilt, det danner små folder og strømmer;

3. Strålende stripe - med økende aktivitet overlapper større folder de små;

4. Med økt aktivitet utvides foldene eller løkkene til enorme størrelser (opptil hundrevis av kilometer), den nedre kanten av båndet skinner med rosa lys. Når aktiviteten avtar, forsvinner foldene og tapen går tilbake til en jevn form. Dette tyder på at en homogen struktur er hovedformen for nordlyset, og folder er forbundet med økende aktivitet.

Utstrålinger av en annen type vises ofte. De dekker hele polarområdet og er veldig intense. De oppstår under en økning i solaktiviteten. Disse nordlys vises som en hvitgrønn glød gjennom hele polarhetten. Slike nordlys kalles squalls.

Konklusjon

En gang i tiden skremte luftspeilingene «Den flygende nederlenderen» og «Fata Morgana» sjømenn. Natt til 27. mars 1898 ble bl.a Stillehavet Mannskapet på Matador ble skremt av et syn da de i rolig midnatt så et skip 3,2 km unna, som slet med en sterk storm. Alle disse hendelsene fant faktisk sted i en avstand på 1700 km.

I dag kan alle som kjenner fysikkens lover, eller rettere sagt dens gren av optikk, forklare alle disse mystiske fenomenene.

I mitt arbeid beskrev jeg ikke alle optiske fenomener i naturen. Det er mange av dem. Vi beundrer den blå fargen på himmelen, den rødbrune daggry, den flammende solnedgangen - disse fenomenene forklares av absorpsjon og spredning av sollys. Ved å jobbe med tilleggslitteratur ble jeg overbevist om at spørsmålene som dukker opp når man observerer verden rundt oss alltid kan besvares. Riktignok må du vite det grunnleggende om naturvitenskap.

KONKLUSJON: Optiske fenomener i naturen forklares ved brytning eller refleksjon av lys, eller bølgeegenskaper lys - spredning, interferens, diffraksjon, polarisering eller kvanteegenskaper til lys. Verden er mystisk, men vi vet det.

En person møter konstant lysfenomener. Alt som er forbundet med fremveksten av lys, dets forplantning og interaksjon med materie kalles lysfenomener. Levende eksempler på optiske fenomener kan være: en regnbue etter regn, lyn under et tordenvær, glimt av stjerner på nattehimmelen, lysspillet i en vannstrøm, variasjonen til havet og himmelen og mange andre.

Skoleelever får vitenskapelig forklaring fysiske fenomener og optiske eksempler i 7. klasse, når de begynner å studere fysikk. For mange vil optikk bli den mest fascinerende og mystiske delen i skolens fysikkpensum.

Hva ser en person?

Menneskelige øyne er utformet på en slik måte at han bare kan oppfatte regnbuens farger. I dag er det allerede kjent at spekteret av regnbuen ikke er begrenset til rødt på den ene siden og fiolett på den andre. Etter rødt kommer infrarødt, etter fiolett kommer ultrafiolett. Mange dyr og insekter kan se disse fargene, men mennesker kan dessverre ikke det. Men en person kan lage enheter som mottar og sender ut lysbølger av passende lengde.

Refraksjon av stråler

Synlig lys er en regnbue av farger, og lys hvit, for eksempel solrik, er en enkel kombinasjon av disse fargene. Hvis du plasserer et prisme i en stråle med sterkt hvitt lys, vil det brytes ned i fargene eller bølgelengdene det er sammensatt av. Rødt med lengre bølgelengde vil vises først, deretter oransje, gult, grønt, blått og til slutt fiolett, som har den korteste bølgelengden i synlig lys.

Hvis du tar et nytt prisme for å fange lyset fra regnbuen og snur det opp ned, vil det slå sammen alle fargene til hvitt. Det er mange eksempler på optiske fenomener i fysikk; la oss vurdere noen av dem.

Hvorfor er himmelen blå?

Unge foreldre blir ofte forvirret over de enkleste spørsmålene ved første øyekast om deres små hvorfor. Noen ganger er de vanskeligst å svare på. Nesten alle eksempler på optiske fenomener i naturen kan forklares av moderne vitenskap.

Sollyset som lyser opp himmelen i løpet av dagen er hvitt, noe som betyr at himmelen i teorien også skal være lysende hvit. For at det skal se blått ut, er det nødvendig med noen prosesser med lyset når det passerer gjennom jordens atmosfære. Her er hva som skjer: Noe av lyset passerer gjennom det ledige rommet mellom gassmolekyler i atmosfæren, når jordoverflaten og forblir den samme hvite fargen som da det startet. Men sollys møter gassmolekyler, som i likhet med oksygen absorberes og deretter spres i alle retninger.

Atomene i gassmolekylene aktiveres av det absorberte lyset og sender igjen ut fotoner av lys i bølgelengder av varierende lengde - fra rødt til lilla. Dermed blir noe av lyset rettet mot jorden, resten sendes tilbake til solen. Lysstyrken til det utsendte lyset avhenger av fargen. Åtte fotoner med blått lys frigjøres for hvert foton av rødt lys. Derfor er blått lys åtte ganger sterkere enn rødt. Intens blått lys sendes ut fra alle retninger fra milliarder av gassmolekyler og når øynene våre.

Flerfarget bue

En gang i tiden trodde folk at regnbuer var tegn sendt til dem av gudene. Faktisk dukker det alltid opp vakre flerfargede bånd på himmelen fra ingensteds, og forsvinner deretter like mystisk. I dag vet vi at en regnbue er et av eksemplene på optiske fenomener i fysikk, men vi slutter aldri å beundre den hver gang vi ser den på himmelen. Det interessante er at hver observatør ser en annen regnbue, skapt av lysstrålene som kommer fra bak ham og fra regndråpene foran ham.

Hva er regnbuer laget av?

Oppskriften på disse optiske fenomenene i naturen er enkel: vanndråper i luften, lys og en observatør. Men det er ikke nok at solen kommer frem når det regner. Den skal være lav, og observatøren skal stå slik at solen er bak seg, og se på stedet der det regner eller nettopp har regnet.

En solstråle som kommer fra fjerntliggende rom fanger en regndråpe. En regndråpe fungerer som et prisme og bryter hver farge som er skjult i det hvite lyset. Således, når en hvit stråle passerer gjennom en regndråpe, splittes den plutselig i vakre flerfargede stråler. Inne i dråpen møter de dens indre vegg, som fungerer som et speil, og strålene reflekteres i samme retning som de kom inn i dråpen.

Sluttresultatet er at øynene ser en regnbue av farger som buer seg over himmelen - lys bøyd og reflektert av millioner av bittesmå regndråper. De kan fungere som små prismer, og dele hvitt lys i et spekter av farger. Men regn er ikke alltid nødvendig for å se en regnbue. Lys kan også brytes av tåke eller sjødamp.

Hvilken farge har vannet?

Svaret er åpenbart - vannet er blått. Hvis du heller rent vann i et glass, vil alle se gjennomsiktigheten. Dette er fordi det er for lite vann i glasset og fargen er for blek til å se.

Når du fyller en stor glassbeholder, kan du se den naturlige blå fargen av vannet. Fargen avhenger av hvordan vannmolekylene absorberer eller reflekterer lys. Hvitt lys består av en regnbue av farger, og vannmolekyler absorberer de fleste av fargene i spekteret fra rødt til grønt som går gjennom dem. Og den blå delen reflekteres tilbake. Så vi ser fargen blå.

Soloppganger og solnedganger

Dette er også eksempler på optiske fenomener som mennesker observerer hver dag. Når solen står opp og går ned, retter den strålene sine i en vinkel mot stedet der observatøren befinner seg. De har en lengre vei enn når solen er på sitt senit.

Luftlag over jordoverflaten inneholder ofte mye støv eller mikroskopiske fuktighetspartikler. Solens stråler passerer i vinkel mot overflaten og filtreres. Røde stråler har den lengste bølgelengden av stråling og trenger derfor lettere ned til bakken enn blå stråler, som har korte bølger som reflekteres av støv- og vannpartikler. Derfor, i løpet av morgenen og kvelden, observerer en person bare en del av solens stråler som når jorden, nemlig røde.

Planet lysshow

Et typisk nordlys er en fargerik visning av lys på nattehimmelen som kan sees hver natt på Nordpolen. Bytter inn bisarre former enorme bånd av blågrønt lys flekket med oransje og rødt når noen ganger mer enn 160 km i bredden og kan strekke seg 1600 km i lengde.

Hvordan forklare dette optiske fenomenet, som er et så fantastisk skue? Auroras vises på jorden, men de er forårsaket av prosesser som skjer på den fjerne solen.

Hvordan går alt?

Solen er en enorm ball av gass som hovedsakelig består av hydrogen- og heliumatomer. De har alle protoner med positiv ladning og elektroner med negativ ladning som roterer rundt dem. En konstant glorie av varm gass sprer seg ut i verdensrommet i form av solvind. Dette utallige antallet protoner og elektroner suser med en hastighet på 1000 km per sekund.

Når solvindpartikler når Jorden, tiltrekkes de av planetens sterke magnetfelt. Jorden er en gigantisk magnet med magnetiske linjer, som konvergerer på Nord- og Sydpolen. De tiltrukket partiklene strømmer langs disse usynlige linjene nær polene og kolliderer med nitrogen- og oksygenatomene som utgjør jordens atmosfære.

Noen av jordens atomer mister elektronene sine, andre lades med ny energi. Etter å ha kollidert med protoner og elektroner fra solen, frigjør de fotoner av lys. For eksempel tiltrekker nitrogen som har mistet elektroner fiolett og blått lys, mens ladet nitrogen lyser mørkerødt. Ladet oksygen gir grønt og rødt lys. Dermed får ladede partikler luften til å skimre i mange farger. Dette er nordlyset.

Mirages

Det bør umiddelbart fastslås at luftspeilinger ikke er et bilde av menneskelig fantasi, de kan til og med fotograferes, de er nesten mystiske eksempler på optiske fysiske fenomener.

Det er mye bevis på observasjon av luftspeilinger, men vitenskapen kan gi en vitenskapelig forklaring på dette miraklet. De kan være så enkle som en flekk med vann blant den varme sanden, eller de kan være forbløffende komplekse, og konstruere visjoner av hengende slott eller fregatter. Alle disse eksemplene på optiske fenomener er skapt av leken mellom lys og luft.

Lysbølger bøyer seg når de passerer gjennom først varm og deretter kald luft. Varm luft mer sjeldne enn kalde, så molekylene er mer aktive og sprer seg over lengre avstander. Når temperaturen synker, avtar også bevegelsen av molekyler.

Visjoner sett gjennom linsene til jordens atmosfære kan være sterkt endret, komprimert, utvidet eller invertert. Dette er fordi lysstrålene bøyer seg når de passerer gjennom varm og deretter kald luft, og omvendt. Og de bildene som lysstrømmen bærer med seg, for eksempel himmelen, kan reflekteres på den varme sanden og virke som et stykke vann, som alltid beveger seg bort når man nærmer seg.

Oftest kan luftspeilinger observeres på lange avstander: i ørkener, hav og hav, hvor varme og kalde luftlag med forskjellige tettheter. Det er passasjen gjennom ulike temperaturlag som kan vri lysbølgen og til slutt resultere i en visjon som er en refleksjon av noe og presenteres av fantasien som et reelt fenomen.

Halo

For de fleste optiske illusjoner som kan observeres med det blotte øye, er forklaringen brytningen av sollys i atmosfæren. Et av de mest uvanlige eksemplene på optiske fenomener er solhaloen. I hovedsak er en halo en regnbue rundt solen. Imidlertid skiller den seg fra en vanlig regnbue i begge utseende, og i dens egenskaper.

Dette fenomenet har mange varianter, som hver er vakker på sin egen måte. Men for at enhver type optisk illusjon skal oppstå, er visse forhold nødvendige.

En glorie dukker opp på himmelen når flere faktorer sammenfaller. Oftest kan det sees i frostvær når høy luftfuktighet. Det er et stort antall iskrystaller i luften. På vei gjennom dem brytes sollys på en slik måte at det danner en bue rundt solen.

Og selv om de siste 3 eksemplene på optiske fenomener lett kan forklares av moderne vitenskap, forblir de for den vanlige observatøren ofte mystiske og et mysterium.

Etter å ha undersøkt hovedeksemplene på optiske fenomener, kan vi trygt tro at mange av dem kan forklares av moderne vitenskap, til tross for deres mystikk og mystikk. Men forskerne har fortsatt mange oppdagelser foran seg, ledetråder til de mystiske fenomenene som oppstår på planeten Jorden og utover.