Optilised loodusnähtused. Optilised nähtused: näited loodusest ja huvitavad faktid

Erinevad optilised (valgus)nähtused atmosfääris on põhjustatud sellest, et atmosfääri läbivad päikese ja teiste taevakehade valguskiired kogevad hajumist ja difraktsiooni. Sellega seoses tekib atmosfääris mitmeid hämmastavalt ilusaid optilisi nähtusi:

taevavärv, koidu värv, hämarus, tähtede vilkumine, ringid ümber päikese ja kuu nähtava asukoha, vikerkaar, miraaž jne. Kõik need peegeldavad teatud füüsikalised protsessid atmosfääris, on väga tihedalt seotud ilmamuutuse ja -seisundiga ning võivad seetõttu moodustada selle ennustamiseks häid kohalikke märke.

Nagu teate, koosneb päikesevalguse spekter seitsmest põhivärvist: punane, oranž, kollane, roheline, sinine, indigo ja violetne. Erinevad värvid valge valguse kiired segatakse rangelt määratletud vahekorras. Selle proportsiooni rikkumise korral muutub valgus valgest värviliseks. Kui valguskiired langevad osakestele, mille mõõtmed on väiksemad kui kiirte lainepikkused, siis Rayleighi seaduse kohaselt hajuvad need osakesed pöördvõrdeliselt lainepikkustega neljanda astmeni. Need osakesed võivad olla nii atmosfääri moodustavate gaaside molekulid kui ka pisikesed tolmuosakesed.

Samad osakesed hajutavad erinevat värvi kiiri erineval viisil. Kõige tugevamalt hajunud kiired on violetsed, sinised ja sinised, nõrgimad punased. Seetõttu on taevas siniseks värvitud: silmapiiril on helesinine toon ja seniidis peaaegu sinine.
Atmosfääri läbivad sinised kiired on tugevalt hajutatud, samas kui punased kiired jõuavad maapinnale peaaegu täielikult hajutamata. See seletab päikeseketta punast värvi päikeseloojangul või vahetult pärast päikesetõusu.

Kui valgus langeb osakestele, mille läbimõõt on peaaegu võrdne lainepikkustega või sellest suurem, hajuvad kõik värvi kiired võrdselt. Sel juhul on hajutatud ja langev valgus sama värvi.
Seetõttu, kui atmosfääris hõljuvad suuremad osakesed, lisandub taeva sinisele värvile gaasimolekulide hajumise tõttu valge värv ja taevas muutub valkja varjundiga siniseks, mis osakeste arvu suurenedes intensiivistub. atmosfääris hõljuv sisaldus suureneb.
Selline taevavärv tekib siis, kui õhus on palju tolmu.
Taeva värvus muutub valkjaks ning kui õhus on suures koguses veeauru kondenseerumisprodukte veepiiskade ja jääkristallidena, omandab taevas punaka ja oranži varjundi.
Seda nähtust täheldatakse tavaliselt frontide või tsüklonite läbimisel, kui võimsad õhuvoolud kannavad niiskust kõrgele.

Kui päike on horisondi lähedal, peavad valguskiired rändama pika tee maapinnani läbi õhukihi, mis sisaldab sageli suures koguses suuri niiskuse ja tolmu osakesi. Sel juhul hajub sinine valgus väga nõrgalt, punased ja muud kiired hajuvad tugevamini, värvides atmosfääri alumise kihi erinevatesse heledatesse ja pruunidesse punase, kollase ja muude värvide varjunditesse, olenevalt õhu tolmususest, niiskusest ja kuivusest. õhku.

Taeva värviga on tihedalt seotud nähtus, mida nimetatakse õhu opalestseeruvaks pilviseks. Õhu opalestseeruva hägustumise nähtus seisneb selles, et kauged maised objektid näivad olevat kaetud sinaka uduga (hajutatud lilla, sinine, tsüaanvärvid).
Seda nähtust täheldatakse juhtudel, kui õhus on hõljuvas olekus palju pisikesi tolmuosakesi, mille läbimõõt on alla 4 mikroni.

Arvukad taevavärvide kasutamise uuringud spetsiaalne seade(tsüanomeeter) ning pani visuaalselt paika seose taeva värvi ja õhumassi olemuse vahel. Selgus, et nende kahe nähtuse vahel on otsene seos.
Sügav Sinine värv näitab arktilise õhumassi olemasolu selles piirkonnas ja valkjas tähistab tolmust mandri- ja troopilist õhumassi. Kui veeauru kondenseerumine õhus põhjustab veeosakeste või jääkristallide moodustumist suurem suurus kui õhumolekulid, peegeldavad nad kõiki kiiri võrdselt ja taevas omandab valkja või hallika värvuse.

Tahked ja vedelad osakesed atmosfääris põhjustavad õhu märgatavat hägustumist ja seetõttu vähendavad oluliselt nähtavust. Meteoroloogias mõistetakse nähtavuse ulatuse all maksimaalset kaugust, mille juures, arvestades atmosfääri seisundit, ei ole kõnealused objektid enam eristatavad.

Järelikult võimaldab taeva värvus ja nähtavus, mis sõltub suuresti õhus olevate osakeste suurusest, hinnata atmosfääri seisundit ja eelseisvat ilma.

Sellel põhinevad mitmed kohalikud ilmaennustusmärgid:

Tume sinakas taevas päeval (päikese lähedal vaid veidi valkjas), keskmise kuni hea nähtavuse ja tuulevaikse ilmaga on troposfääris vähe veeauru, mistõttu antitsükloniline ilm võib kesta 12 tundi või kauem.

Valkjas taevas päeval, keskmine või halb nähtavus viitavad suure hulga veeauru, kondensatsiooniproduktide ja tolmu olemasolule troposfääris, s.t siit möödub tsükloniga kokkupuutes olev antitsükloni perifeeria: üleminek lähema 6-12 tunni jooksul võib oodata tsüklonilist ilma.

Roheka varjundiga taeva värvus viitab õhu suuremale kuivusele troposfääris; Suvel ennustab see kuuma ilma ja talvel - pakase ilma.

Sujuv hall taevas on hommikul enne selget head ilma, hall õhtu ja punane hommik enne tuulist ilma.

Taeva valkjas toon horisondi lähedal madalal päikesekõrgusel (samal ajal kui ülejäänud taevas on sinine) mõjutab madalat õhuniiskust troposfääris ja ennustab head ilma.

Taeva heleduse ja sinakuse järkjärguline vähenemine, valkja laigu suurenemine päikese lähedal, taeva hägustumine horisondi lähedal, nähtavuse halvenemine on märk sooja frondi või sooja tüüpi oklusioonifrondi lähenemisest. .

Kui kaugemad objektid on selgelt nähtavad ega paista lähemale kui nad tegelikult on, võib oodata antitsüklonilist ilma.

Kui kaugel asuvad objektid on selgelt nähtavad, kuid kaugus nendeni tundub tegelikust lähemal, siis on atmosfääris palju veeauru: peate ootama ilmastiku halvenemist.

Kaugemate objektide halb nähtavus rannikul viitab suure tolmu olemasolule alumises õhukihis ning on märk sellest, et lähima 6-12 tunni jooksul ei tohiks sademeid oodata.

Suurem õhu läbipaistvus nähtavuse vahemikus 20-50 km või rohkem on märk arktilise õhumassi olemasolust piirkonnas

Ilmselt kumera kettaga Kuu selge nähtavus viitab kõrgele õhuniiskusele troposfääris ja on märk ilmastiku halvenemisest.

Selgelt nähtav tuhkjas kuuvalgus ennustab halb ilm. Tuhavalgus on nähtus, kui esimestel päevadel pärast noorkuud on lisaks kuu kitsale heledale poolkuule nähtav kogu selle täisketas, mis on nõrgalt valgustatud maalt peegelduva valguse poolt.

Zarya

Koit on taeva värv päikesetõusu ja päikeseloojangu ajal.

Koiduvärvide mitmekesisus on tingitud erinevatest atmosfääritingimustest. Koidu värvitriipe vaadeldakse horisondist lugedes alati spektri värvide järjekorras: punane, oranž, kollane, sinine.
Üksikud värvid võivad täielikult puududa, kuid jaotusjärjekord ei muutu kunagi.Punase värvi all oleval horisondil võib mõnikord olla hall, määrdunud lilla värv, mis näib olevat lilla. Zari ülemine osa on kas valkja või sinise varjundiga.

Peamised koidiku ilmumist mõjutavad tegurid on atmosfääris sisalduvad veeauru ja tolmu kondensatsiooniproduktid:

Mida rohkem on õhus niiskust, seda tugevam on koidu punane värvus. Õhuniiskuse tõusu täheldatakse tavaliselt enne tsükloni või halva ilmaga frondi lähenemist. Seetõttu on erepunaste ja oranžide koidikutega oodata märga ilma tugeva tuulega. Koidu kollaste (kuldsete) toonide ülekaal viitab vähesele niiskusele ja suurele tolmuhulgale õhus, mis viitab saabuvale kuivale ja tuulisele ilmale.

Erksad ja karmiinpunased punased koidikud, mis sarnanevad mudase varjundiga kauge tule kumaga, viitavad kõrgele õhuniiskusele ja on märk ilmastiku halvenemisest – tsükloni või frondi lähenemisest järgmise 6-12 tunni jooksul.

Erekollaste, aga ka õhtukoidu kuldsete ja roosade toonide ülekaal viitab madalale õhuniiskusele; Oodata on kuiva, sageli tuulist ilma.

Helepunane (roosa) taevas õhtul viitab kergele tuulisele ilma sademeteta ilmale.

Punane õhtu ja hall hommik ennustavad selget päeva ja õhtut kerge tuulega.

Mida pehmem on koidikul pilvede punane värvus, seda soodsam on ka eelolev ilm.

Kollakaspruun koit talvel külmade ajal viitab nende püsimisele ja võimalikule tugevnemisele.

Pilvine kollakasroosa õhtune koit on märk tõenäolisest ilmastiku halvenemisest.

Kui horisondile lähenev päike muudab oma tavapärasest valkjaskollast värvi vähe ja loojub väga eredalt, mis on tingitud atmosfääri suurest läbipaistvusest, vähesest niiskuse ja tolmusisaldusest, siis head ilmad jätkuvad.

Kui päike enne silmapiirile loojumist või päikesetõusu ajal selle serva ilmumise hetkel välgatab erkrohelist kiirt, siis peaksime ootama stabiilse, selge ja rahuliku ilma püsimist; Kui suutsite sinist kiirt märgata, võite seda oodata. Eriti vaikne ja selge ilm. Rohelise kiire välgu kestus ei ületa 1-3 sekundit.

Rohekate varjundite ülekaal õhtuse koidiku ajal viitab pikale kuivale selgele ilmale.

Hele hõbedane triip ilma teravate piirideta, mis on pärast päikeseloojangut pilvitu taevas silmapiiril pikka aega nähtav, tähistab pikaajalist vaikset antitsüklonilist ilma.

Statsionaarsete rünkpilvede õrn roosa valgustus päikeseloojangu ajal teiste pilvede puudumisel on usaldusväärne märk väljakujunenud antitsüklonaalsest ilmast.

Erepunase värvuse ülekaal õhtuses koidikul, mis püsib pikka aega päikese edasisel horisondi alla laskumisel, on märk sooja frondi või sooja tüüpi oklusioonifrondi lähenemisest; pikaajaline sombune tuuline ilm tuleks oodata.

Silmapiiri taha loojunud õrnroosa koit ringi kujul päikese kohal tähendab head stabiilset ilma. Kui ringi värvus muutub roosakas-punaseks, on võimalikud sademed ja tugev tuul.

Koidu värvus on tihedalt seotud õhumassi olemusega. SRÜ Euroopa osa parasvöötme laiuskraadide jaoks koostatud tabel näitab N. I. Kucherovi järgi koiduvärvide ja õhumasside vahelist seost:

Päikeseloojang

Kuna tsüklonid liiguvad valdavalt läänepoolsetest punktidest, on tsükloni lähenemise märgiks enamasti pilvede tekkimine taeva läänepoolses osas ja kui see juhtub õhtul, siis loojub päike pilvedesse. Kuid samal ajal tuleb arvestada pilvevormide järjestusega, mis on seotud tsüklonite ja atmosfäärifrontidega.

Kui päike loojub madala pideva pilve taha, mis roheka või kollaka taeva taustal järsult paistab, on see märk eelseisvast heast (kuivast, vaiksest ja selgest) ilmast.

Kui päike loojub pideva madala pilvisusega ning kui horisondil ja pilvede kohal on rünk- või rünkpilvede kihid, siis järgneva 6-12 tunni jooksul sajab sademeid ja esineb tuulist tsüklonilist ilma.

Päikese loojumine äärtes punase varjundiga tumedate tihedate pilvede taha kuulutab tsüklonilist ilma.

Kui pärast päikeseloojangut on idas selgelt näha laia ähmastunud oranži piiriga järk-järgult ülespoole leviv tume koonus - maa vari, siis päikeseloojangu suunast läheneb tsüklon.

Maa vari idas pärast päikeseloojangut on hallikashall, ilma värvilise servata või kahvaturoosa värviga - märk antitsüklonaalse ilma püsimisest.

Nii nimetatakse hunnikut üksikuid valguskiiri või triipe, mis väljuvad päikest katvate pilvede tagant. Päikesekiired läbivad pilvede vahesid, valgustavad õhus hõljuvaid veepiisku ja tekitavad hunniku heledaid triipe lintide kujul (Buddha kiired).

Kuna seda kuma täheldatakse suure hulga väikeste veepiiskade tõttu õhus, ennustab see vihmast, tuulist tsüklonilist ilma.

Tumeda pilve tagant esile kerkiv helk, mille taga asub päike, on märk tuulisest ilmast koos vihmaga järgmise 3-6 tunni jooksul.

Pilvede tagant tulev kollane kuma, mida täheldatakse vahetult pärast vihma, ennustab vihma peatset taastumist ja tuule tugevnemist.

Päikese, kuu ja teiste taevakehade punane värvus viitab kõrgele õhuniiskusele, s.t. tugeva tuule ja sademetega tsüklonaalse ilma teke lähema 6-10 tunni jooksul.

Tumenenud päikeseketta punakas värvus koos kaugemate objektide (mäed jne) sinaka värvusega on märk tolmuse troopilise õhu levikust, peagi peaks ootama õhutemperatuuri olulist tõusu.

Vaadeldes taevavõlvi lagedast kohast (näiteks merest), võib märgata, et see on poolkera kujuga, kuid vertikaalsuunas lapik. Sageli tundub, et kaugus vaatlejast horisondini on kolm kuni neli korda suurem kui seniidini.

Seda selgitatakse järgmiselt. Kui vaatame üles ilma pead tagasi kallutamata, tunduvad objektid meile lühenenud võrreldes nendega, mis on horisontaalses asendis.

Näiteks paistavad langenud postid või puud pikemad kui vertikaalsed. Horisontaalses suunas toimib atmosfääriperspektiiv, mille tulemusena paistavad (tolmust ja tõusvatest vooludest) udusse varjatud objektid vähem valgustatud ja seetõttu kaugemal.

Taeva näiv tasasus varieerub sõltuvalt ilmastikutingimustest. Atmosfääri suurem läbipaistvus ja kõrge õhuniiskus suurendavad taeva tasasust.

Enne tsüklonilist ilma tekib lame, madal taevas.

Antitsüklonite keskpiirkondades täheldatakse kõrget taevast; hea antitsükloni ilm püsib eeldatavasti 12 tundi või kauem.

Juba iidsetest aegadest on miraažid ja õhus virvendavad kujundid inimesi ärevaks teinud ja hirmutanud. Tänapäeval on teadlased avastanud palju looduse saladusi, sealhulgas optilisi nähtusi. Neid ei üllata looduslikud saladused, mille olemust on pikka aega uuritud. Tänapäeva keskkoolis õpetatakse optilisi nähtusi füüsikas 8. klassis, nii et iga õpilane saab aru nende olemusest.

Põhimõisted

Antiikaja teadlased uskusid, et inimsilm näeb kõige õhemate kombitsaga esemeid katsudes. Optika tegeles sel ajal nägemise uurimisega.

Keskajal uuris optika valgust ja selle olemust.

Tänapäeval on optika füüsika haru, mis uurib valguse levimist läbi erinevate meediumite ja selle vastasmõju teiste ainetega. Kõiki nägemisega seotud küsimusi uurib füsioloogiline optika.

Optilised nähtused on valguskiirte poolt sooritatavate erinevate toimingute ilmingud. Neid uurib atmosfäärioptika.

Ebatavalised protsessid atmosfääris

Planeet Maa on ümbritsetud gaasilise kestaga, mida nimetatakse atmosfääriks. Selle paksus on sadu kilomeetreid. Maale lähemal on atmosfäär tihedam ja hõreneb ülespoole. Atmosfääri kesta füüsikalised omadused muutuvad pidevalt, kihid segunevad. Muutke temperatuuri indikaatoreid. Tihedus ja läbipaistvuse nihe.

Valguskiired tulevad Päikeselt ja teistelt taevakehadelt Maa poole. Nad läbivad Maa atmosfääri, mis nende jaoks toimib spetsiifilise optilise süsteemina, mis muudab selle omadusi. peegelduvad, hajuvad, läbivad atmosfääri ja valgustavad maad. Teatud tingimustel kõverdub kiirte teekond, mistõttu tekivad mitmesugused nähtused. Füüsikud peavad kõige originaalsemateks optilisteks nähtusteks:

• päikese loojang;
• vikerkaare välimus;
• Virmalised;
• miraaž;
• halo.

Vaatame neid lähemalt.

Halo ümber Päikese

Sõna "halo" ise tähendab kreeka keeles "ringi". Milline optiline nähtus selle aluseks on?

Halo on valguse murdumise ja peegelduse protsess, mis toimub kõrgel atmosfääris asuvates pilvekristallides. Nähtus näeb välja nagu Päikese lähedal helendavad kiired, mis on piiratud tumeda intervalliga. Halod tekivad tavaliselt enne tsükloneid ja võivad olla nende eelkäijad.

Veepiisad külmuvad õhus ja võtavad korrapärase prismaatilise kuju, millel on kuus külge. Kõik on tuttavad atmosfääri madalamates kihtides tekkivate jääpurikatega. Ülaosas langevad sellised jäänõelad vabalt vertikaalsuunas. Kristallilised jäätükid keerlevad ja laskuvad maapinnale, olles samal ajal maapinnaga paralleelsed. Inimene juhib nägemist läbi kristallide, mis toimivad läätsedena ja murravad valgust.

Teised prismad on lamedad või näevad välja nagu kuue kiirega tähed. Kristalle tabavad valguskiired ei pruugi läbi murduda ega läbida mitmeid muid protsesse. Harva juhtub, et kõik protsessid on selgelt nähtavad, tavaliselt ilmneb nähtuse üks või teine ​​osa selgemalt, teised aga halvasti.

Väike halo on ring ümber päikese, mille raadius on ligikaudu 22 kraadi. Ringi värvus on seestpoolt punakas, seejärel voolab kollaseks, valgeks ja seguneb sinise taevaga. Ringi sisemine ala on tume. See tekib õhus lendlevate jäänõelte valguse murdumise tulemusena. Prismades olevad kiired kalduvad kõrvale 22-kraadise nurga all, nii et need, mis kristalle läbisid, paistavad vaatlejale 22-kraadise nurga all. Seetõttu tundub see tume.

Punane värv murdub vähem ja paistab päikesest kõige vähem kõrvalekalduna. Järgmisena tuleb kollane. Teised kiired segunevad ja tunduvad silmale valged.

Seal on 46-kraadise nurgaga halo, see asub 22-kraadise halo ümber. Selle sisemine piirkond on samuti punakas, kuna valgus murdub jäänõeltes, mis on pööratud 90 kraadi päikese poole.

Tuntud on ka 90-kraadine halo, mis helendab nõrgalt, on peaaegu värvitu või on värvitud punaseks. väljaspool. Teadlased seda sorti pole veel täielikult läbi uuritud.

Halo ümber Kuu ja muud tüüpi

See optiline nähtus on sageli nähtav, kui taevas on kerged pilved ja palju miniatuurseid kristallilisi jäätükke. Iga selline kristall on omamoodi prisma. Põhimõtteliselt on nende kuju piklikud kuusnurgad. Valgus siseneb eesmisse kristallipiirkonda ja väljub vastaspiirkonnast ning murdub 22 kraadi.

Talvel võib tänavalaternate juures külmas õhus näha halo. See ilmub laterna valguse tõttu.

Halo võib Päikese ümber tekkida ka härmas ja lumises õhus. Lumehelbed on õhus, valgus läbib pilvi. Päikeseloojangul muutub see tuli punaseks. Möödunud sajanditel olid ebausklikud inimesed sellistest nähtustest kohkunud.

Halo võib paista vikerkaarevärvilise ringina ümber Päikese. Näib, kui atmosfääris on palju kuue küljega kristalle, kuid need ei peegelda, vaid murravad päikesekiiri. Enamik kiirtest on hajutatud, ei jõua meie pilguni. Ülejäänud kiired jõuavad inimese silmadeni ja me märkame vikerkaare ringi ümber Päikese. Selle raadius on ligikaudu 22 kraadi või 46 kraadi.

Vale päike

Teadlased märkisid, et halo ring on külgedel alati heledam. Seda seletatakse sellega, et siin kohtuvad vertikaalne ja horisontaalne halo. Valed päikesed võivad ilmuda kohtadesse, kus nad ristuvad. Eriti sageli juhtub seda siis, kui Päike on horisondi lähedal, siis me ei näe enam osa vertikaalsest ringist.

Vale päike on ka optiline nähtus, teatud tüüpi halo. See ilmneb kuue küljega jääkristallide tõttu, mis on küünte kujulised. Sellised kristallid hõljuvad atmosfääris vertikaalsuunas, valgus murdub nende külgpindadel.

Kolmas "päike" võib tekkida ka siis, kui tõelise päikese kohal on nähtav ainult haloringi pindmine osa. See võib olla kaare segment või arusaamatu kujuga helendav koht. Mõnikord on valepäikesed nii eredad, et neid ei saa tegelikust Päikesest eristada.

Vikerkaar

See on erineva värviga mittetäieliku ringi vorm.

Antiikaja usundeid peeti taevast maa peale. Aristoteles uskus, et vikerkaar ilmub päikesevalguse tilkade peegelduse tõttu. Milline optiline nähtus võib inimest veel nii palju rõõmustada kui vikerkaar?

17. sajandil uuris Descartes vikerkaare olemust. Hiljem viis Newton läbi katseid valgusega ja laiendas Descartes'i teooriat, kuid ei suutnud mõista mitme vikerkaare teket ja üksikute värvivarjundite puudumist neis.

Täieliku vikerkaareteooria esitas 19. sajandil inglise astronoom D. Airy. Just tema suutis paljastada kõik vikerkaare protsessid. Tema väljatöötatud teooria on aktsepteeritud ka tänapäeval.

Vikerkaar ilmub siis, kui päikesevalgus tabab vihmaveekardinat Päikese vastas asuvas taevas. Vikerkaare keskpunkt asub punktis, mis asub Päikese vastasküljel, see tähendab, et see pole inimsilmale nähtav. Vikerkaare kaar on selle keskpunkti ümber olev ringi osa.

Vikerkaare värvid on paigutatud kindlas järjekorras. Ta on pidev. Punane - piki ülemist serva, lilla - piki põhja. Nende vahel on värvid ranges paigutuses. Vikerkaar ei sisalda kõiki olemasolevaid värve. Rohelise värvi ülekaal näitab üleminekut soodsale ilmale.

Polaartuled

See on atmosfääri ülemiste magnetkihtide kuma, mis on tingitud aatomite ja päikesetuule elementide vastasmõjust. Tavaliselt on auroradel rohelised või sinised toonid, mis on segatud roosa ja punasega. Need võivad olla lindi või täpi kujul. Nende purskeid saadavad sageli mürarikkad helid.

Mirage

Lihtsad miraažipettused on tuttavad igale inimesele. Näiteks soojendusega asfaldil sõites ilmub miraaž See ei üllata kedagi. Milline optiline nähtus seletab miraažide ilmumist? Vaatame seda probleemi üksikasjalikumalt.

Miraaž on optiline füüsikaline nähtus atmosfääris, mille tulemusena silm näeb atmosfääris vaate eest varjatud objekte. normaalsetes tingimustes. Seda seletatakse valguskiire murdumisega, kui see voolab läbi õhukihtide. Märkimisväärsel kaugusel asuvad objektid võivad oma tegeliku asukoha suhtes tõusta või langeda või moonduda ja võtta veidra kuju.

Murtud kummitus

See on nähtus, kus päikeseloojangul või päikesetõusul omandab mäel asuva inimese vari arusaamatud mõõtmed, kuna see langeb lähedal asuvatele pilvedele. See on tingitud valguskiirte peegeldumisest ja murdumisest veepiiskade poolt udus tingimustes. Nähtus sai nime ühe Saksamaa Harzi mäestiku kõrguse järgi.

Püha Elmo tuli

Need on sinise või lilla värvi helendavad pintslid merelaevade mastidel. Tuled võivad ilmuda mägistel kõrgustel, muljetavaldava kõrgusega hoonetele. See nähtus ilmneb elektrilahenduste tõttu juhtide otstes, mis on tingitud asjaolust, et elektriline pinge suureneb.

Need on optilised nähtused, millest räägitakse 8. klassi tundides. Räägime optilistest seadmetest.

Disainid optikas

Optilised seadmed on seadmed, mis teisendavad valguskiirgus. Tavaliselt töötavad need seadmed nähtavas valguses.

Kõik optilised seadmed võib jagada kahte tüüpi:

1. Seadmed, milles kuvatakse kujutist ekraanil. Need on kaamerad, filmikaamerad, projektsiooniseadmed.
2. Seadmed, mis suhtlevad inimsilmaga, kuid ei tooda ekraanile pilti. Need on suurendusklaasid, mikroskoobid, teleskoobid. Neid seadmeid peetakse visuaalseteks.

Kaamera on optilis-mehaaniline seade, mida kasutatakse objekti kujutiste saamiseks fotofilmile. Kaamera disain sisaldab kaamerat ja objektiive, mis moodustavad objektiivi. Objektiiv loob objektist ümberpööratud, vähendatud kujutise, mis on jäädvustatud filmile. See tekib valguse toime tõttu.

Pilt on esialgu nähtamatu, kuid tänu arenduslahendusele muutub see nähtavaks. Seda pilti nimetatakse negatiiviks, kus heledad alad tunduvad tumedad ja vastupidi. Negatiiv muudetakse valgustundlikul paberil positiiviks. Foto suurendust kasutades pilti suurendatakse.

Suurendusklaas on objektiiv või objektiivisüsteem, mis on loodud objektide suurendamiseks nende vaatamise ajal. Suurendusklaas asetatakse silma kõrvale ja valitakse kaugus, kust objekt on selgelt nähtav. Suurendusklaasi kasutamine põhineb vaatenurga suurendamisel, millest objekti vaadatakse.

Suurema nurga suurenduse saamiseks kasutatakse mikroskoopi. Selles seadmes suurendatakse objekte tänu optilisele süsteemile, mis koosneb objektiivist ja okulaarist. Esiteks suurendatakse vaatenurka objektiivi, seejärel okulaari abil.

Niisiis, uurisime peamisi optilisi nähtusi ja seadmeid, nende sorte ja omadusi.

Optilised nähtused looduses

Valguse murdumisega seotud nähtused.

Miraažid.

Ebahomogeenses keskkonnas liigub valgus mittelineaarselt. Kui kujutame ette keskkonda, milles murdumisnäitaja muutub alt üles, ja jagame selle mõtteliselt õhukesteks horisontaalseteks kihtideks, siis, arvestades valguse murdumise tingimusi kihist kihti liikudes, märgime, et sellises keskkonnas valguskiir peaks järk-järgult oma suunda muutma.

Valguskiir läbib atmosfääris sellise paindumise, mille puhul ühel või teisel põhjusel, peamiselt selle ebaühtlase kuumenemise tõttu, muutub õhu murdumisnäitaja kõrgusega.

Tavaliselt soojendab õhku pinnas, mis neelab päikesekiirtest energiat. Seetõttu langeb õhutemperatuur kõrgusega. Samuti on teada, et õhu tihedus väheneb koos kõrgusega. On kindlaks tehtud, et kõrguse suurenedes murdumisnäitaja väheneb, mistõttu atmosfääri läbivad kiired painduvad, paindudes Maa poole. Seda nähtust nimetatakse normaalseks atmosfääri murdumiseks. Murdumise tõttu tunduvad taevakehad meile mõnevõrra “tõusnud” (üle oma tegeliku kõrguse) horisondi kohal.


Miraažid jagunevad kolme klassi.
Esimesse klassi kuuluvad kõige levinumad ja lihtsa päritoluga nn järve- (või madalamad) miraažid, mis tekitavad kõrberändurites nii palju lootust ja pettumust.

Selle nähtuse seletus on lihtne. Alumised mullast kuumutatud õhukihid pole veel jõudnud üles tõusta; nende valguse murdumisnäitaja on väiksem kui ülemistel. Seetõttu sisenevad õhus painduvad objektidest lähtuvad valguskiired silma altpoolt.

Miraaži nägemiseks pole vaja Aafrikasse minna. Seda võib täheldada kuumal ja vaiksel suvepäeval ja asfaltkattega kiirtee köetava pinna kohal.

Teise klassi miraaže nimetatakse kõrgema või kaugnägemise miraažideks.

Need tekivad siis, kui atmosfääri ülemised kihid osutuvad mingil põhjusel eriti haruldaseks, näiteks kui sinna satub kuumutatud õhk. Siis painduvad maistest objektidest lähtuvad kiired tugevamini ja ulatuvad maa pind, kõndides silmapiiri suhtes suure nurga all. Vaatleja silm projitseerib need selles suunas, kuhu nad sisenevad.

Ilmselt on tõsiasi, et rannikul täheldatakse suurt hulka kaugnägemise miraaže Vahemeri, on süüdi Sahara kõrb. Kuumad õhumassid tõusevad sellest kõrgemale, kanduvad seejärel põhja ja loovad soodsad tingimused miraažide esinemise eest.

Suurepäraseid miraaže täheldatakse ka aastal põhjapoolsed riigid kui puhuvad soojad lõunatuuled. Atmosfääri ülemisi kihte soojendatakse ja alumisi kihte jahutatakse sulava jää ja lume suurte masside tõttu.

Kolmanda klassi – ülipika nägemise – miraaže on raske seletada. Küll aga on tehtud oletusi hiiglaslike õhuläätsede tekke kohta atmosfääris, sekundaarse miraaži ehk miraažist miraaži tekke kohta. Võimalik, et siin mängib rolli ionosfäär, mis ei peegelda mitte ainult raadiolaineid, vaid ka valguslaineid.

Valguse hajutamisega seotud nähtused

Vikerkaar on ilus taevanähtus, mis on alati inimeste tähelepanu köitnud. Varasematel aegadel, kui inimesed teadsid ümbritsevast maailmast veel väga vähe, peeti vikerkaart "taevamärgiks". Niisiis arvasid iidsed kreeklased, et sada vikerkaart on jumalanna Irise naeratus. Vikerkaart vaadeldakse Päikesele vastassuunas, vihmapilvede või vihma taustal. Mitmevärviline kaar asub tavaliselt vaatlejast Ra 1-2 km kaugusel, mõnikord võib seda jälgida 2-3 m kaugusel purskkaevude või veepritsmete moodustatud veepiiskade taustal.

Vikerkaarel on seitse põhivärvi, mis sujuvalt ühelt teisele üle lähevad.

Kaare tüüp, värvide heledus ja triipude laius sõltuvad veepiiskade suurusest ja nende arvust. Suured tilgad loovad kitsama vikerkaare, millel on teravalt esiletungivad värvid, samas kui väikesed tilgad loovad uduse, pleekinud ja ühtlase valge kaare. Seetõttu on suvel pärast äikest näha hele kitsas vikerkaar, mille ajal langevad suured piisad.

Vikerkaare teooria esitas esmakordselt 1637. aastal R. Descartes. Ta selgitas vikerkaart kui nähtust, mis on seotud valguse peegelduse ja murdumisega vihmapiiskades.

Värvide teket ja nende järjestust selgitati hiljem, pärast valge valguse ja selle hajumise keskkonnas keerulist olemust. Vikerkaare difraktsiooniteooria töötasid välja Ehry ja Pertner.

Valguse interferentsiga seotud nähtused

Valgeid valgusringe ümber Päikese või Kuu, mis tulenevad valguse murdumisest või peegeldumisest jää- või lumekristallidelt atmosfääris, nimetatakse halodeks. Atmosfääris on väikesed veekristallid ja kui nende näod moodustavad Päikest läbiva tasapinnaga täisnurga, näeb efekti ja kristalle vaatleja taevas Päikest ümbritsevat iseloomulikku valget halo. Nii peegeldavad näod valguskiiri hälbega 22°, moodustades halo. Külma aastaajal jää- ja lumekristallidest moodustatud halod maapinnal peegeldavad päikesevalgust ja hajutavad seda eri suundades, luues efekti, mida nimetatakse teemanditolmuks.

Kõige kuulsam näide suurest halost on kuulus, sageli korratud "Broken Vision". Näiteks inimene, kes seisab künkal või mäel, kui päike tõuseb või loojub selja taga, avastab, et tema pilvedele langev vari muutub uskumatult suureks. See juhtub seetõttu, et pisikesed udupiisad murduvad ja peegeldavad päikesevalgust erilisel viisil. Nähtus on oma nime saanud Saksamaal asuva Brockeni tipu järgi, kus sagedaste udude tõttu võib seda efekti regulaarselt täheldada.

Parhelia.

"Parhelium" tähendab kreeka keelest tõlgituna "vale päike". See on üks halo vorme (vt punkt 6): taevas vaadeldakse üht või mitut Päikese lisapilti, mis asuvad tegeliku Päikesega samal kõrgusel horisondi kohal. Miljonid vertikaalse pinnaga jääkristallid, mis peegeldavad Päikest, moodustavad selle kauni nähtuse.

Parheliat võib jälgida tuulevaikse ilmaga Päikese madala asendiga, kui märkimisväärne hulk prismasid paikneb õhus nii, et nende põhiteljed on vertikaalsed ja prismad laskuvad aeglaselt alla nagu väikesed langevarjud. Sel juhul tungib eredaim murdunud valgus silma vertikaalselt paiknevate tahkude suhtes 220 nurga all ja loob mõlemal pool Päikest piki horisonti vertikaalsed sambad. Need sambad võivad mõnes kohas olla eriti eredad, jättes mulje valest Päikesest.

Polaartuled.

Looduse üks ilusamaid optilisi nähtusi on aurora. Polaarlaiuskraadide tumeda öötaeva taustal sillerdavat, värelevat, leegitsevat aurorade ilu on sõnadega võimatu edasi anda.

Enamikul juhtudel on auroradel roheline või sinakasroheline toon, millel on aeg-ajalt täpid või roosa või punane piir.

Aurorasid täheldatakse kahel peamisel kujul - lintide ja pilvetaoliste laikudena. Kui sära on intensiivne, on see paelte kujul. Intensiivsust kaotades muutub see laikudeks. Paljud teibid kaovad aga enne, kui neil on aega täppideks murda. Paelad näivad rippuvat taevas tumedas ruumis, meenutades hiiglaslikku kardinat või kardinat, mis tavaliselt ulatub idast läände tuhandete kilomeetrite pikkuseks. Kardina kõrgus on mitusada kilomeetrit, paksus ei ületa mitusada meetrit ning see on nii õrn ja läbipaistev, et läbi selle paistavad tähed. Kardina alumine serv on üsna selgelt ja teravalt väljajoonistatud ning sageli toonitud kardinapiirkonda meenutava punase või roosaka tooniga, ülemine serv kaob järk-järgult kõrgusesse ja see jätab ruumi sügavusest eriti muljetavaldava mulje.

Aurorasid on nelja tüüpi:

1. Homogeenne kaar – helendav riba on kõige lihtsama ja rahulikuma kujuga. See on altpoolt heledam ja kaob järk-järgult ülespoole taevasära taustal;

2. Kiirgav kaar - lint muutub mõnevõrra aktiivsemaks ja liikuvamaks, see moodustab väikseid voldid ja ojad;

3. Särav triip - aktiivsuse suurenedes kattuvad suuremad voldid väikestega;

4. Suurenenud aktiivsusega paisuvad voldid või aasad tohututeks suurusteks (kuni sadu kilomeetreid), lindi alumine serv särab roosa valgusega. Kui aktiivsus vaibub, kaovad voldid ja teip muutub ühtlaseks kujuks. See viitab sellele, et homogeenne struktuur on aurora peamine vorm ja voldid on seotud aktiivsuse suurenemisega.

Sageli ilmuvad erinevat tüüpi kiirgused. Need hõlmavad kogu polaarala ja on väga intensiivsed. Need tekivad päikese aktiivsuse suurenemise ajal. Need aurorad paistavad valkjasrohelise kumana kogu polaarkübaras. Selliseid aurorasid kutsutakse tujudeks.

Järeldus

Kunagi hirmutasid miraažid “Lendav hollandlane” ja “Fata Morgana” meremehi. 1898. aasta 27. märtsi öösel keset Vaikst ookeani ehmatas Matadori meeskonda nägemus, kui nad kesköö rahulikult nägid 2 miili (3,2 km) kaugusel laeva, mis võitles laevaga. tugev torm. Kõik need sündmused toimusid tegelikult 1700 km kaugusel.

Tänapäeval oskavad kõik need salapärased nähtused seletada kõik, kes tunnevad füüsikaseadusi või õigemini selle optikaharu.

Oma töös ei kirjeldanud ma kõiki looduse optilisi nähtusi. Neid on palju. Imetleme taeva sinist värvi, punakas koitu, lõõskavat päikeseloojangut – need nähtused on seletatavad päikesevalguse neeldumise ja hajutamisega. Täiendava kirjandusega töötades veendusin, et meid ümbritsevat maailma jälgides tekkivatele küsimustele saab alati vastuse. Tõsi, sa pead teadma loodusteaduste põhitõdesid.

KOKKUVÕTE: Optilisi nähtusi looduses seletatakse valguse murdumise või peegeldumise ehk laineomadustega kerge dispersioon, interferents, difraktsioon, polarisatsioon või valguse kvantomadused. Maailm on salapärane, kuid me teame seda.

Lütseum Petru Movila

Kursuse töö füüsikas teemal:

Optiline atmosfääri nähtused

11A klassi õpilase töö

Bolubash Irina

Chişinău 2006 –

Plaan:

1. Sissejuhatus

A) Mis on optika?

b) Optika tüübid

2. Maa atmosfäär kui optiline süsteem

3. Päikeseloojang

A) Taeva värvimuutus

b) Päikesekiired

V) Päikeseloojangute ainulaadsus

4. Vikerkaar

A) Vikerkaare haridus

b) Mitmesugused vikerkaared

5. Aurorad

A) Aurora tüübid

b) Päikesetuul kui aurora põhjustaja

6. Halo

A) Valgus ja jää

b) Prisma kristallid

7. Mirage

A) Alumise (“järve”) miraaži seletus

b)Ülemised miraažid

V) Topelt- ja kolmekordsed miraažid

G) Ultra Long Vision Mirage

d) Alpi legend

e) Ebausu paraad

8. Mõned optiliste nähtuste saladused

Sissejuhatus

Mis on optika?

Vanade teadlaste esimesed ettekujutused valgusest olid väga naiivsed. Usuti, et silmadest tekivad spetsiaalsed õhukesed kombitsad ja esemeid katsudes tekivad visuaalsed muljed. Sel ajal mõisteti optikat kui nägemisteadust. See on sõna "optika" täpne tähendus. Keskajal muutus optika nägemisteadusest järk-järgult valguseteaduseks. Sellele aitas kaasa objektiivide ja camera obscura leiutamine. IN moodsad ajad optika on füüsika haru, mis uurib valguse emissiooni, selle levimist erinevates keskkondades ja vastasmõju ainega. Mis puudutab nägemise, silma ehituse ja toimimisega seotud küsimusi, siis neist sai eriline teadusvaldkond, mida nimetatakse füsioloogiliseks optikaks.

Mõistel "optika" on tänapäeva teaduses mitmetahuline tähendus. Nende hulka kuuluvad atmosfäärioptika, molekulaaroptika, elektronoptika, neutronoptika, mittelineaarne optika, holograafia, raadiooptika, pikosekundiline optika, adaptiivne optika ja paljud teised optiliste nähtustega tihedalt seotud teadusliku uurimistöö nähtused ja meetodid.

Enamik loetletud optikatüüpe on füüsikalise nähtusena meie vaatlusele kättesaadavad ainult spetsiaalsete tehniliste seadmete kasutamisel. Need võivad olla laserpaigaldised, röntgenkiirte kiirgajad, raadioteleskoobid, plasmageneraatorid ja paljud teised. Kuid kõige kättesaadavamad ja samal ajal värvikamad optilised nähtused on atmosfääri nähtused. Tohutu mastaabiga need on valguse ja maa atmosfääri koosmõju tulemus.

Maa atmosfäär kui optiline süsteem

Meie planeeti ümbritseb gaasiline kest, mida me nimetame atmosfääriks. Suurima tihedusega maapinna lähedal ja tõustes järk-järgult hõrenedes ulatub see enam kui saja kilomeetri paksuseks. Ja see pole külmunud gaasiline keskkond homogeensete füüsikaliste andmetega. Vastupidi, maakera atmosfäär on sees pidev liikumine. Erinevate tegurite mõjul selle kihid segunevad, muudavad tihedust, temperatuuri, läbipaistvust ning liiguvad erinevatel kiirustel pikki vahemaid.

Päikeselt või muudelt taevakehadelt tulevate valguskiirte jaoks on Maa atmosfäär omamoodi optiline süsteem pidevalt muutuvate parameetritega. Nende teele sattudes peegeldab see osa valgusest, hajutab selle, läbib selle kogu atmosfääri paksusest, valgustades maapinda teatud tingimustel, lagundab selle komponentideks ja painutab kiirte liikumist, põhjustades seeläbi mitmesugused atmosfäärinähtused. Kõige ebatavalisemad värvilised on päikeseloojang, vikerkaar, virmalised, miraaž, päikese- ja kuuhalo.

Päikeseloojang

Kõige lihtsam ja ligipääsetavam atmosfäärinähtus, mida jälgida, on meie taevakeha – Päikese – päikeseloojang. Erakordselt värvikas, see ei kordu kunagi. Ja pilt taevast ja selle muutumisest päikeseloojangu ajal on nii ere, et äratab igas inimeses imetlust.

Horisondile lähenedes ei kaota Päike mitte ainult oma heledust, vaid hakkab järk-järgult muutma ka oma värvi - lühilaineosa (punased värvid) selle spektris on üha enam alla surutud. Samal ajal hakkab taevas värvima. Päikese läheduses omandab ta kollakaid ja oranže toone ning horisondi päikesevastase osa kohale ilmub nõrgalt väljendunud värvigammaga kahvatu triip.

Juba tumepunase värvuse võtnud Päikese loojumise ajaks ulatub piki päikesehorisonti ere koidikutriip, mille värvus muutub alt ülespoole oranžikaskollasest rohekassiniseks. Selle peale levib ümmargune särav, peaaegu värvitu sära. Samal ajal hakkab vastashorisondi lähedal aeglaselt tõusma tuhm sinakashall Maa varju segment, mida ääristab roosa vöö. ("Veenuse vöö").

Kui Päike vajub horisondi alla sügavamale, tekib kiiresti leviv roosa laik - nn. "lilla valgus", saavutades suurima arengu Päikese sügavusel horisondi all umbes 4–5 o. Pilved ja mäetipud on täidetud helepunaste ja purpursete toonidega ning kui pilved või kõrged mäed on horisondi all, nende varjud ulatuvad taeva päikeselise poole lähedale ja muutuvad rikkamaks. Juba silmapiiril muutub taevas tihedalt punaseks ja üle erksavärvilise taeva ulatuvad valguskiired silmapiirist horisonti selgelt eristuvate radiaalsete triipudena ("Buddha kiired"). Vahepeal läheneb Maa vari kiiresti taevale, selle piirjooned muutuvad uduseks ja roosa ääris on vaevumärgatav.

Tasapisi lillakas valgus tuhmub, pilved tumenevad, nende siluetid paistavad selgelt hääbuva taeva taustal ja alles silmapiiril, kuhu Päike on kadunud, jääb särav mitmevärviline koidikulegment. Kuid see väheneb järk-järgult ja muutub kahvatuks ning seda alguse poole astronoomiline hämarus muutub rohekas-valkjaks kitsas riba. Lõpuks kaob ka tema – öö saabub.

Kirjeldatud pilti tuleks pidada ainult selge ilma jaoks tüüpiliseks. Tegelikkuses on päikeseloojangu voolu muster väga erinev. Suurenenud õhu hägususe korral on koiduvärvid tavaliselt tuhmunud, eriti horisondi lähedal, kus punaste ja oranžide toonide asemel ilmub mõnikord vaid nõrk pruun värv. Sageli arenevad samaaegsed koidunähtused taeva eri paigus erinevalt. Igal päikeseloojangul on ainulaadne isiksus ja seda tuleks pidada üheks nende kõige iseloomulikumaks jooneks.

Päikeseloojangu voolu äärmuslik individuaalsus ja sellega kaasnevate optiliste nähtuste mitmekesisus sõltuvad atmosfääri erinevatest optilistest omadustest – eelkõige selle sumbumise ja hajumise koefitsientidest, mis avalduvad erinevalt, olenevalt Päikese seniidi kaugusest, vaatluse suunast ja õhust. vaatleja kõrgus.

Vikerkaar

Vikerkaar on ilus taevanähtus, mis on alati inimeste tähelepanu köitnud. Varasematel aegadel, kui inimesed teadsid ümbritsevast maailmast veel vähe, peeti vikerkaart "taevamärgiks". Niisiis arvasid iidsed kreeklased, et vikerkaar oli jumalanna Irise naeratus.

Vikerkaart vaadeldakse Päikesele vastassuunas, vihmapilvede või vihma taustal. Mitmevärviline kaar asub tavaliselt vaatlejast 1-2 km kaugusel ja mõnikord võib seda jälgida 2-3 m kaugusel purskkaevude või veepritsmete moodustatud veepiiskade taustal.

Vikerkaare keskpunkt paikneb Päikest ja vaatlejasilma ühendava sirge jätkul – antipäikesejoonel. Põhivikerkaare suuna ja päikesevastase joone vaheline nurk on 41º–42º

Päikesetõusu hetkel on päikesevastane punkt horisondi joonel ja vikerkaar on poolringi välimusega. Päikese tõustes liigub päikesevastane punkt horisondi alla ja vikerkaare suurus väheneb. See tähistab ainult osa ringist.

Sageli täheldatakse sekundaarset vikerkaart, mis on esimesega kontsentriline, nurgaraadiusega umbes 52º ja värvidega vastupidises suunas.

Peamine vikerkaar moodustub valguse peegeldumisel veepiiskades. Külgvikerkaar moodustub iga tilga sees valguse kahekordse peegelduse tulemusena. Sel juhul väljuvad valguskiired tilgast erineva nurga all kui need, mis tekitavad põhivikerkaare, ja teisese vikerkaare värvid on vastupidises järjekorras.

Kiirte tee veetilgas: a - ühe peegeldusega, b - kahe peegeldusega

Kui Päikese kõrgus on 41º, lakkab põhivikerkaar enam nähtav olema ja ainult osa külgvikerkaarest ulatub horisondi kohale ning kui Päikese kõrgus on üle 52º, pole ka külgvikerkaart näha. Seetõttu ei täheldata keskpäevastel laiuskraadidel seda loodusnähtust kunagi keskpäeval.

Vikerkaarel on seitse põhivärvi, mis sujuvalt ühelt teisele üle lähevad. Kaare tüüp, värvide heledus ja triipude laius sõltuvad veepiiskade suurusest ja nende arvust. Suured tilgad loovad kitsama vikerkaare, teravalt esiletungivate värvidega, väikesed tilgad loovad uduse, pleekinud ja ühtlase valge kaare. Seetõttu on suvel pärast äikest näha hele kitsas vikerkaar, mille ajal langevad suured piisad.

Vikerkaareteooria pakkus esmakordselt välja 1637. aastal Rene Descartes. Ta selgitas vikerkaart kui nähtust, mis on seotud valguse peegelduse ja murdumisega vihmapiiskades. Värvide teket ja nende järjestust selgitati hiljem, pärast valge valguse ja selle hajumise keskkonnas keerulist olemust.

Vikerkaare haridus

Võib kaaluda kõige lihtsam juhtum: lase paralleelsel päikesekiirel langeda pallikujulistele tilkadele. Punktis A tilga pinnale langev kiir murdub selle sees vastavalt murdumisseadusele: n patt α = n patt β , Kus n =1, n ≈1,33 - vastavalt õhu ja vee murdumisnäitajad, α on langemisnurk ja β - valguse murdumisnurk.

Tilga sees liigub kiir AB sirgjooneliselt. Punktis B kiir murdub osaliselt ja peegeldub osaliselt. Tuleb märkida, et mida väiksem on langemisnurk punktis B ja seega ka punktis A, seda väiksem on peegeldunud kiire intensiivsus ja seda suurem on murdunud kiire intensiivsus.

Kiir AB, pärast peegeldumist punktis B, toimub nurga β` = β all ja tabab punkti C, kus toimub ka valguse osaline peegeldumine ja osaline murdumine. Murdunud kiir lahkub piisast nurga γ all ja peegeldunud kiir võib liikuda kaugemale, punkti D jne. Seega läbib tilga valguskiir mitmekordse peegelduse ja murdumise. Iga peegeldusega tuleb osa valguskiirtest välja ja nende intensiivsus tilga sees väheneb. Kõige intensiivsem õhku paiskuv kiir on punktis B tilgast väljuv kiir. Seda on aga raske jälgida, kuna see kaob ereda otsese päikesevalguse taustal. Punktis C murdunud kiired koos loovad primaarse vikerkaare tumeda pilve taustal ja punktis D murdunud kiired sekundaarse vikerkaare, mis on esmasest vähem intensiivne.

Vikerkaare teket silmas pidades tuleb arvestada veel ühe nähtusega - erineva pikkusega valguslainete ehk valguskiirte ebavõrdne murdumine erinevat värvi. Seda nähtust nimetatakse dispersioonid. Dispersiooni tõttu on erinevat värvi kiirte murdumisnurgad γ ja tilga kiirte kõrvalekaldenurk erinevad.

Vikerkaar tekib päikesevalguse hajumise tõttu veepiiskades. Igas tilgas kogeb kiirt mitu korda sisemine peegeldus, kuid iga peegeldusega tuleb osa energiast välja. Seega, mida rohkem sisepeegeldusi kiired tilgas kogevad, seda nõrgem on vikerkaar. Vikerkaart saab jälgida, kui Päike on vaatleja taga. Seetõttu moodustub eredaim, esmane vikerkaar kiirtest, mis on kogenud üht sisemist peegeldust. Nad lõikuvad langevaid kiiri umbes 42° nurga all. Geomeetriline koht langeva kiire suhtes 42° nurga all paiknevad punktid on koonus, mida silm tajub selle tipus ringina. Valge valgusega valgustamisel tekib värvitriip, mille punane kaar on alati kõrgem kui violetne kaar.

Kõige sagedamini näeme ühte vikerkaart. Ei ole harvad juhud, kui taevasse ilmuvad korraga kaks vikerkaaretriipu, mis paiknevad üksteise järel; Samuti jälgivad nad veelgi suuremat hulka taevakaarte – korraga kolme, nelja ja isegi viit. Selgub, et vikerkaared võivad tekkida mitte ainult otseste kiirte tõttu; Sageli ilmub see Päikese peegeldunud kiirtes. Seda on näha merelahtede, suurte jõgede ja järvede kallastel. Kolm või neli vikerkaart – tavalised ja peegelduvad – loovad mõnikord kauni pildi. Kuna veepinnalt peegelduvad Päikese kiired liiguvad alt üles, võib kiirtesse tekkinud vikerkaar kohati täiesti ebatavaline välja näha.

Te ei tohiks arvata, et vikerkaart võib näha ainult päeval. See juhtub ka öösel, kuigi see on alati nõrk. Sellist vikerkaart on näha pärast öist vihma, kui Kuu pilvede tagant ilmub.

Selle abil on võimalik saada vikerkaare sarnane kogemusi : Peate valgustama veega täidetud kolbi päikesevalgusega või lampi läbi valge tahvli augu. Siis muutub tahvlil selgelt nähtavaks vikerkaar ja kiirte lahknemisnurk võrreldes algsuunaga on umbes 41°-42°. Looduslikes tingimustes ekraani puudub, pilt ilmub silma võrkkestale ja silm projitseerib selle pildi pilvedesse.

Kui vikerkaar ilmub õhtul enne päikeseloojangut, siis täheldatakse punast vikerkaart. Viimase viie-kümne minuti jooksul enne päikeseloojangut kaovad kõik vikerkaarevärvid peale punase ning see muutub väga heledaks ja nähtavaks ka kümme minutit pärast päikeseloojangut.

Vikerkaar kaste peal on ilus vaatepilt. Seda võib jälgida päikesetõusu ajal kastega kaetud murul. See vikerkaar on hüperbooli kujuline.

Aurorad

Looduse üks ilusamaid optilisi nähtusi on aurora.

Enamikul juhtudel on auroradel roheline või sinakasroheline toon, millel on aeg-ajalt täpid või roosa või punane piir.

Aurorasid täheldatakse kahel peamisel kujul - lintide ja pilvetaoliste laikudena. Kui sära on intensiivne, on see paelte kujul. Intensiivsust kaotades muutub see laikudeks. Paljud teibid kaovad aga enne, kui neil on aega täppideks murda. Paelad näivad rippuvat taevas tumedas ruumis, meenutades hiiglaslikku kardinat või kardinat, mis tavaliselt ulatub idast läände tuhandete kilomeetrite pikkuseks. Selle kardina kõrgus on mitusada kilomeetrit, paksus ei ületa mitusada meetrit ning see on nii õrn ja läbipaistev, et läbi selle paistavad tähed. Kardina alumine serv on üsna teravalt ja selgelt väljajoonistatud ning sageli toonitud kardinapiirkonda meenutava punase või roosaka tooniga, ülemine serv kaob järk-järgult kõrgusesse ja see loob eriti muljetavaldava mulje ruumi sügavusest.

Aurorasid on nelja tüüpi:

Homogeenne kaar– helendav triip on kõige lihtsama ja rahulikuma kujuga. See on altpoolt heledam ja kaob järk-järgult ülespoole taevasära taustal;

Kiirgav kaar– lint muutub mõnevõrra aktiivsemaks ja liikuvamaks, moodustab väikseid volte ja voogusid;

Särav triip– aktiivsuse suurenedes asetsevad suuremad voldid väiksemate peale;

Aktiivsuse kasvades laienevad voldid või aasad tohututeks suurusteks ning lindi alumine serv helendab eredalt roosa helgiga. Kui aktiivsus vaibub, kaovad voldid ja teip muutub ühtlaseks kujuks. See viitab sellele, et homogeenne struktuur on aurora peamine vorm ja voldid on seotud aktiivsuse suurenemisega.

Sageli ilmuvad erinevat tüüpi kiirgused. Need hõlmavad kogu polaarala ja on väga intensiivsed. Need tekivad päikese aktiivsuse suurenemise ajal. Need aurorad paistavad valkjasrohelise korgina. Selliseid tulesid nimetatakse tujud.

Aurora heleduse põhjal jagatakse need nelja klassi, mis erinevad üksteisest ühe suurusjärgu võrra (see tähendab 10 korda). Esimesse klassi kuuluvad aurorad, mis on vaevumärgatavad ja heledusega ligikaudu võrdsed Linnuteega, samas kui neljanda klassi aurorad valgustavad Maad sama eredalt kui täiskuu.

Tuleb märkida, et tekkiv aurora levib läände kiirusega 1 km/sek. Atmosfääri ülemised kihid auraalsete välkude piirkonnas kuumenevad ja tormavad ülespoole. Aurorade ajal tekivad Maa atmosfääri keerismoodustised. elektrivoolud, mis hõlmab suuri alasid. Need erutavad täiendavaid ebastabiilseid magnetvälju, nn magnettorme. Aurora ajal õhkkond kiirgab röntgenikiirgus, mis on ilmselt tingitud elektronide aeglustumisest atmosfääris.

Tihti kaasnevad intensiivsete särasähvatustega müra ja praksu meenutavad helid. Aurorad põhjustavad ionosfääris tugevaid muutusi, mis omakorda mõjutavad raadioside tingimusi. Enamasti halveneb raadioside oluliselt. Esineb tugevaid häireid ja mõnikord vastuvõtu täielikku kaotust.

Kuidas aurorad tekivad?

Maa on tohutu magnet, mille lõunapoolus asub põhja lähedal geograafiline poolus, ja põhjapoolne on lõunapoolsele lähedal. Maa magnetvälja jõujooned, mida nimetatakse geomagnetilisteks joonteks, väljuvad Maa magnetilise põhjapoolusega külgnevast piirkonnast, ümbritsevad maakera ja sisenevad sellesse lõunapoolsel magnetpoolusel, moodustades Maa ümber toroidse võre.

Pikka aega on arvatud, et asukoht on magnetiline elektriliinid sümmeetriliselt Maa telje suhtes. Nüüd on selgunud, et nn päikesetuul – Päikese poolt kiiratav prootonite ja elektronide voog – tabab Maa geomagnetilist kesta umbes 20 000 km kõrguselt, tõmbab selle tagasi, Päikesest eemale, moodustades Maa peal omamoodi magnetilise “saba”.

Maa magnetvälja sattunud elektron või prooton liigub spiraalselt, justkui keerledes ümber geomagnetilise joone. Päikesetuule poolt Maa magnetvälja sisenevad elektronid ja prootonid jagunevad kaheks osaks. Mõned neist voolavad otsekohe mööda magnetilisi jõujooni Maa polaaraladele; teised satuvad teroidi sisse ja liiguvad selle sees, mööda suletud kõverat. Need prootonid ja elektronid voolavad lõpuks ka mööda geomagnetilisi jooni pooluste piirkonda, kus toimub nende suurenenud kontsentratsioon. Prootonid ja elektronid tekitavad gaaside aatomite ja molekulide ionisatsiooni ja ergastamist. Selleks on neil piisavalt energiat, kuna prootonid saabuvad Maale energiaga 10 000-20 000 eV (1 eV = 1,6 10 J) ja elektronid energiaga 10-20 eV. Aatomite ioniseerimiseks vajate: vesiniku jaoks - 13,56 eV, hapniku jaoks - 13,56 eV, lämmastiku jaoks - 124,47 eV ja ergastuse jaoks veelgi vähem.

Ergastatud gaasiaatomid annavad vastuvõetud energia tagasi valguse kujul, sarnaselt sellega, mis juhtub harvendatud gaasiga torudes, kui neid läbivad voolud.

Spektraalne uuring näitab, et roheline ja punane kuma kuuluvad ergastatud hapnikuaatomite hulka, infrapunane ja violetne kuma aga ioniseeritud lämmastikumolekulide hulka. Mõned hapniku ja lämmastiku emissioonijooned tekivad 110 km kõrgusel ning hapniku punane helk tekib 200-400 km kõrgusel. Teine nõrk punase valguse allikas on selles moodustunud vesinikuaatomid ülemised kihid Päikeselt saabuvate prootonite atmosfäär. Pärast elektroni kinni püüdmist muutub selline prooton ergastatud vesinikuaatomiks ja kiirgab punast valgust.

Auraalsed põletused tekivad tavaliselt päev või kaks pärast päikesepõletust. See kinnitab seost nende nähtuste vahel. Hiljuti on teadlased leidnud, et aurorad on intensiivsemad ookeanide ja merede ranniku lähedal.

Aga teaduslik seletus Kõik auroratega seotud nähtused puutuvad kokku mitmete raskustega. Näiteks pole teada täpne mehhanism osakeste kiirendamiseks näidatud energiateni, nende trajektoorid Maa-lähedases ruumis pole päris selged, kõik ei ühti kvantitatiivselt energia tasakaal osakeste ioniseerimise ja ergastamise korral pole luminestsentsi tekkemehhanism päris selge erinevat tüüpi, on helide päritolu ebaselge.

Halo

Mõnikord paistab Päike justkui läbi suure objektiivi. Tegelikult näitab pilt miljonite läätsede mõju: jääkristalle. Kui vesi jäätub atmosfääri ülemistes kihtides, võivad tekkida väikesed, lamedad, kuusnurksed jääkristallid. Nende kristallide tasapinnad, mis keerlevad ja langevad järk-järgult maapinnale, on suurema osa ajast orienteeritud paralleelselt pinnaga. Päikesetõusul või päikeseloojangul võib vaatleja vaatenurk läbida just seda tasapinda ja iga kristall võib toimida päikesevalgust murdva miniatuurse läätsena. Kombineeritud mõju võib põhjustada nähtust, mida nimetatakse parheeliaks või valeks päikeseks. Pildi keskel on näha Päike ja kaks selgelt nähtavat valepäikest servades. Majade ja puude taga on nähtavad umbes 22-kraadised halod (hääldatakse rõhuga "o"), kolm päikesesammast ja atmosfääri jääkristallidest peegelduva päikesevalguse poolt tekitatud kaar.

Valgus ja jää

Teadlased on juba ammu märganud, et halo ilmumisel on päike kaetud uduvihmaga – kõrgete rünkpilvede õhuke loor. Sellised pilved hõljuvad atmosfääris kuue kuni kaheksa kilomeetri kõrgusel maapinnast ja koosnevad pisikestest jääkristallidest, mis on enamasti kuusnurksete sammaste või plaatide kujulised.

Maa atmosfäär ei tunne rahu. Õhuvooludes langevad ja tõusvad jääkristallid kas peegelduvad nagu peegel või murravad neile langevaid päikesekiiri nagu klaasprisma. Selle keerulise optilise mängu tulemusena ilmuvad taevasse valepäikesed ja muud petlikud pildid, millel soovi korral võib näha tuliseid mõõku ja kõike muud...

Nagu juba mainitud, võib teistest sagedamini jälgida kahte valepäikest – ühel ja teisel pool tõelist tähte. Mõnikord ilmub üks hele, kergelt vikerkaarevärviline ring, mis ümbritseb päikest. Ja siis pärast päikeseloojangut ilmub pimedasse taevasse järsku hiiglaslik helendav sammas.

Mitte kõik rünkpilved ei tekita eredat ja selgelt nähtavat halot. Selleks on vaja, et need ei oleks liiga tihedad (päike paistab läbi) ja samas peab õhus olema piisaval hulgal jääkristalle. Täiesti selges pilvitu taevas võib aga tekkida halo. See tähendab, et atmosfääris hõljub palju üksikuid jääkristalle, kuid ilma pilvedeta. See juhtub talvepäevadel, kui ilm on selge ja pakaseline.

...Üleval tekkis kerge horisontaalne ring, mis ümbritses taevast paralleelselt horisondiga. Kuidas see tekkis?

Spetsiaalsed katsed (neid tegid korduvalt teadlased) ja arvutused näitavad: see ring on päikesevalguse peegeldumine vertikaalses asendis õhus hõljuvate kuusnurksete jääkristallide külgpindadelt. Päikesekiired langevad sellistele kristallidele, peegelduvad neilt nagu peeglist ja langevad meie silmadesse. Ja kuna see peegel on eriline, koosneb see lugematust jääosakeste massist ja pealegi paistab, et mõnda aega lebab horisondi tasapinnal, siis näeme ka päikeseketta peegeldust samal tasapinnal. Selgub, et on kaks päikest: üks on tõeline ja selle kõrval, kuid teises tasapinnas, on selle kahekordne suure valgusringi kujul.

Juhtub, et selline päikesevalguse peegeldus härmas õhus hõljuvatest väikestest jääkristallidest tekitab helendava samba. See juhtub seetõttu, et plaatide kujul olevad kristallid osalevad valguse mängus. Plaatide alumised servad peegeldavad juba horisondi taha kadunud päikesevalgust ja päikese enda asemel näeme mõnda aega horisondist taevasse minevat helendavat rada - moonutatud päikeseketta kujutist. tundmatuseni. Igaüks meist nägi midagi sarnast kuuvalgel ööl mere või järve kaldal seistes. Kuurada imetledes näeme vee peal samasugust valgusemängu – kuu peegelpeegeldust, mis on tugevalt venitatud tänu sellele, et veepind on kaetud lainetusega. Kergelt loksuv vesi peegeldab sellele langevat kuuvalgust, nii et me tajume justkui mitukümmend individuaalsed peegeldused kuud, millest kujuneb luuletajate ülistatud kuutee.

Sageli saate jälgida Kuu halot. See on üsna tavaline vaatepilt ja ilmneb siis, kui taevast katavad kõrged õhukesed pilved, milles on miljoneid pisikesi jääkristalle. Iga jääkristall toimib miniatuurse prismana. Enamikul kristallidest on piklikud kuusnurgad. Valgus siseneb läbi sellise kristalli ühe esipinna ja väljub läbi vastaspinna murdumisnurgaga 22º.

Ja vaadake talvel tänavalaternaid ja teil võib olla õnn näha nende valguse tekitatud halot, muidugi teatud tingimustel, nimelt jääkristallidest või lumehelvestest küllastunud härmas õhus. Muide, lumesaju ajal võib tekkida ka päikesest tulev halo suure valgussamba kujul. Talvel on päevi, mil lumehelbed näivad hõljuvat õhus ja päikesevalgus tungib kangekaelselt läbi õhukeste pilvede. Õhtuse koidu taustal paistab see sammas kohati punakas – nagu kauge tule peegeldus. Varem hirmutas selline täiesti kahjutu nähtus, nagu näeme, ebausklikke inimesi.

Prisma kristallid

Võib-olla on keegi näinud sellist halot: hele vikerkaarevärviline rõngas ümber päikese. See vertikaalne ring tekib siis, kui atmosfääris on palju kuusnurkseid jääkristalle, mis ei peegelda, vaid murravad päikesekiiri nagu klaasprisma. Sel juhul on suurem osa kiirtest looduslikult hajutatud ega jõua meie silmadeni. Kuid mingi osa neist, olles läbinud need õhus prismad ja murdunud, jõuab meieni, nii et me näeme ümber päikese vikerkaareringi. Selle raadius on umbes kakskümmend kaks kraadi. Seda juhtub veelgi - nelikümmend kuus kraadi.

Miks vikerkaar?

Nagu teate, laguneb valge valguskiir prismat läbides spektrivärvideks. Seetõttu on murdunud kiirte poolt moodustatud rõngas päikese ümber maalitud vikerkaaretoonides: selle sisemine osa on punakas, välimine osa sinakas ja rõnga sees paistab taevas tumedam.

On märgata, et halo ring on külgedel alati heledam. Seda seetõttu, et siin ristuvad kaks halot – vertikaalne ja horisontaalne. Ja valepäikesed moodustuvad enamasti just ristmikul. Kõige soodsamad tingimused valepäikese ilmumiseks tekivad siis, kui päike on madalal horisondi kohal ja osa vertikaalsest ringist pole meile enam nähtav.

Millised kristallid on selle "etendusega" seotud?

Vastuse küsimusele andsid spetsiaalsed katsed. Selgus, et valepäikesed tekivad tänu kuusnurksetele jääkristallidele, mis on kujundatud nagu... küüned. Nad hõljuvad vertikaalselt õhus, murdes valgust oma külgpinnaga.

Kolmas "päike" ilmub siis, kui tõelise päikese kohal on nähtav ainult üks. ülemine osa halo ring. Mõnikord on see kaare segment, mõnikord ebamäärase kujuga hele laik. Mõnikord on valepäikesed sama eredad kui Päike ise. Neid jälgides kirjutasid muistsed kroonikud kolmest päikesest, mahalõigatud tulipeadest jne.

Selle nähtusega seoses on inimkonna ajalukku jäädvustatud huvitav fakt. Aastal 1551 saksa linn Magdeburg piirati vägede poolt Hispaania kuningas Charles V. Linna kaitsjad hoidsid end kindlalt, piiramine oli kestnud üle aasta. Lõpuks andis ärritunud kuningas käsu valmistuda otsustavaks rünnakuks. Siis aga juhtus enneolematu: paar tundi enne rünnakut paistis ümberpiiratud linna kohal kolm päikest. Surmahirmunud kuningas otsustas, et Magdeburgi kaitseb taevas ja käskis piiramine lõpetada.

Mirage

Igaüks meist on näinud lihtsamaid miraaže. Näiteks kui sõidate soojendusega asfaltteel, näeb see kaugel ees välja nagu veepind. Ja selline asi pole ammu kedagi üllatanud, sest miraaž- ei midagi muud kui atmosfääri optiline nähtus, mille tõttu nähtavusalasse ilmuvad objektide kujutised, mis tavatingimustes on vaatluse eest varjatud. See juhtub seetõttu, et valgus läbib õhukihte erineva tihedusega murdunud. Sel juhul võivad kauged objektid tunduda olevat tõstetud või langetatud nende tegeliku asukoha suhtes, samuti võivad need moonduda ja omandada ebakorrapärased fantastilised kujundid.

Suuremast miraažide sordist toome esile mitut tüüpi: “järve” miraažid, mida nimetatakse ka alumiste miraažide, ülemiste miraažide, kahe- ja kolmekordsete miraažide, ülipika nägemise miraažideks.

Alumise (“järve”) miraaži seletus.

Kõige levinumad on järve- või madalamad miraažid. Need ilmuvad siis, kui kõrbe kauge, peaaegu tasane pind võtab ilme avatud vesi, eriti kui vaadata väikeselt kõrguselt või kui see asub lihtsalt kuumutatud õhukihi kohal. Tekib sarnane illusioon nagu asfaltteel.

Kui maapinna lähedal olev õhk on väga kuum ja seetõttu on selle tihedus suhteliselt madal, on murdumisnäitaja maapinnal väiksem kui kõrgemates õhukihtides.

Vastavalt kehtestatud reeglile painutatakse maapinna lähedal asuvad valguskiired sel juhul nii, et nende trajektoor on allapoole kumer. Valguskiir sinise taeva teatud piirkonnast siseneb vaatleja silma ja kogeb paindumist. See tähendab, et vaatleja näeb vastavat taevast lõiku mitte horisondijoonest kõrgemal, vaid selle all. Talle tundub, et ta näeb vett, kuigi tegelikult on tema ees sinise taeva kujutis. Kui kujutame ette, et horisondi lähedal on künkad, palmid või muud objektid, siis vaatleja näeb neid kiirte paindumise tõttu tagurpidi ja tajub neid vastavate objektide peegeldustena olematus vees. . Kuuma õhu murdumisnäitaja kõikumisest põhjustatud pildi värin loob illusiooni veevoolust või lainetusest. Nii tekib illusioon, mis on “järve” miraaž.

Nagu ühes Journalis avaldatud artiklist teatati

on The New Yorker, pelikan, renderdades

hõljudes kuuma asfaldiga kiirtee kohal

USA Kesk-Läänes peaaegu üks kord

võitles, kui nägi enda ees sellist "vett".

Noa miraaž." "Õnnetu lind lendas,

võib-olla mitu tundi üle kuivanud

nisukõrre ja äkki nägin

midagi, mis tundus talle pika, musta, kitsa, kuid tõelise jõena – preeria südames. Pelikan tormas alla jahedasse vette ujuma – ja kaotas teadvuse, kui tabas asfalti." Silmade kõrgusest allpool võivad sellesse "vette" ilmuda esemed, tavaliselt tagurpidi. Maa kuumutatud pinna kohal on "õhuline". kihtkook" moodustub maapinnale kõige lähemal asuva kihiga - kõige kuumem ja nii haruldane, et seda läbivad valguslained on moonutatud, kuna nende levimise kiirus muutub sõltuvalt keskkonna tihedusest.

Ülemised miraažid

Ülemised miraažid või, nagu neid ka nimetatakse, kaugnägemise miraažid, on vähem levinud ja maalilisemad kui alumised. Kaugemad objektid (sageli merehorisondist kaugemal asuvad) paistavad tagurpidi taevasse ja mõnikord ilmub sama objekti püstine kujutis ka ülal. See nähtus on tüüpiline külmadele piirkondadele, eriti kui toimub oluline temperatuuri inversioon, kui külmema kihi kohal on soojem õhukiht. See optiline efekt avaldub valguslainete esiosa levimise tulemusena ebahomogeense tihedusega õhukihtides. Aeg-ajalt tuleb ette väga ebatavalisi miraaže, eriti polaaraladel. Kui maal tekivad miraažid, on puud ja muud maastikukomponendid tagurpidi. Kõikidel juhtudel on ülemistes miraažides esemed selgemini näha kui alumistes. Maakeral on kohti, kus enne õhtu saabumist võib ookeanihorisondi kohale kerkida mägesid. Need on tõesti mäed, ainult et need on nii kaugel Tavatingimustes neid aga näha ei saa. Nendes salapärastes kohtades hakkab veidi pärast keskpäeva silmapiirile paistma mägede udune piirjoon. See kasvab järk-järgult ja muutub enne päikeseloojangut kiiresti teravaks ja selgeks, nii et üksikuid tippe saab isegi eristada.

Ülemised miraažid on mitmekesised. Mõnel juhul annavad nad otsepildi, mõnel juhul ilmub õhku ümberpööratud pilt. Miraažid võivad olla kahekordsed, kui vaadeldakse kahte pilti, üks lihtne ja teine ​​tagurpidi. Need kujutised võivad olla eraldatud õhuribaga (üks võib olla horisondi joonest kõrgemal, teine ​​selle all), kuid võivad üksteisega vahetult kokku sulada. Mõnikord ilmub teine ​​- kolmas pilt.

Topelt- ja kolmekordsed miraažid

Kui õhu murdumisnäitaja muutub esmalt kiiresti ja seejärel aeglaselt, siis kiired painduvad kiiremini. Tulemuseks on kaks pilti. Esimeses õhupiirkonnas levivad valguskiired moodustavad objektist ümberpööratud kujutise. Seejärel need kiired, mis levivad peamiselt teises piirkonnas, on vähemal määral painutatud ja moodustavad sirge kujutise.

Et mõista, kuidas kolmekordne miraaž ilmub, peate ette kujutama kolme järjestikust õhupiirkonda: esimene (pinna lähedal), kus murdumisnäitaja väheneb aeglaselt kõrgusega, järgmine, kus murdumisnäitaja väheneb kiiresti, ja kolmas piirkond, kus murdumisnäitaja väheneb taas aeglaselt. Kiired moodustavad esmalt objekti alumise pildi, mis levib esimeses õhupiirkonnas. Järgmiseks moodustavad kiired ümberpööratud kujutise; teise õhupiirkonda sisenedes kogevad need kiired tugevat kumerust. Seejärel moodustavad kiired objektist otsepildi.

Ultra Long Vision Mirage

Nende miraažide olemust on kõige vähem uuritud. On selge, et atmosfäär peab olema läbipaistev, veeauru- ja saastevaba. Kuid sellest ei piisa. Maapinnast teatud kõrgusel peaks moodustuma stabiilne jahutatud õhu kiht. Selle kihi all ja kohal peaks õhk olema soojem. Tihedasse külma õhukihti sattuv valguskiir peaks olema justkui selle sees “lukustatud” ja selles levima justkui mööda valgusjuhti.

Milline on Fata Morgana olemus – kõige kaunim miraažidest? Kui läbi soe vesi tekib külma õhu kiht, mere kohal on maagilised lossid mis muutuvad, kasvavad, kaovad. Legend räägib, et need lossid on haldja Morgana kristall elupaik. Sellest ka nimi.

Veelgi müstilisem nähtus on kronomiraažid. Ükski teadaolev füüsikaseadus ei suuda seletada, miks miraažid võivad kajastada sündmusi, mis toimuvad teatud kaugusel, mitte ainult ruumis, vaid ka ajas. Eriti kuulsaks on saanud miraažid lahingutest ja kunagi maa peal toimunud lahingutest. Novembris 1956 ööbisid mitmed turistid Šotimaa mägedes. Umbes kell kolm öösel ärkasid nad kummalise müra peale, vaatasid telgist välja ja nägid kümneid šoti püssimehi iidses sõjaväe vormiriietus kes tulistades jooksis üle kivise välja! Siis kadus nägemus, jälgi jätmata, kuid päev hiljem kordus. Šoti püssimehed, kõik haavatud, rändasid üle põllu kivide otsa komistades. Ilmselt said nad lahingus lüüa ja taganesid.

Ja see pole ainus tõend sellise nähtuse kohta. Nii jälgisid kuulsat Waterloo lahingut (18. juunil 1815) nädal hiljem Belgia Verviersi linna elanikud. K. Flammarion oma raamatus “Atmosfäär” kirjeldab näidet sellisest miraažist: “Mitme usaldusväärse isiku ütluste põhjal võin teatada miraažist, mida nähti Verviersi linnas (Belgia) juunis 1815. Ühel hommikul , nägid linnaelanikud taevaarmee ja see oli nii selge, et eristada oli suurtükiväelaste ülikondi ja isegi näiteks katkise rattaga kahurit, mis hakkas maha kukkuma... Oli hommik Waterloo lahingust!" Kirjeldatud miraaži on kujutanud värvilise akvarelli kujul üks pealtnägijatest. Vahemaa Waterloost Verviersi sirgjooneliselt on üle 100 km. On teada juhtumeid, kui sarnaseid miraaže täheldati suurte vahemaade tagant - kuni 1000 km. Lendav Hollandlane tuleks liigitada nende miraažide hulka.

Teadlased nimetasid ühte kronomiraagi sortidest "drossoliidideks", mis kreeka keelest tõlgituna tähendab "kastepiiska". On täheldatud, et kroomiraagid tekivad kõige sagedamini varastel hommikutundidel, mil õhus kondenseeruvad udupiisad. Kõige kuulsamad "drossoliidid" esinevad üsna regulaarselt Kreeta rannikul kesksuvel, tavaliselt varahommikul. On palju tunnistusi pealtnägijatest, kes jälgisid, kuidas Franca Castello lossi lähedal mere kohale ilmus tohutu "lahingulõuend" - sadu inimesi, kes olid suletud surelike võitlusse. Kostab karjeid ja relvade häält. Teise maailmasõja ajal hirmutas "kummituste lahing" kohutavalt Saksa sõdurid, kes siis Kreetal võitles. Sakslased avasid tugeva tule igat tüüpi relvadest, kuid ei teinud fantoomidele mingit kahju. Merelt läheneb aeglaselt salapärane miraaž, mis kaob lossi müüride vahele. Ajaloolased räägivad, et selles paigas toimus umbes 150 aastat tagasi lahing kreeklaste ja türklaste vahel, selle ajas eksinud pilt on näha mere kohal. Seda nähtust võib üsna sageli täheldada kesksuvel, varastel tundidel.

Muide, tänapäeval jälgivad pealtnägijad sageli mitte ainult möödunud aegade ja kunagiste kummituslinnade lahinguid, vaid ka fantoomautosid. Mitu aastat tagasi kohtas grupp austraallasi autot, mida juhtis nende surnud sõber ja mis oli kunagi öisel teel avarii teinud. Kummitusautos ei istunud aga mitte ainult tema, vaid ka tema noor tüdruksõber, kes elas selle katastroofi üle ja oli nüüd hea tervise juures, olles saanud soliidseks daamiks.

Mis on selliste miraažide olemus?

Ühe teooria kohaselt looduslike tegurite erilise kokkulangemisega visuaalne teave ajas ja ruumis jäljendatud. Ja kui teatud atmosfäär, ilm vms kokku langevad. tingimustes, muutub see välisvaatlejatele jälle nähtavaks. Teise teooria kohaselt koguneb tohutu psüühiline energia lahingute piirkonda, milles osalevad (ja surevad) tuhanded inimesed. Teatud tingimustel see "tühjendab" ja avaldab nähtavalt minevikusündmusi.

Üldiselt uskusid näiteks muistsed egiptlased, et miraaž on kummitus riigist, mida maailmas enam ei eksisteeri.

Alpi legend

Grupp turiste ronis ühele mäetippudest. Inimesed olid kõik noored, välja arvatud giid, vana mägimees. Algul kõndisid kõik kiiresti ja rõõmsalt. Kuid mida kõrgemale ronijad tõusid, seda raskemaks läks. Peagi tundis igaüks neist suurt väsimust. Ainult giid kõndis nagu varemgi, hüppas osavalt üle pragude, ronis kiiresti ja hõlpsalt mööda kaljuservi.

Ümberringi avanes imeline pilt. Lumised mäetipud tõusid kõikjale nii kaugele, kui silm ulatus. Lähimad sädelesid pimestava päikese kiirtes. Kaugemad tipud paistsid sinakalt. Järsud nõlvad läksid alla, muutudes kurudeks. Helerohelised loopealsed paistsid eredate laikudena silma.

Lõpuks jõudsid nad mäe ühele külgmise tippu, millest nad olid tõusnud. Päike oli juba silmapiirile langenud ja selle kiired langesid inimestele alt üles. Ja siis juhtus ootamatu.

Üks noormeestest möödus giidist ja jõudis esimesena tippu. Samal hetkel, kui ta astus kaljule, ilmus idas, pilvede taustal tohutu mehe vari. Ta oli nii selgelt nähtav, et inimesed peatusid nagu käsu peale. Kuid giid vaatas rahulikult hiiglaslikku varju, hirmust tardunud noori ja ütles irvitades:

- Ära karda! Juhtub,” ja ta ronis ka kivi otsa.

Kui ta turisti kõrval seisis, ilmus pilvede vahele veel üks suur mehe vari.

Dirigent võttis sooja viltkübara peast ja lehvitas sellega. Üks varjudest kordas tema liigutust: tohutu käsi tõusis pea juurde, võttis mütsi peast ja lehvitas. Noormees tõstis oma kepi ja tema hiiglaslik vari tegi sama. Pärast seda tahtis igaüks muidugi kalju otsa ronida ja oma varju õhus näha. Kuid peagi katsid pilved silmapiiri taha minevat päikest ja ebatavalised varjud kadusid.

Ebausu paraad

Nüüd arvan, et pole raske mõista, kuidas taevasse ilmuvad helendavad ristid, mis isegi meie ajastul mõnda inimest hirmutavad.

Siin on vastus, et me ei näe taevas alati üht või teist halo vormi tervikuna. Talvel, tugevate külmade ajal, nagu juba mainitud, ilmuvad mõlemale poole päikest kaks heledat laiku - vertikaalse halo ringi osad. See juhtub horisontaalse ringiga, mis läbib päikest. Kõige sagedamini on nähtav ainult see osa sellest, mis on valgustiga külgnev - taevas on justkui näha kaks heledat saba, mis ulatuvad sellest paremale ja vasakule. Vertikaalsete ja horisontaalsete ringide osad lõikuvad ja moodustavad justkui kaks risti mõlemal pool päikest.

Teisel juhul näeme osa horisontaalsest ringist päikese lähedal, mida lõikab helendav sammas, mis liigub päikesest üles ja alla. Ja jälle moodustub rist.

Lõpuks juhtub ka see: taevas on pärast päikeseloojangut näha helendav sammas ja vertikaalse ringi ülemine osa. Ristuvad, annavad ka suure risti kujutis. Ja mõnikord meenutab selline halo iidset rüütlimõõka. Ja kui seda veel koit värvib, siis siin on verine mõõk - ähvardav meenutus taevast tulevastest muredest!

Halo teaduslik seletus on ilmekas näide sellest, kui petlik võib mõnikord olla loodusnähtuse väline vorm. See tundub millegi ülimalt salapärase, salapärasena, aga kui selle välja mõistad, ei jää “seletamatust” jälgegi.

Seda on lihtne öelda – küll sa ise aru saad! See võttis aastaid, aastakümneid, sajandeid. Tänapäeval võib iga inimene, kes millegi vastu huvi tunneb, uurida teatmeteost, lehitseda õpikut või sukelduda õppimisse. erialakirjandus. Lõpuks küsi! Kas keskajal olid sellised võimalused, ütleme? Tol ajal polnud ju selliseid teadmisi veel kogunenud ja teadusega tegeleti üksi. Domineeriv maailmavaade oli religioon ja tavaline maailmavaade oli usk.

Prantsuse teadlane K. Flammarion vaatles ajaloolisi kroonikaid selle nurga alt. Ja see osutuski: kroonikate koostajad ei kahelnud sugugi otsese põhjusliku seose olemasolus salapärased nähtused loodus ja maised asjad.

1118. aastal, Inglismaa kuninga Henry I valitsemisajal, ilmus taevasse korraga kaks täiskuud, üks läände ja teine ​​idas. Samal aastal võitis kuningas lahingu.

1120. aastal ilmusid veripunaste pilvede vahele rist ja leekidest tehtud mees. Samal aastal sadas verd; kõik ootasid maailma lõppu, kuid see lõppes ainult kodusõjaga.

1156. aastal paistis mitu tundi järjest ümber päikese kolm vikerkaareringi, mille kadumisel ilmus kolm päikest. Kroonika koostaja nägi selles nähtuses vihjet kuninga tülile Inglismaal Canterbury piiskopiga ja hävingust pärast seitse aastat kestnud Milano piiramist Itaalias.

IN järgmine aasta jälle ilmus kolm päikest ja kuu keskel paistis valge rist; Muidugi seostas kroonik selle kohe uue paavsti valimisega kaasnenud ebakõlaga.

1514. aasta jaanuaris oli Württembergis näha kolme päikest, millest keskmine oli suurem kui külgmised. Samal ajal ilmusid taevasse verised ja leegitsevad mõõgad. Sama aasta märtsis oli taas nähtaval kolm päikest ja kolm kuud. Samal ajal said türklased Armeenias pärslastelt lüüa.

1526. aastal oli öösel Württembergis õhus näha verist sõjarüüd...

1532. aastal nähti Innsbrucki lähedal õhus imelisi pilte kaamelitest, leeki paiskavatest huntidest ja lõpuks tuleringis lõvist...

See, kas kõik need nähtused ka päriselt aset leidsid, pole meie jaoks praegu nii oluline. Oluline on, et nende abiga tõlgendati nende põhjal tõelisi ajaloosündmusi; et inimesed vaatasid siis maailma läbi oma prisma moonutasid ideid ja nägid seetõttu seda, mida nad näha tahtsid. Nende kujutlusvõimel polnud mõnikord piire. Flammarion nimetas kroonikate autorite tehtud uskumatuid fantastilisi pilte "kunstilise liialduse näideteks". Siin on üks neist "näidistest":

“...1549. aastal ümbritses kuud halo ja paraseleenid (valekuud), mille läheduses nähti tulist lõvi ja kotkast endal rinda rebimas. Pärast seda ilmusid põlevad linnad, kaamelid, Jeesus Kristus toolil kahe vargaga küljel ja lõpuks ilmus välja terve kogu – ilmselt apostlid. Kuid viimane muutus nähtustes oli kõige kohutavam. Õhku ilmus tohutut kasvu ja julma välimusega mees, kes ähvardas mõõgaga tema jalge ees nutvat noort tüdrukut, kes armu palus...”

Milliseid silmi oli selle kõige nägemiseks vaja!

Mõned optiliste nähtuste saladused

Värv klaasil

Talveõhtu. Väike härmatis – ca 10°. Sõidate trammis (või bussis, see pole oluline). Aken hakkab jäätuma. Läbi klaasi ei näe midagi, kuid laternate valgus on väga selge. Ja ühel hetkel kostab külmunud aknal tänavalatern imeline mäng värvid Varjundid on nii puhtad ja ilusad, et ükski kunstnik ei suuda neid täpselt reprodutseerida. Mõne sekundi pärast ulatub jääkiht aknal mitme kümnendiku millimeetri paksuseks ja värvid kaovad. Aga vahet pole. Pühkige käega külmunud kiht maha ja korrake vaatlust – värvid tulevad uuesti esile.

Pange tähele: hõõglambiga taskulamp annab lilla-smaragdse halo ja luminofoorlampi (elavhõbe-kvarts) ümbritseb kollakasvioletsete värvide halo.

Seda füüsikalist nähtust pole veel hästi uuritud ja sellele pole ka täpset seletust, kuid võib oletada, et värvimängu põhjustab interferents (kõige õhema kihi ülemiselt ja alumiselt pinnalt peegelduva valguse lisandumine). aknaklaasile külmunud niiskusaur).

See nähtus sarnaneb sellega, mida me vaatleme kõigis vikerkaarevärvides sädelevat seebimulle.

Värvilised sõrmused

Joonistage musta tindiga poolringi ja kaaretriipudega paksule paberile ring. Liimige see papile ja tehke top. Selle ülaosa pööramisel ilmuvad mustade mustrite asemel mitmevärvilised rõngad (lilla, roosa, sinine või roheline, lilla). Nende paigutus muutub sõltuvalt tipu pöörlemissuunast. Parem on katse läbi viia elektrivalgustuse all.

Kui seda katset televisioonis näidataks, oleks efekt sama: mustvalge teleri ekraanil näeksid mitmevärvilisi rõngaid. Miks see juhtub, pole teada. Teadlased pole sellele nähtusele veel seletust leidnud.

Järeldus: Valguse füüsiline olemus on inimesi huvitanud juba ammusest ajast. Paljud silmapaistvad teadlased kogu arengu jooksul teaduslik mõte, püüdis seda probleemi lahendada. Aja jooksul avastati tavalise valge kiire keerukus ja selle võime muuta oma käitumist olenevalt keskkonnast ning võime avaldada märke, mis on omased nii materiaalsetele elementidele kui ka elektromagnetilise kiirguse olemusele. Erinevatele tehnilistele mõjutustele allutatud valguskiirt hakati teaduses ja tehnoloogias kasutama vahemikus alates lõikeriistast, mis suudab soovitud detaili mikroni täpsusega töödelda, kuni praktiliselt ammendamatute võimalustega kaalutu infoedastuskanalini.

Kuid enne, kui kaasaegne vaade valguse olemusele kehtestati ja valguskiir leidis oma rakenduse inimelus, tuvastati, kirjeldati, teaduslikult põhjendati ja katseliselt kinnitati palju optilisi nähtusi, mis esinevad kõikjal Maa atmosfääris, alates teadaolevast vikerkaarist kuni kõigile, keeruliste perioodiliste miraažideni. Kuid vaatamata sellele on veider valgusmäng alati inimesi köitnud ja meelitanud. Ei talvise halo mõtisklus, särav päikeseloojang, lai pooltaevast virmaliste riba ega ka tagasihoidlik kuurada veepinnal ei jäta kedagi ükskõikseks. Meie planeedi atmosfääri läbiv valguskiir mitte ainult ei valgusta seda, vaid annab sellele ka ainulaadse välimuse, muutes selle kauniks.

Loomulikult toimub meie planeedi atmosfääris palju rohkem optilisi nähtusi, millest selles abstraktses juttu on. Nende hulgas on nii meile hästi tuntud ja teadlaste poolt lahendatud kui ka neid, mis alles ootavad oma avastajaid. Ja jääb üle vaid loota, et aja jooksul oleme tunnistajaks üha uutele avastustele optiliste atmosfäärinähtuste vallas, mis viitavad tavalise valguskiire mitmekülgsusele.

Kirjandus:

5. “Füüsika 11”, N. M. Šahmajev, S. N. Šahmajev, D. Š. Šodijev, kirjastus Prosveštšenie, Moskva, 1991. a.

6. “Ülesannete lahendamine füüsikas”, V. A. Ševtsov, Nižne-Volzhskoe raamatukirjastus, Volgograd, 1999.

Optiliste nähtuste mitmekesisus atmosfääris on tingitud erinevatest põhjustest. Kõige levinumate nähtuste hulka kuulub välk ja väga maalilised põhja- ja lõunapoolsed aurorad. Lisaks on eriti huvitavad vikerkaar, halo, parheel (valepäike) ja kaared, kroon, halod ja Brockeni kummitused, miraažid, Püha Elmo tuli, helendavad pilved, rohelised ja krepuskulaarsed kiired. Vikerkaar on kõige ilusam atmosfäärinähtus. Tavaliselt on see tohutu kaar, mis koosneb mitmevärvilistest triipudest, mida täheldatakse siis, kui Päike valgustab ainult osa taevast ja õhk on veepiiskadest küllastunud, näiteks vihma ajal. Mitmevärvilised kaared on paigutatud spektraalsesse järjestusse (punane, oranž, kollane, roheline, sinine, indigo, violetne), kuid värvid pole peaaegu kunagi puhtad, kuna triibud kattuvad üksteisega. Reeglina on vikerkaare füüsikalised omadused oluliselt erinevad ja seetõttu välimus nad on väga mitmekesised. Nende ühine joon on see, et kaare keskpunkt asub alati Päikesest vaatlejani tõmmatud sirgel. Laava vikerkaar on kaar, mis koosneb kõige eredamatest värvidest – väljast punane ja seest lilla. Mõnikord on nähtav ainult üks kaar, kuid sageli tekib põhivikerkaare välisküljele külgkaar. Tal pole nii palju erksad värvid, nagu esimene, ning punased ja lillad triibud selles vahetavad kohta: punane asub seespool.

Peamise vikerkaare teket seletatakse päikesevalguse kiirte kahekordse murdumise ja ühe sisemise peegeldusega. Tungides veetilga (A) sisse, valguskiir murdub ja laguneb, justkui läbiks prisma. Seejärel jõuab see tilga vastaspinnale, peegeldub sellelt ja jätab tilga väljapoole. Sel juhul murdub valguskiir teist korda enne vaatlejani jõudmist. Algne valge kiir jaotatakse erinevat värvi kiirteks, mille lahknemisnurk on 2?. Sekundaarse vikerkaare moodustumisel toimub päikesekiirte kahekordne murdumine ja kahekordne peegeldus. Sel juhul valgus murdub, tungides selle alumise osa kaudu tilga sisse ja peegeldub tilga sisepinnalt esmalt punktis B, seejärel punktis C. Punktis D valgus murdub, jättes tilga maha. vaatleja poole. Kui vihm või prits moodustab vikerkaare, saavutatakse täielik optiline efekt kõigi vikerkaarekoonuse pinda ületavate veepiiskade koosmõjul, mille tipus on vaatleja. Iga tilga roll on üürike. Vikerkaarekoonuse pind koosneb mitmest kihist. Neid kiiresti ületades ja rea ​​kriitilisi punkte läbides lagundab iga tilk päikesekiire koheselt kogu spektriks rangelt määratletud järjestuses - punasest kuni punaseni. lilla. Paljud tilgad lõikuvad koonuse pinda samamoodi, nii et vikerkaar näib vaatlejale pidevana nii piki kaaret kui ka risti. Halod on valged või sillerdavad valguskaared ja ringid ümber Päikese või Kuu ketta. Need tekivad valguse murdumise või peegeldumise tõttu atmosfääri jää- või lumekristallide poolt. Halo moodustavad kristallid asuvad kujuteldava koonuse pinnal, mille telg on suunatud vaatlejalt (koonuse tipust) Päikesele. Teatud tingimustel võib atmosfäär olla küllastunud väikeste kristallidega, mille paljud tahud moodustavad täisnurga Päikest, vaatlejat ja neid kristalle läbiva tasapinnaga. Sellised näod peegeldavad sissetulevaid valguskiiri hälbega 22?, moodustades halo, mis on seest punakas, kuid võib koosneda ka kõigist spektri värvidest. Vähem levinud on 46° nurgaraadiusega halo, mis paikneb kontsentriliselt ümber 22° halo. Tema sisemine pool on ka punaka varjundiga. Selle põhjuseks on ka valguse murdumine, mis sel juhul tekib täisnurki moodustavate kristallide servadel. Sellise halo rõnga laius ületab 2,5?. Nii 46- kui 22-kraadised halod kipuvad olema kõige eredamad ülaosas ja alumised osad rõngad. Haruldane 90-kraadine halo on nõrgalt helendav, peaaegu värvitu rõngas üldkeskus kahe teise haloga. Kui see on värviline, on sõrmuse välisküljel punane värv. Seda tüüpi halo ilmumise mehhanism pole täielikult mõistetav. Parhelia ja kaared. Parheeli ring (või valede päikeste ring) on ​​valge rõngas, mille keskpunkt on seniidipunkt ja mis läbib Päikest paralleelselt horisondiga. Selle tekke põhjuseks on päikesevalguse peegeldumine jääkristallide pindade servadelt. Kui kristallid on õhus piisavalt ühtlaselt jaotunud, muutub nähtavaks täielik ring. Parheeliad ehk valepäikesed on Päikest meenutavad eredalt helendavad laigud, mis tekivad parheeliringi ristumiskohtades haloga, mille nurgaraadiused on 22?, 46? ja 90?. Kõige sagedamini esinev ja heledam parheel moodustub 22-kraadise halo ristumiskohas, mis on tavaliselt värvitud peaaegu kõigis vikerkaarevärvides. Vale päikest 46- ja 90-kraadise haloga ristumiskohtades täheldatakse palju harvemini. 90-kraadise haloga ristumiskohas tekkivaid parheeliaid nimetatakse paranteliaks või valedeks vastupäikesteks. Mõnikord on nähtav ka anteel (päikesevastane) - hele laik, mis asub parheelirõngal täpselt Päikese vastas. Eeldatakse, et selle nähtuse põhjuseks on päikesevalguse kahekordne sisepeegeldus. Peegeldunud kiir järgib langeva kiirga sama rada, kuid vastupidises suunas. Seniidilähedane kaar, mida mõnikord nimetatakse valesti 46-kraadise halo ülemiseks puutujakaareks, on kaar 90? või vähem, tsentreeritud seniidipunktis, mis asub umbes 46° Päikesest kõrgemal. See on harva nähtav ja ainult mõne minuti, sellel on erksad värvid, kusjuures punane värvus piirdub kaare välisküljega. Seniidilähedane kaar on tähelepanuväärne oma värvi, heleduse ja selgete piirjoonte poolest. Teine huvitav ja väga haruldane halotüübi optiline efekt on Lowitzi kaar. Need tekivad parheelia jätkuna ristumiskohas 22-kraadise haloga, ulatuvad halo välisküljelt ja on Päikese poole kergelt nõgusad. Valkja valguse sambad, nagu erinevad ristid, on mõnikord nähtavad koidikul või videvikus, eriti polaaraladel, ja need võivad olla kaasas nii Päikese kui ka Kuuga. Mõnikord täheldatakse kuu halosid ja muid ülalkirjeldatutele sarnaseid efekte, kusjuures kõige tavalisema kuu halo (rõngas ümber Kuu) on nurga raadius 22?. Nii nagu valepäikesed, võivad tekkida ka valekuud. Koroonid ehk kroonid on väikesed kontsentrilised värvirõngad Päikese, Kuu või muude eredate objektide ümber, mida aeg-ajalt vaadeldakse, kui valgusallikas on poolläbipaistvate pilvede taga. Krooni raadius on väiksem kui halo raadius ja on u. 1-5?, sinine või violetne rõngas on Päikesele kõige lähemal. Koroon tekib siis, kui valgus hajutatakse väikeste veepiiskade poolt, moodustades pilve. Mõnikord paistab kroon Päikest (või Kuud) ümbritseva helendava laiguna (või halona), mis lõpeb punaka rõngaga. Muudel juhtudel on väljaspool halot nähtavad vähemalt kaks kontsentrilist suurema läbimõõduga, väga nõrgalt värvitud rõngast. Selle nähtusega kaasnevad vikerkaarepilved. Mõnikord on väga kõrgete pilvede servad erksavärvilised. Gloria (halod). IN eritingimused ilmnevad ebatavalised atmosfäärinähtused. Kui Päike on vaatleja taga ja selle vari projitseerub lähedal asuvatele pilvedele või udukardinale, teatud olek atmosfäär inimese pea varju ümber on näha värvilist helendavat ringi – halo. Tavaliselt tekib selline halo tänu valguse peegeldumisele kastepiiskadelt rohtunud murul. Gloriad leidub üsna sageli ka lennuki varju all olevatele pilvedele. Brockeni kummitused. Mõnes piirkonnas maakera Kui päikesetõusu või -loojangu ajal künkal asuva vaatleja vari langeb tema selja taha lühikese vahemaa kaugusel asuvatele pilvedele, ilmneb silmatorkav efekt: vari omandab kolossaalsed mõõtmed. Selle põhjuseks on valguse peegeldumine ja murdumine udus olevate pisikeste veepiiskade poolt. Kirjeldatud nähtust nimetatakse Saksamaal Harzi mägede tipu järgi Brockeni kummituseks. Miraažid on optiline efekt, mille põhjustab valguse murdumine erineva tihedusega õhukihtide läbimisel ja mis väljendub virtuaalse pildi väljanägemises. Sel juhul võivad kauged objektid tunduda olevat tõstetud või langetatud nende tegeliku asukoha suhtes, samuti võivad need olla moonutatud ja omandada ebakorrapäraseid fantastilisi kujundeid. Miraažisid täheldatakse sageli kuumas kliimas, näiteks liivastel tasandikel. Madalamad miraažid on tavalised, kui kaugel asuv, peaaegu tasane kõrbepind võtab avavee ilme, eriti kui seda vaadata väikeselt kõrguselt või lihtsalt kuumutatud õhukihi kohal. See illusioon tekib tavaliselt kuumal asfaltteel, mis näeb välja nagu veepind kaugel ees. Tegelikkuses on see pind taeva peegeldus. Allapoole silmade kõrgust võivad sellesse "vette" ilmuda esemed, tavaliselt tagurpidi. Kuumutatud maapinnale moodustub "õhukihi kook", mille kõige kuumem on maapinnale lähim kiht, mis on nii haruldane, et seda läbivad valguslained moonutatakse, kuna nende levimiskiirus varieerub sõltuvalt keskkonna tihedusest. . Ülemised miraažid on vähem levinud ja maalilisemad kui alumised. Kaugemad objektid (sageli merehorisondist kaugemal asuvad) paistavad tagurpidi taevasse ja mõnikord ilmub sama objekti püstine kujutis ka ülal. See nähtus on tüüpiline külmadele piirkondadele, eriti kui toimub oluline temperatuuri inversioon, kui külmema kihi kohal on soojem õhukiht. See optiline efekt avaldub ebaühtlase tihedusega õhukihtides valguslainete esiosa keerukate levimismustrite tulemusena. Aeg-ajalt tuleb ette väga ebatavalisi miraaže, eriti polaaraladel. Kui maal tekivad miraažid, on puud ja muud maastikukomponendid tagurpidi. Kõikidel juhtudel on ülemistes miraažides esemed selgemini näha kui alumistes. Kui kahe piiril õhumassid on vertikaalne tasapind, mõnikord täheldatakse külgmisi miraaže. Püha Elmo tuli. Mõnedel optilistel nähtustel atmosfääris (näiteks kuma ja kõige levinum meteoroloogiline nähtus – välk) on elektriline olemus. Hoopis vähem levinud on St. Elmo tuled – helendavad kahvatusinised või lillad harjad pikkusega 30 cm kuni 1 m või rohkem, tavaliselt merel mastide otsas või laevatehaste otstes. Mõnikord tundub, et kogu laeva taglas on kaetud fosforiga ja helendab. Püha Elmo tuli ilmub mõnikord mäetippudele, samuti kõrghoonete tornidele ja teravatele nurkadele. See nähtus esindab randme elektrilahendused elektrijuhtide otstes, kui pinge neid ümbritsevas atmosfääris oluliselt suureneb elektriväli. Will-o'-the-wisps on nõrk sinakas või rohekas kuma, mida mõnikord täheldatakse soodes, kalmistutel ja krüptides. Sageli näevad need välja nagu küünlaleek, mis on tõstetud maapinnast umbes 30 cm kõrgusele, põleb vaikselt, ei anna soojust ja hõljub hetkeks objekti kohal. Valgus tundub täiesti tabamatu ja kui vaatleja läheneb, liigub see teise kohta. Selle nähtuse põhjuseks on orgaaniliste jääkide lagunemine ja rabagaasi metaani (CH 4) või fosfiini (PH 3) iseeneslik põlemine. Will-o'-the-wisps on erinevad kujud, mõnikord isegi sfääriline. Roheline kiir- smaragdrohelise päikesevalguse sähvatus hetkel, mil viimane kiir Päike peidab end silmapiiri taha. Päikesevalguse punane komponent kaob esimesena, kõik teised järgnevad järjekorras ja viimasena jääb alles smaragdroheline. See nähtus ilmneb ainult siis, kui ainult päikeseketta serv jääb horisondi kohale, vastasel juhul tekib värvide segu. Krepuskulaarsed kiired on lahknevad päikesekiired, mis muutuvad nähtavaks tänu nende valgustamisele atmosfääri kõrgetes kihtides. Pilvede varjud moodustavad tumedaid triipe ja nende vahel levivad kiired. See efekt ilmneb siis, kui Päike on madalal horisondil enne koitu või pärast päikeseloojangut.