Die 6de graad bestudeer die onderwerp "Optiese verskynsels in die atmosfeer" by die skool. Dit is egter nie net van belang vir die leergierige verstand van 'n kind nie. Optiese verskynsels in die atmosfeer, aan die een kant, kombineer die reënboog, die verandering in die kleur van die lug tydens sonsopkomste en sonsondergange, wat meer as een keer deur almal gesien word. Aan die ander kant sluit hulle geheimsinnige lugspieëlings, valse mane en sonne in, indrukwekkende stralekranse wat in die verlede mense verskrik het. Die meganisme van vorming van sommige van hulle bly vandag tot die einde toe onduidelik, maar die algemene beginsel waarvolgens optiese verskynsels in die natuur "lewe" is goed bestudeer deur moderne fisika.
Lugdop
Die aarde se atmosfeer is 'n dop wat uit 'n mengsel van gasse bestaan en strek oor ongeveer 100 km bo seespieël. Die digtheid van die luglaag verander met afstand vanaf die aarde: sy hoogste waarde is op die oppervlak van die planeet, dit neem af met hoogte. Die atmosfeer kan nie 'n statiese formasie genoem word nie. Lae van die gasvormige omhulselvoortdurend beweeg en meng. Hul eienskappe verander: temperatuur, digtheid, spoed van beweging, deursigtigheid. Al hierdie nuanses beïnvloed die sonstrale wat na die oppervlak van die planeet jaag.
Optiese stelsel
Die prosesse wat in die atmosfeer plaasvind, sowel as die samestelling daarvan, dra by tot die absorpsie, breking en weerkaatsing van ligstrale. Sommige van hulle bereik die teiken - die aarde se oppervlak, die ander is verstrooi of herlei terug na die buitenste ruimte. As gevolg van die kromming en weerkaatsing van lig, die verval van 'n deel van die strale in 'n spektrum, ensovoorts, word verskeie optiese verskynsels in die atmosfeer gevorm.
Atmosferiese optika
In die tyd toe die wetenskap in sy kinderskoene was, het mense optiese verskynsels verduidelik op grond van die heersende idees oor die struktuur van die Heelal. Die reënboog het die menslike wêreld met die goddelike verbind, die verskyning van twee valse sonne in die lug het getuig van die naderende katastrofes. Vandag het die meeste van die verskynsels wat ons verre voorouers bang gemaak het, 'n wetenskaplike verduideliking gekry. Atmosferiese optika is besig met die studie van sulke verskynsels. Hierdie wetenskap beskryf optiese verskynsels in die atmosfeer gebaseer op die wette van fisika. Sy kan verduidelik hoekom die lug gedurende die dag blou is, maar tydens sonsondergang en dagbreek van kleur verander, hoe 'n reënboog gevorm word en waar lugspieëlings vandaan kom. Talle studies en eksperimente maak dit vandag moontlik om optiese verskynsels in die natuur te verstaan soos die verskyning van ligkruise, Fata Morgana, reënboog-halo's.
Blou lug
Kleur van die lugso bekend dat ons selde dink oor hoekom dit so is. Nietemin ken fisici die antwoord goed. Newton het bewys dat 'n ligstraal onder sekere omstandighede in 'n spektrum ontbind kan word. Wanneer daar deur die atmosfeer beweeg word, is die deel wat ooreenstem met die blou kleur beter verstrooi. Die rooi gedeelte van sigbare straling word gekenmerk deur 'n langer golflengte en is 16 keer minderwaardig aan die violet in terme van die graad van verstrooiing.
Terselfdertyd sien ons die lug nie pers nie, maar blou. Die rede hiervoor lê in die eienaardighede van die struktuur van die retina en die verhouding van dele van die spektrum in sonlig. Ons oë is meer sensitief vir blou, en die violet gedeelte van die son se spektrum is minder intens as blou.
Scarlet sonsondergang
Toe mense uitvind wat die atmosfeer is, het optiese verskynsels vir hulle opgehou om bewyse of 'n teken van verskriklike gebeure te wees. Die wetenskaplike benadering meng egter nie in met estetiese genot van kleurvolle sonsondergange en sagte sonsopkomste nie. Helder rooie en lemoene, saam met pienk en blou, gee geleidelik plek vir nagdonkerte of oggendlig. Dit is onmoontlik om twee identiese sonsopkomste of sonsondergange waar te neem. En die rede hiervoor lê in dieselfde beweeglikheid van atmosferiese lae en veranderende weerstoestande.
Tydens sonsondergange en sonsopkomste reis die sonstrale 'n langer pad na die oppervlak as gedurende die dag. As gevolg hiervan gaan diffuse violet, blou en groen na die kante, en direkte lig word rooi en oranje. Wolke, stof of ysdeeltjies dra by tot die prentjie van sonsondergang en dagbreek,in die lug gehang. Die lig word gebreek soos dit deur hulle gaan, en kleur die lug in 'n verskeidenheid skakerings. Op die deel van die horison oorkant die Son kan 'n mens dikwels die sogenaamde Venusgordel waarneem - 'n pienk strook wat die donker naghemel en die blou daghemel skei. Die pragtige optiese verskynsel, vernoem na die Romeinse godin van liefde, is sigbaar voor dagbreek en na sononder.
Reënboogbrug
Miskien roep geen ander ligverskynsels in die atmosfeer soveel mitologiese komplotte en sprokiesbeelde op as dié wat met die reënboog geassosieer word nie. Die boog of sirkel, wat uit sewe kleure bestaan, is sedert kinderjare aan almal bekend. 'n Pragtige atmosferiese verskynsel wat tydens reën voorkom, wanneer die son se strale deur die druppels gaan, fassineer selfs diegene wat die aard daarvan deeglik bestudeer het.
En die fisika van die reënboog vandag is vir niemand geheim nie. Sonlig, gebreek deur druppels reën of mis, skeur. Gevolglik sien die waarnemer sewe kleure van die spektrum, van rooi tot violet. Dit is onmoontlik om die grense tussen hulle te definieer. Kleure meng glad in mekaar deur verskeie skakerings.
Wanneer jy 'n reënboog waarneem, is die son altyd agter die persoon. Die middelpunt van Irida se glimlag (soos die antieke Grieke die reënboog genoem het) is geleë op 'n lyn wat deur die waarnemer en die daglig gaan. 'n Reënboog verskyn gewoonlik as 'n halfsirkel. Die grootte en vorm daarvan hang af van die posisie van die Son en die punt waar die waarnemer hom bevind. Hoe hoër die lig bo die horison, hoe laer val die sirkel van moontlike voorkoms.reënboë. Wanneer die son 42º bokant die horison beweeg, kan 'n waarnemer op die aarde se oppervlak nie die reënboog sien nie. Hoe hoër bo seevlak 'n persoon is wat die glimlag van Irida wil bewonder, hoe meer waarskynlik sal hy nie 'n boog sien nie, maar 'n sirkel.
Dubbel, smal en wye reënboog
Dikwels, saam met die hoof een, kan jy die sogenaamde sekondêre reënboog sien. As die eerste gevorm word as gevolg van 'n enkele refleksie van lig, dan is die tweede die resultaat van 'n dubbele refleksie. Daarbenewens word die hoofreënboog deur 'n sekere volgorde van kleure onderskei: rooi is aan die buitekant geleë, en pers is aan die binnekant, wat nader aan die oppervlak van die aarde is. Die sy "brug" is die spektrum omgekeer in volgorde: violet is aan die bokant. Dit gebeur omdat die strale van 'n reëndruppel deur 'n dubbele refleksie teen verskillende hoeke weerkaats word.
Reënboë verskil in kleurintensiteit en breedte. Die helderste en taamlik smal verskyn na 'n somer donderstorm. Groot druppels, kenmerkend van sulke reën, gee aanleiding tot 'n hoogs sigbare reënboog met duidelike kleure. Klein druppels gee 'n meer vaag en minder opvallende reënboog.
Optiese verskynsels in die atmosfeer: aurora borealis
Een van die mooiste atmosferiese optiese verskynsels is die aurora. Dit is kenmerkend van alle planete met 'n magnetosfeer. Op Aarde word auroras waargeneem op hoë breedtegrade in beide halfronde, in sones rondomplaneet se magnetiese pole. Meestal kan jy 'n groenerige of blougroen gloed sien, soms aangevul met flitse van rooi en pienk langs die rande. Die intense aurora borealis is gevorm soos linte of voue van stof, wat in kolle verander wanneer dit vervaag. Strepe 'n paar honderd kilometer hoog staan goed uit langs die onderste rand teen die donker lug. Die boonste grens van die aurora is verlore in die lug.
Hierdie pragtige optiese verskynsels in die atmosfeer hou steeds hul geheime vir mense: die meganisme van die voorkoms van sekere tipes luminesensie, die oorsaak van kraak tydens skerp flitse, is nie volledig bestudeer nie. Die algemene prentjie van die vorming van auroras is egter vandag bekend. Die lug bo die noord- en suidpool is versier met 'n groen-pienk gloed soos gelaaide deeltjies van die sonwind met atome in die Aarde se boonste atmosfeer bots. Laasgenoemde, as gevolg van die interaksie, ontvang bykomende energie en straal dit in die vorm van lig uit.
Halo
Die son en maan verskyn dikwels voor ons omring deur 'n gloed wat soos 'n stralekrans lyk. Hierdie stralekrans is 'n hoogs sigbare ring om die ligbron. In die atmosfeer word dit meestal gevorm as gevolg van die kleinste deeltjies ys wat cirruswolke hoog bo die Aarde uitmaak. Afhangende van die vorm en grootte van die kristalle, verander die kenmerke van die verskynsel. Dikwels neem die stralekrans die vorm van 'n reënboogsirkel aan as gevolg van die ontbinding van die ligstraal in 'n spektrum.
'n Interessante verskeidenheid van die verskynsel word parhelion genoem. As gevolg van die breking van lig in yskristalle opOp die vlak van die Son word twee helder kolle gevorm, wat soos daglig lyk. In historiese kronieke kan 'n mens beskrywings van hierdie verskynsel vind. In die verlede is dit dikwels as 'n voorbode van verskriklike gebeure beskou.
Mirage
Mirages is ook optiese verskynsels in die atmosfeer. Hulle ontstaan as gevolg van die breking van lig by die grens tussen luglae wat aansienlik in digtheid verskil. Die literatuur beskryf baie gevalle toe’n reisiger in die woestyn oases of selfs stede en kastele gesien het wat nie naby kon wees nie. Meestal is dit "laer" lugspieëlings. Hulle ontstaan oor 'n plat oppervlak (woestyn, asf alt) en verteenwoordig 'n weerkaatsde beeld van die lug, wat vir die waarnemer lyk asof dit 'n watermassa is.
Die sogenaamde superieure lugspieëlings is minder algemeen. Hulle vorm oor koue oppervlaktes. Uitstekende lugspieëlings is reguit en omgekeerd, soms kombineer hulle albei posisies. Die bekendste verteenwoordiger van hierdie optiese verskynsels is Fata Morgana. Dit is 'n komplekse lugspieëling wat verskeie soorte refleksies gelyktydig kombineer. Werklike voorwerpe verskyn voor die waarnemer, herhaaldelik weerspieël en gemeng.
Atmosferiese elektrisiteit
Elektriese en optiese verskynsels in die atmosfeer word dikwels saam genoem, hoewel die oorsake van hul voorkoms verskillend is. Die polarisasie van wolke en die vorming van weerlig word geassosieer met prosesse wat in die troposfeer en ionosfeer plaasvind. Reuse vonkontladings word gewoonlik tydens 'n donderstorm gevorm. Weerlig kom binne wolke voor en kan die grond tref. Hulle is lewensgevaarlikmense, en dit is een van die redes vir die wetenskaplike belangstelling in sulke verskynsels. Sommige eienskappe van weerlig is steeds 'n raaisel vir navorsers. Vandag is die oorsaak van balweerlig onbekend. Soos met sommige aspekte van aurora en lugspieëlingteorie, bly elektriese verskynsels wetenskaplikes intrigeer.
Optiese verskynsels in die atmosfeer, wat kortliks in die artikel beskryf word, word elke dag meer en meer verstaanbaar vir fisici. Terselfdertyd hou hulle, soos weerlig, nooit op om mense te verstom met hul skoonheid, misterie en soms grootsheid nie.
