Des phénomènes lumineux incroyables. Incroyables phénomènes lumineux de Saint Elme dans les couronnes de rayons verts et d'auréoles

Établissement d'enseignement municipal « École secondaire n°8 »

Travaux pratiques de physique

Le phénomène de réfraction est à la base du fonctionnement des télescopes réfringents (à des fins scientifiques et pratiques, comprenant la grande majorité des lunettes d'observation, jumelles et autres appareils d'observation), des objectifs d'appareils photo, de cinéma et de télévision, des microscopes, des loupes, des lunettes, des appareils de projection. , récepteurs et émetteurs de signaux optiques, concentrateurs de faisceaux lumineux haute puissance, spectroscopes et spectromètres à prisme, monochromateurs à prisme et de nombreux autres instruments optiques contenant des lentilles et/ou des prismes. Il est nécessaire d'en tenir compte lors du calcul du fonctionnement de presque tous les appareils optiques. Tout cela s'applique à différentes plages du spectre électromagnétique.

En acoustique, la réfraction du son est particulièrement importante à prendre en compte lorsqu'on étudie la propagation du son dans un milieu inhomogène et, bien entendu, à la frontière de différents milieux. Il peut également être important en technologie de prendre en compte la réfraction d'ondes de nature différente, par exemple des vagues sur l'eau, des ondes diverses dans des milieux actifs, etc.
La réfraction au quotidien

La réfraction se produit à chaque étape et est perçue comme un phénomène tout à fait ordinaire : vous pouvez voir comment une cuillère qui se trouve dans une tasse de thé sera « cassée » à la frontière de l'eau et de l'air. Il convient de noter ici que cette observation, si elle est perçue sans esprit critique, donne une idée erronée du signe de l'effet : la rupture apparente de la cuillère se produit dans le sens opposé à la réfraction réelle des rayons lumineux.

La réfraction et la réflexion de la lumière dans les gouttes d’eau créent un arc-en-ciel.

M La réfraction multiple (en partie la réflexion) dans les petits éléments structurels transparents (flocons de neige, fibres de papier, bulles) explique les propriétés des surfaces réfléchissantes mates (et non miroir), telles que la neige blanche, le papier, la mousse blanche.

La réfraction dans l'atmosphère explique de nombreux effets intéressants. Par exemple, dans certaines conditions météorologiques, la Terre (vue de basse altitude) peut ressembler à un bol concave (plutôt qu’à une partie d’une boule convexe).

Mirage.

M irage (fr. mirage)- phénomène optique dans l'atmosphère : réflexion de la lumière par la limite entre des couches d'air très différentes en densité. Pour un observateur, une telle réflexion signifie qu'avec un objet distant (ou une partie du ciel), son image virtuelle est visible, décalée par rapport à l'objet.
Classification

Les mirages sont divisés en mirages inférieurs, visibles sous l'objet, supérieurs, au-dessus de l'objet et latéraux.

Mirage inférieur

On l'observe avec un gradient vertical de température très important (il diminue avec l'altitude) sur une surface plane surchauffée, souvent un désert ou une route asphaltée. L'image virtuelle du ciel crée l'illusion de l'eau à la surface. Ainsi, la route qui s'étend au loin par une chaude journée d'été semble mouillée

Mirage Supérieur

Observé au-dessus de la surface froide de la Terre avec une distribution de température inversée (elle augmente avec l'altitude)

Mirage latéral

Parfois observé à proximité de murs ou de rochers très chauffés.

Morgana

Les phénomènes de mirage complexes avec une forte distorsion de l'apparence des objets sont appelés Fata Morgana.

Hallucinatoire

Certains mirages peuvent être provoqués par des hallucinations résultant d’une surchauffe et d’une déshydratation.

Lumières polaires.

Lumières polaires- lueur (luminescence) des couches supérieures des atmosphères des planètes à magnétosphère en raison de leur interaction avec les particules chargées du vent solaire.
La nature des aurores

P. les aurores sont le résultat du bombardement des couches supérieures de l'atmosphère par des particules chargées se déplaçant vers la Terre le long des lignes de champ géomagnétique depuis une région de l'espace proche de la Terre appelée couche de plasma. La projection de la couche de plasma le long des lignes de champ géomagnétique sur l'atmosphère terrestre a la forme d'anneaux entourant les pôles magnétiques nord et sud (ovales auroraux). La physique spatiale participe à l'identification des causes conduisant à la précipitation de particules chargées à partir de la couche de plasma. Il a été établi expérimentalement que l'orientation du champ magnétique interplanétaire et la pression du plasma du vent solaire jouent un rôle clé dans la stimulation des précipitations.

Dans une zone très limitée de la haute atmosphère, les aurores peuvent être provoquées par des particules de vent solaire chargées de faible énergie pénétrant dans l'ionosphère polaire par les cuspides polaires nord et sud. Dans l'hémisphère nord, des aurores caspen peuvent être observées au-dessus du Spitzberg l'après-midi.

Lorsque des particules énergétiques de la couche de plasma entrent en collision avec la haute atmosphère, les atomes et les molécules de gaz qui la composent sont excités. Le rayonnement des atomes excités se situe dans le domaine visible et est observé comme une aurore. Les spectres des aurores dépendent de la composition des atmosphères des planètes : par exemple, si pour la Terre les plus brillantes sont les raies d'émission d'oxygène et d'azote excités dans le domaine visible, alors pour Jupiter - les raies d'émission d'hydrogène dans l'ultraviolet.

Étant donné que l'ionisation par les particules chargées se produit le plus efficacement à la fin du trajet des particules et que la densité de l'atmosphère diminue avec l'altitude conformément à la formule barométrique, la hauteur d'apparition des aurores dépend assez fortement des paramètres de l'atmosphère de la planète ; par exemple Par exemple, pour la Terre avec sa composition atmosphérique plutôt complexe, une lueur rouge d'oxygène est observée à des altitudes de 200 à 400 km, et une lueur combinée d'azote et d'oxygène - à une altitude d'environ 110 km. De plus, ces facteurs déterminent la forme des aurores - des limites supérieures floues et des limites inférieures plutôt nettes. (voir fig. 3).
P. aurores de la terre

Les aurores sont observées principalement aux hautes latitudes des deux hémisphères dans les zones ovales-ceintures entourant les pôles magnétiques terrestres - les ovales auroraux. Le diamètre des ovales auroraux est d'environ 3 000 km pendant un soleil calme ; du côté jour, la limite de la zone est de 10 à 16° du pôle magnétique, du côté nuit de 20 à 23°. Étant donné que les pôles magnétiques de la Terre sont séparés des pôles géographiques d'environ 12°, les aurores sont observées à des latitudes de 67 à 70°. Cependant, pendant les périodes d'activité solaire, l'ovale auroral s'agrandit et les aurores peuvent être observées à des latitudes plus basses - 20- 25° au sud ou au nord de leurs limites, manifestation habituelle.

Les aurores se produisent nettement plus souvent au printemps et en automne qu'en hiver et en été. La fréquence maximale se produit pendant les périodes les plus proches des équinoxes de printemps et d’automne. Lors d'une aurore, une énorme quantité d'énergie est libérée en peu de temps (lors d'une des perturbations enregistrées en 2007 - 5x1014 joules, soit à peu près la même chose que lors d'un séisme de magnitude 5,5.

Lorsqu'elles sont observées depuis la surface de la Terre, les aurores apparaissent comme une lueur générale et changeante du ciel ou des rayons, des rayures, des couronnes ou des « rideaux » en mouvement. La durée des aurores varie de quelques dizaines de minutes à plusieurs jours.

Aurores d'autres planètes du système solaire

M Les champs magnétiques des planètes géantes du système solaire sont beaucoup plus puissants que le champ magnétique terrestre, ce qui détermine l’ampleur des aurores boréales de ces planètes par rapport aux aurores boréales de la Terre. Une particularité des observations depuis la Terre (et en général depuis les régions intérieures du système solaire) des planètes géantes est qu'elles font face à l'observateur du côté éclairé par le Soleil et que, dans le domaine visible, leurs aurores se perdent dans la lumière solaire réfléchie. Cependant, en raison de la teneur élevée en hydrogène de leurs atmosphères, du rayonnement de l'hydrogène ionisé dans le domaine ultraviolet et du faible albédo des planètes géantes dans l'ultraviolet, des images assez claires des aurores boréales de ces planètes ont été obtenues à l'aide de télescopes extra-atmosphériques ( le télescope spatial Hubble).

Une particularité de Jupiter est l'influence de ses satellites sur les aurores : dans les zones de « projections » de faisceaux de lignes de champ magnétique sur l'ovale auroral de Jupiter, on observe des zones lumineuses d'aurores, excitées par les courants provoqués par le mouvement des satellites dans sa magnétosphère et l'éjection de matière ionisée par les satellites - cette dernière est particulièrement affectée dans le cas d'Io avec son volcanisme.

N et l'image de l'aurore de Jupiter réalisée par le télescope spatial Hubble (Fig. 4) montre les projections suivantes : Io (tache avec une « queue » le long du membre gauche), Ganymède (au centre) et Europe (juste en dessous et au-dessus). à droite du sentier de Ganymède).

RÉFRACTION DE LA LUMIÈRE LORS DU PASSAGE DE L'EAU VERS L'AIR

Un bâton trempé dans l'eau, une cuillère dans un verre de thé, du fait de la réfraction de la lumière à la surface de l'eau, nous semblent réfractés.

Placez une pièce de monnaie au fond d'un récipient opaque afin qu'elle ne soit pas visible. Maintenant, versez de l'eau dans le récipient. La pièce sera visible. L'explication de ce phénomène ressort clairement de la vidéo.

Regardez le fond du réservoir et essayez d'estimer sa profondeur. Le plus souvent, il n’est pas possible de le faire correctement.

Voyons plus en détail comment et dans quelle mesure la profondeur du réservoir nous semble réduite si on le regarde d'en haut.

Soit H (Fig. 17) la profondeur réelle du réservoir au fond duquel se trouve un petit objet, par exemple un caillou. La lumière réfléchie par celui-ci diverge dans toutes les directions. Un certain faisceau de rayons tombe sur la surface de l'eau au point O par le bas sous un angle a 1, est réfracté sur la surface et pénètre dans l'œil. Conformément à la loi de la réfraction, on peut écrire :

mais puisque n 2 = 1, alors n 1 sin a 1 = sin ϒ 1.

Le rayon réfracté pénètre dans l'œil au point B. Notez que ce n'est pas un rayon qui pénètre dans l'œil, mais un faisceau de rayons dont la section transversale est limitée par la pupille de l'œil.

Sur la figure 17, le faisceau est représenté par des lignes fines. Cependant, ce faisceau est étroit et on peut négliger sa section transversale, en la prenant comme ligne AOB.

L'œil projette A jusqu'au point A 1, et la profondeur du réservoir nous paraît égale à h.

La figure montre que la profondeur apparente du réservoir h dépend de la valeur réelle de H et de l'angle de vue ϒ 1.

Exprimons mathématiquement cette dépendance.

Des triangles AOC et A 1 OC on a :

En excluant OS de ces équations, nous obtenons :

En considérant que a = ϒ 1 et sin ϒ 1 = n 1 sin a 1 = n sin a, on obtient :

Dans cette formule, la dépendance de la profondeur apparente du réservoir h sur la profondeur réelle H et l'angle d'observation n'apparaît pas explicitement. Pour présenter plus clairement cette dépendance, exprimons-la graphiquement.

Sur le graphique (Fig. 18), les valeurs des angles d'observation en degrés sont portées le long de l'axe des abscisses, et les profondeurs apparentes correspondantes h en fractions de la profondeur réelle H sont portées le long de l'axe des ordonnées. La courbe résultante montre que aux petits angles d'observation, la profondeur apparente

est d'environ ¾ de la valeur réelle et diminue à mesure que l'angle de vision augmente. Lorsque l'angle de vision est a = 47°, une réflexion interne totale se produit et le faisceau ne peut pas s'échapper de l'eau.

MIRAGES

Dans un milieu inhomogène, la lumière se propage de manière non linéaire. Si nous imaginons un milieu dans lequel l'indice de réfraction change de bas en haut et que nous le divisons mentalement en fines couches horizontales,

puis, compte tenu des conditions de réfraction de la lumière lors du passage de couche en couche, on constate que dans un tel milieu le rayon lumineux devrait progressivement changer de direction (Fig. 19, 20).

Le faisceau lumineux subit une telle courbure dans l'atmosphère que, pour une raison ou une autre, principalement en raison de son chauffage inégal, l'indice de réfraction de l'air change avec la hauteur (Fig. 21).

L'air est généralement chauffé par le sol, qui absorbe l'énergie des rayons du soleil. La température de l’air diminue donc avec l’altitude. On sait également que la densité de l’air diminue avec l’altitude. Il a été établi qu'avec l'augmentation de l'altitude, l'indice de réfraction diminue, de sorte que les rayons traversant l'atmosphère sont courbés et se dirigent vers la Terre (Fig. 21). Ce phénomène est appelé réfraction atmosphérique normale. En raison de la réfraction, les corps célestes nous apparaissent quelque peu « surélevés » (au-dessus de leur véritable hauteur) au-dessus de l'horizon.

On calcule que la réfraction atmosphérique « élève » les objets situés à une hauteur de 30° de 1"40", à une hauteur de 15° de 3"ZO", à une hauteur de 5° de 9"45". Pour les corps situés à l'horizon, cette valeur atteint 35". Ces chiffres s'écartent dans un sens ou dans l'autre en fonction de la pression et de la température de l'atmosphère. Cependant, pour une raison ou une autre, dans les couches supérieures de l'atmosphère, il peut y avoir des masses d'air avec une température supérieure à celle des couches inférieures. Ils peuvent être amenés par des vents provenant de pays chauds, par exemple d'une zone désertique chaude. Si à ce moment il y a de l'air froid et dense d'un anticyclone dans les couches inférieures, alors le phénomène La réfraction peut s'intensifier considérablement et les rayons de lumière émergeant des objets terrestres vers le haut sous un certain angle par rapport à l'horizon peuvent revenir vers le sol (Fig. 22).

Cependant, il peut arriver qu'à la surface de la Terre, en raison de son fort échauffement, l'air devienne si chaud que l'indice de réfraction de la lumière à proximité du sol devienne inférieur à celui à une certaine hauteur au-dessus du sol. Si le temps est calme, cette situation peut persister assez longtemps. Ensuite, les rayons des objets tombant à un angle assez grand par rapport à la surface de la Terre peuvent être tellement courbés que, après avoir décrit un arc près de la surface de la Terre, ils vont de bas en haut (Fig. 23a). Le cas illustré à la figure 236 est également possible.

Les conditions décrites ci-dessus dans l'atmosphère expliquent l'apparition de phénomènes intéressants : les mirages atmosphériques. Ces phénomènes sont généralement divisés en trois classes. La première classe comprend les mirages d'origine les plus courants et les plus simples, les mirages dits lacustres (ou inférieurs), qui suscitent tant d'espoir et de déception parmi les voyageurs du désert.

Le mathématicien français Gaspard Monge, qui participa à la campagne d'Égypte de 1798, décrit ses impressions sur cette classe de mirages :

« Lorsque la surface de la Terre est fortement chauffée par le Soleil et commence tout juste à se refroidir avant le crépuscule, le terrain familier ne s'étend plus jusqu'à l'horizon comme pendant le jour, mais tourne, semble-t-il, à environ une lieue. dans un flot continu.

Les villages plus éloignés ressemblent à des îles dans un vaste lac. Sous chaque village se trouve son reflet renversé, seulement il n'est pas net, les petits détails ne sont pas visibles, comme un reflet dans l'eau secouée par le vent. Si l'on commence à s'approcher d'un village qui semble entouré d'une crue, la rive de l'eau imaginaire s'éloigne, le bras d'eau qui nous séparait du village se rétrécit progressivement jusqu'à disparaître complètement, et le lac... commence maintenant derrière ce village, reflétant en lui-même les villages situés plus loin » (Fig. 24).

L'explication de ce phénomène est simple. Les couches inférieures d'air, chauffées par le sol, n'ont pas encore eu le temps de s'élever vers le haut ; leur indice de réfraction de la lumière est inférieur à celui des supérieurs. Par conséquent, les rayons de lumière émanant d'objets (par exemple, du point B sur un palmier, Fig. 23a), se courbant dans l'air, pénètrent dans l'œil par le bas. L'œil projette un faisceau vers le point B1. La même chose se produit avec les rayons provenant d'autres points de l'objet. L'objet apparaît à l'observateur renversé.

D'où provient l'eau? L'eau est le reflet du ciel.

Pour voir un mirage, il n’est pas nécessaire d’aller en Afrique. On peut l'observer lors d'une journée d'été chaude et calme au-dessus de la surface chauffée d'une autoroute asphaltée.

Les mirages de la deuxième classe sont appelés mirages à vision supérieure ou lointaine. Le « miracle inouï » décrit par N.V. Gogol leur ressemble le plus. Voici les descriptions de plusieurs de ces mirages.

De la Côte d'Azur française, par un petit matin clair, des eaux de la mer Méditerranée, au-delà de l'horizon, s'élève une sombre chaîne de montagnes, dans laquelle les habitants reconnaissent la Corse. La distance jusqu'à la Corse est de plus de 200 km, donc la visibilité directe est hors de question.

Sur la côte anglaise, près d'Hastings, on aperçoit la côte française. Comme le rapporte le naturaliste Nie Digue, « près de Reggio en Calabre, face à la côte sicilienne et à la ville de Messine, des zones entières inconnues avec des troupeaux en pâturage, des bosquets de cyprès et des châteaux sont parfois visibles dans les airs. Après un court séjour en l’air, les mirages disparaissent.

Des mirages en vision lointaine apparaissent si les couches supérieures de l'atmosphère s'avèrent particulièrement raréfiées pour une raison quelconque, par exemple lorsque de l'air chauffé y pénètre. Ensuite, les rayons émanant des objets terrestres sont courbés plus fortement et atteignent la surface de la Terre, formant un grand angle par rapport à l'horizon. L'œil de l'observateur les projette dans la direction dans laquelle ils y pénètrent.

Apparemment, le désert du Sahara est responsable du fait qu'un grand nombre de mirages à vision lointaine sont observés sur la côte méditerranéenne. Des masses d'air chaud s'élèvent au-dessus, puis sont transportées vers le nord et créent des conditions favorables à l'apparition de mirages.

Des mirages supérieurs sont également observés dans les pays du nord lorsque soufflent des vents chauds du sud. Les couches supérieures de l'atmosphère sont chauffées et les couches inférieures sont refroidies en raison de la présence de grandes masses de glace et de neige fondantes.

Parfois, des images d’objets vers l’avant et vers l’arrière sont observées simultanément. Les figures 25 à 27 montrent exactement de tels phénomènes observés sous les latitudes arctiques. Apparemment, au-dessus de la Terre, il existe une alternance de couches d'air plus denses et plus raréfiées, courbant les rayons lumineux à peu près comme le montre la figure 26.

Les mirages de troisième classe - vision à très longue portée - sont difficiles à expliquer. Voici une description de plusieurs d’entre eux.

"Sur la base du témoignage de plusieurs personnes dignes de confiance", écrit K. Flamarion dans le livre "Atmosphère", "je peux rapporter un mirage observé dans la ville de Verviers (Belgique) en juin 1815. Un matin, les habitants de la ville aperçurent une armée dans le ciel, et c'était si clair qu'ils distinguèrent les costumes des artilleurs, un canon avec une roue cassée qui était sur le point de tomber... C'était le matin de la Bataille. de Waterloo ! La distance entre Waterloo et Verviers en ligne droite est de 105 km.

Il existe des cas où des mirages ont été observés à une distance de 800, 1 000 kilomètres ou plus.

Donnons un autre cas frappant. Dans la nuit du 27 mars 1898, au milieu de l'océan Pacifique, l'équipage du navire de Brême Matador fut effrayé par une vision. Vers minuit, l'équipage a repéré un navire à environ 3,2 km qui luttait contre une forte tempête.

C’était d’autant plus surprenant que le calme régnait partout. Le navire a traversé le cap du Matador, et il y a eu des moments où il semblait qu'une collision entre les navires était inévitable... L'équipage du Matador a vu comment, lors d'un fort impact de vague sur un navire inconnu, la lumière dans le ciel du capitaine la cabine s'est éteinte, ce qui était visible à tout moment dans deux hublots. Après un certain temps, le navire disparut, emportant avec lui le vent et les vagues.

La question a été clarifiée plus tard. Il s'est avéré que tout cela s'est produit avec un autre navire qui, au moment de la "vision", était situé à 1 700 km du Matador.

Quels chemins la lumière emprunte-t-elle dans l’atmosphère pour que des images claires d’objets soient préservées à de si grandes distances ? Il n’y a pas encore de réponse exacte à cette question. Des suggestions ont été faites concernant la formation de lentilles d'air géantes dans l'atmosphère, le retard d'un mirage secondaire, c'est-à-dire un mirage d'un mirage. Il est possible que l'ionosphère* joue ici un rôle, réfléchissant non seulement les ondes radio, mais aussi les ondes lumineuses.

Apparemment, les phénomènes décrits ont la même origine que d’autres mirages observés sur les mers, appelés « Flying Dutchman » ou « Fata Morgana », lorsque les marins voient des navires fantomatiques qui disparaissent ensuite et font peur aux superstitieux.

ARC-EN-CIEL

L'arc-en-ciel est un magnifique phénomène céleste qui a toujours attiré l'attention humaine. Autrefois, lorsque les gens connaissaient encore très peu de choses sur le monde qui les entourait, l’arc-en-ciel était considéré comme un « signe céleste ». Ainsi, les anciens Grecs pensaient que l’arc-en-ciel était le sourire de la déesse Iris.

Un arc-en-ciel est observé dans la direction opposée au Soleil, sur fond de nuages ​​​​de pluie ou de pluie. Un arc multicolore est généralement situé à une distance de 1 à 2 km de l'observateur, il peut parfois être observé à une distance de 2 à 3 m sur fond de gouttes d'eau formées par des fontaines ou des jets d'eau.

Le centre de l'arc-en-ciel est situé sur le prolongement de la ligne droite reliant le Soleil et l'œil de l'observateur - sur la ligne antisolaire. L'angle entre la direction vers l'arc-en-ciel principal et la ligne antisolaire est de 41-42° (Fig. 28).

Au moment du lever du soleil, le point antisolaire (point M) se trouve sur la ligne d'horizon et l'arc-en-ciel a l'apparence d'un demi-cercle. À mesure que le Soleil se lève, le point antisolaire se déplace sous l’horizon et la taille de l’arc-en-ciel diminue. Cela ne représente qu’une partie d’un cercle. Pour un observateur situé en hauteur, par exemple sur. dans un avion, l'arc-en-ciel est vu comme un cercle complet avec l'ombre de l'observateur au centre.

On observe souvent un arc-en-ciel secondaire, concentrique au premier, avec un rayon angulaire d'environ 52° et les couleurs sont inversées.

Lorsque l'altitude du Soleil est de 41°, l'arc-en-ciel principal cesse d'être visible et seule une partie de l'arc-en-ciel latéral dépasse de l'horizon, et lorsque l'altitude du Soleil est supérieure à 52°, l'arc-en-ciel latéral n'est pas non plus visible. Par conséquent, aux latitudes moyennes et équatoriales, ce phénomène naturel n’est jamais observé à midi.

L’arc-en-ciel, comme le spectre, possède sept couleurs primaires qui se transforment en douceur les unes dans les autres. Le type d’arc, la luminosité des couleurs et la largeur des rayures dépendent de la taille des gouttelettes d’eau et de leur nombre. Les grosses gouttes créent un arc-en-ciel plus étroit, avec des couleurs nettement proéminentes ; les petites gouttes créent un arc vague, fané et même blanc. C'est pourquoi un arc-en-ciel étroit et brillant est visible en été après un orage, au cours duquel de grosses gouttes tombent.

La théorie de l'arc-en-ciel a été donnée pour la première fois en 1637 par R. Descartes. Il a expliqué les arcs-en-ciel comme un phénomène lié à la réflexion et à la réfraction de la lumière dans les gouttes de pluie.

La formation des couleurs et leur séquence ont été expliquées plus tard, après avoir dévoilé la nature complexe de la lumière blanche et sa dispersion dans le milieu. La théorie de la diffraction des arcs-en-ciel a été développée par Ehry et Pertner.

Considérons le cas le plus simple : qu'un faisceau de rayons solaires parallèles tombe sur une gouttelette en forme de boule (Fig. 29). Un rayon incident à la surface d'une goutte au point A est réfracté à l'intérieur de celle-ci selon la loi de la réfraction : n 1 sin a = n 2 sin β, où n 1 = 1, n 2 ≈ 1,33 sont les indices de réfraction de l'air et l'eau, respectivement, a est l'angle d'incidence, β est l'angle de réfraction de la lumière.

À l’intérieur de la goutte, le faisceau se déplace le long de la droite AB. Au point B, le faisceau est partiellement réfracté et partiellement réfléchi. A noter que plus l'angle d'incidence au point B, et donc au point A, est petit, plus l'intensité du faisceau réfléchi est faible et plus l'intensité du faisceau réfracté est grande.

Le faisceau AB, après réflexion au point B, passe sous un angle β 1 " = β 1 et atteint le point C, où se produisent également une réflexion partielle et une réfraction partielle de la lumière. Le rayon réfracté quitte la goutte sous un angle y2, et le rayon réfléchi peut se déplacer plus loin jusqu'au point D, etc. Ainsi, un rayon de lumière dans une goutte subit des réflexions et des réfractions répétées. À chaque réflexion, certains rayons lumineux sortent et leur intensité à l'intérieur de la goutte diminue. Le plus intense des rayons émergents dans l'air est le rayon qui quitte la goutte au point B. Cependant, il est difficile de l'observer, car il se perd sur le fond de la lumière directe du soleil. Les rayons réfractés au point C créent un arc-en-ciel primaire sur le fond d'un nuage sombre, et les rayons réfractés au point D

donnent un arc-en-ciel secondaire qui, comme il ressort de ce qui précède, est moins intense que l'arc-en-ciel primaire.

Pour le cas K=1 on obtient Θ = 2 (59°37" - 40°26") + 1 = 137° 30".

Par conséquent, l’angle de vue d’un arc-en-ciel de premier ordre est :

φ1 =180° - 137°30" = 42°30"

Pour le rayon DE" donnant un arc-en-ciel du second ordre, soit dans le cas K = 2, on a :

Θ = 2 (59°37" - 40°26") + 2 = 236°38".

Angle de vision du deuxième ordre d'un arc-en-ciel φ 2 = 180° - 234°38" = - 56°38".

Il s'ensuit (cela se voit également sur la figure) que dans le cas considéré, un arc-en-ciel de second ordre n'est pas visible depuis le sol. Pour qu'elle soit visible, la lumière doit pénétrer dans la goutte par le bas (Fig. 30, b).

Lorsque l'on considère la formation d'un arc-en-ciel, un autre phénomène doit être pris en compte : la réfraction inégale d'ondes lumineuses de différentes longueurs, c'est-à-dire des rayons lumineux de différentes couleurs. Ce phénomène est appelé dispersion. En raison de la dispersion, les angles de réfraction ϒ et les angles de déviation des rayons Θ dans une goutte sont différents pour des rayons de couleurs différentes. Le parcours de trois rayons - rouge, vert et violet - est schématisé sur la figure 30, a pour un arc de premier ordre et sur la figure 30, b pour un arc de second ordre.

D’après les images, il est clair que la séquence de couleurs dans ces arcs est opposée.

Le plus souvent, nous voyons un arc-en-ciel. Il arrive souvent que deux bandes arc-en-ciel apparaissent simultanément dans le ciel, situées l'une au-dessus de l'autre ; Ils observent cependant assez rarement et un nombre encore plus grand d'arcs célestes arc-en-ciel - trois, quatre et même cinq en même temps. Ce phénomène intéressant a été observé par les Léningraders le 24 septembre 1948, lorsque dans l'après-midi quatre arcs-en-ciel sont apparus parmi les nuages ​​​​au-dessus de la Neva. Il s’avère que les arcs-en-ciel peuvent apparaître non seulement à cause de la lumière directe du soleil ; Il apparaît souvent dans les rayons réfléchis du Soleil. Cela peut être vu sur les rives des baies maritimes, des grandes rivières et des lacs. Trois ou quatre de ces arcs-en-ciel - ordinaires et réfléchis - créent parfois une belle image. Étant donné que les rayons du soleil réfléchis par la surface de l'eau vont de bas en haut, l'arc-en-ciel formé par ces rayons peut parfois paraître complètement inhabituel.

Il ne faut pas penser que les arcs-en-ciel ne peuvent être vus que pendant la journée. Cela arrive aussi la nuit, même si c'est toujours faible. Vous pouvez voir un tel arc-en-ciel après une pluie nocturne, lorsque la Lune apparaît derrière les nuages.

Un semblant d’arc-en-ciel peut être obtenu dans l’expérience suivante. Prenez une bouteille d'eau, éclairez-la avec la lumière du soleil ou une lampe à travers un trou dans un tableau blanc. Ensuite, un arc-en-ciel deviendra clairement visible sur le tableau (Fig. 31, a), et l'angle de divergence des rayons par rapport à la direction initiale sera d'environ 41-42° (Fig. 31,6). Dans des conditions naturelles, il n'y a pas d'écran ; l'image apparaît sur la rétine de l'œil, et l'œil projette cette image sur les nuages.

Si un arc-en-ciel apparaît le soir avant le coucher du soleil, alors un arc-en-ciel rouge est observé. Au cours des cinq ou dix dernières minutes avant le coucher du soleil, toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, à l'exception du rouge, disparaissent et il devient très brillant et visible même dix minutes après le coucher du soleil.

Un arc-en-ciel sur la rosée est un spectacle magnifique.

On peut l'observer au lever du soleil sur l'herbe couverte de rosée. Cet arc-en-ciel a la forme d'une hyperbole.

HALMOS

En regardant un arc-en-ciel dans une prairie, vous remarquerez involontairement un étonnant halo de lumière incolore - un halo entourant l'ombre de votre tête. Il ne s’agit pas d’une illusion d’optique ni d’un phénomène de contraste. Lorsque l'ombre tombe sur la route, le halo disparaît. Quelle est l’explication de ce phénomène intéressant ? Les gouttes de rosée jouent ici certainement un rôle important, car lorsque la rosée disparaît, le phénomène disparaît.

Pour connaître la cause du phénomène, réalisez l’expérience suivante. Prenez une fiole sphérique remplie d’eau et placez-la au soleil. Laissez-la représenter une goutte. Placez un morceau de papier derrière le flacon, à proximité de celui-ci, qui fera office d'herbe. Regardez l'ampoule sous un angle faible par rapport à la direction des rayons incidents. Vous le verrez brillamment éclairé par les rayons réfléchis par le papier. Ces rayons se dirigent presque exactement vers les rayons du Soleil tombant sur l'ampoule. Tournez un peu les yeux sur le côté et l'éclairage brillant de l'ampoule n'est plus visible.

Ici, nous n'avons pas affaire à un faisceau de lumière dispersé, mais à un faisceau de lumière dirigé émanant d'un point brillant sur le papier. L'ampoule agit comme une lentille, dirigeant la lumière vers nous.

Un faisceau de rayons solaires parallèles, après réfraction dans une ampoule, donne sur papier une image plus ou moins focalisée du Soleil sous la forme d'une tache lumineuse. À son tour, une grande partie de la lumière émise par le spot est captée par l'ampoule et, après réfraction dans celle-ci, est renvoyée vers le Soleil, y compris vers nos yeux, puisque nous sommes dos au Soleil. Les inconvénients optiques de notre lentille - l'ampoule - fournissent un certain flux lumineux diffusé, mais le flux principal de lumière émanant d'un point brillant sur le papier est néanmoins dirigé vers le Soleil. Mais pourquoi la lumière réfléchie par les brins d’herbe n’est-elle pas verte ?

Il a une légère teinte verdâtre, mais il est essentiellement blanc, tout comme la lumière réfléchie directionnellement par des surfaces peintes lisses, comme les reflets d'un tableau vert ou jaune ou d'un vitrail.

Mais les gouttelettes de rosée ne sont pas toujours sphériques. Ils peuvent être déformés. Ensuite, certains d’entre eux dirigent la lumière sur le côté, mais elle dépasse les yeux. D'autres gouttelettes, comme celles représentées sur la figure 33, ont une forme telle que la lumière qui tombe sur elles, après une ou deux réflexions, est renvoyée vers le Soleil et pénètre dans les yeux d'un observateur qui lui tourne le dos.

Enfin, il convient de noter une autre explication ingénieuse de ce phénomène : seules les feuilles d'herbe sur lesquelles tombe la lumière directe du Soleil, c'est-à-dire celles qui ne sont pas masquées par d'autres feuilles du Soleil, réfléchissent la lumière de manière directionnelle. Si l'on considère que les feuilles de la plupart des plantes tournent toujours leur plan vers le Soleil, alors il est évident qu'il y aura beaucoup de feuilles réfléchissantes de ce type (Fig. 33, e). Ainsi, des auréoles peuvent également être observées en l’absence de rosée, à la surface d’une prairie bien tondue ou d’un champ comprimé.

L’homme est un grand maître dans l’art de construire des châteaux dans les airs sur le sable. Cependant, la pratique montre qu'il est loin de Mère Nature. L'artisane de Dieu est capable d'une telle tromperie de nos sentiments qu'elle nous coupe le souffle ! Mais aussi magiques que puissent paraître les phénomènes optiques, dont nous allons considérer des exemples, ils ne sont pas une fantasmagorie, mais le résultat du flux de processus physiques. Dans l’atmosphère hétérogène de la Terre, les rayons lumineux se courbent, provoquant de nombreuses illusions. Mais est-il possible d’imaginer un monde sans rêves ni visions ? Il serait si gris...

Lumière et couleur

Parlant de la lumière et dont les formes ont été observées par plus d'une génération de personnes, nous soulignons que les couleurs apparaissent dans l'atmosphère du fait que la lumière blanche, lors de l'interaction avec les matériaux de l'atmosphère, est divisée en ses composants ( spectre). Cette interaction se produit sous l'une des trois formes principales : réflexion, réfraction (réfraction) et diffraction.

Si nous parlons du spectre, réfléchissez à la manière d'apprendre à votre enfant à se souvenir de l'ensemble des bandes de couleurs produites lorsqu'un faisceau lumineux traverse un milieu réfractif. Une phrase simple vous aidera : « Chaque chasseur (rouge) (orange) veut (jaune) savoir (vert) où se trouve le faisan (bleu) (violet). »

Il y a l’émergence d’ondes secondaires se propageant de la frontière de deux milieux vers le premier milieu. La réfraction est la réfraction des rayons à la limite de deux milieux. La diffraction est la courbure des particules solides, des gouttelettes liquides et d'autres matériaux présents dans l'atmosphère par les flux lumineux. Tout cela est la raison de « l’illusion d’optique de la vision » qui fleurit dans l’Univers. Il existe de nombreux exemples : de la couleur bleue du ciel, des mirages et des arcs-en-ciel aux faux soleils et aux piliers solaires.

Réflexion interne

Les phénomènes optiques en physique constituent une section importante qui mérite une étude approfondie. Alors continuons. La réflexion se produit lorsqu'ils tombent sur une surface lisse et reviennent sous un angle égal à celui entrant. Ce phénomène explique l'origine de la couleur : certaines parties du blanc sont plus facilement absorbées et réfléchies que d'autres. Par exemple, un objet qui semble vert apparaît vert car il absorbe toutes les longueurs d’onde de la lumière blanche, à l’exception du vert, qui est ce qui est réfléchi.

Une forme, la réflexion interne, est souvent présente dans l'explication des phénomènes optiques. La lumière pénètre dans un corps physique (matériau) transparent, par exemple une goutte d'eau, par la surface extérieure et brille depuis la surface intérieure. Puis une deuxième fois - à partir du matériel. La couleur de l’arc-en-ciel peut s’expliquer en partie en termes de réflexion interne.

Arc-en-ciel

Un arc-en-ciel est un phénomène optique qui se produit lorsque la lumière du soleil et la pluie se combinent d'une manière spécifique. Les rayons du soleil sont séparés selon les couleurs que nous voyons dans l’arc-en-ciel lorsqu’ils pénètrent dans les gouttes de pluie. Cela se produit lorsque le faisceau tombe sur les « pluies » dirigées vers la Terre sous un certain angle, les couleurs sont séparées (la lumière blanche est décomposée en un spectre) et nous voyons un arc-en-ciel lumineux et festif, rappelant un pont semi-circulaire géant.

La panachure de rayures courbes semble pendre directement au-dessus de votre tête. La source émettrice sera toujours derrière nous : il est impossible de voir à la fois le soleil clair et le bel arc-en-ciel (à moins d'utiliser un miroir à cet effet). Le phénomène n’est pas étranger à la Lune. Lorsque la nuit au clair de lune est brillante, vous pouvez voir un «éventail» arc-en-ciel à proximité de Selena.

Lorsque presque rien n’est visible aux alentours, les photorécepteurs les plus sensibles à la lumière de l’œil humain, les « bâtonnets », fonctionnent. Ils sont sensibles à la partie vert émeraude du spectre et « ne voient pas » les autres couleurs. En conséquence, l’arc-en-ciel apparaît blanchâtre. Lorsque l'éclairage s'intensifie, les « cônes » se connectent, grâce à ces terminaisons nerveuses l'arc paraît plus coloré.

Mirage

Depuis la Terre, nous ne voyons qu’une partie de la circonférence de l’arc-en-ciel primaire. Dans ce cas, la lumière subit une réflexion. Vous pouvez voir un arc-en-ciel rond dans les montagnes. Saviez-vous qu’il existe deux, voire trois « beautés » ? L'arc-en-ciel qui s'élève au-dessus de l'arc-en-ciel est moins brillant et « inversé » (après tout, c'est le reflet du premier). La troisième se produit là où l’air est limpide et transparent (par exemple en montagne). Il s'agit du spectacle habituel.

Un mirage est un phénomène optique qui ne peut pas être qualifié d'ordinaire. En Russie, c'est relativement rare. Chaque fois que nous prononçons le mot magique, nous nous souvenons de la légende du navire fantôme « The Flying Dutchman ». Selon les légendes, pour les crimes du capitaine, il naviguera sur les océans jusqu'à la seconde venue.

Et voici un autre « Néerlandais ». Le croiseur Repulse, qui a coulé en décembre 1941 au large de Ceylan, est devenu instable. Il a été aperçu « de très près » par l’équipage du navire britannique Vendor, qui se trouvait dans la zone des Maldives. En fait, les navires étaient séparés de 900 kilomètres !

Morgana

« The Flying Dutchman » et d’autres sont des phénomènes optiques, exemples de la cohorte des superbes mirages « Fata Morgana » (du nom de l’héroïne de l’épopée britannique). Un phénomène optique inhabituel est une combinaison de plusieurs formes à la fois. Une image complexe et changeante se forme dans le ciel. En regardant les vues de ce qui se trouve bien au-delà de l'horizon, il semble qu'on puisse devenir fou, elles sont tellement « tangibles ».

Les miracles provoqués par les conditions atmosphériques peuvent dérouter n’importe qui. Notamment comme l’apparition d’une « couche d’eau » dans le désert ou sur une route chaude, provoquée par la réfraction des rayons. Non seulement les enfants, mais aussi les adultes ne peuvent pas se débarrasser du sentiment que les animaux, les puits, les arbres et les bâtiments sont réels. Mais hélas!

La lumière traverse des couches d’air inégalement chauffées, créant une sorte d’image 3D. Les mirages peuvent être inférieurs (une surface plane lointaine prend l'apparence d'une eau libre), latéraux (ils apparaissent à côté d'une surface verticale très chauffée) ou chrono (ils reproduisent des événements du passé).

Aurores boréales

Lorsqu’on réfléchit aux phénomènes optiques, il est impossible de ne pas parler des aurores boréales (polaires). Il a deux formes principales : de beaux rubans scintillants et des taches en forme de nuages. En règle générale, un éclat intense ressemble à un « ruban ». Il arrive que des bandes lumineuses colorées cessent d'exister sans se diviser en composants.

Dans l'obscurité du ciel, le rideau s'étend généralement d'est en ouest. Le « sentier » peut atteindre plusieurs milliers de kilomètres en largeur et plusieurs centaines en hauteur. Il ne s’agit pas d’un « écran » dense, mais d’un mince « écran » à travers lequel les étoiles scintillent. Une très belle vue.

Le bord inférieur de la « scène » est clair, a une teinte rougeâtre ou rose, le bord supérieur semble se dissoudre dans l'obscurité, grâce à quoi la profondeur inexprimable de l'espace est clairement ressentie. Discutons de quatre types d'aurores.

Structure homogène

Une forme de rayonnement calme et simple, brillante par le bas et se dissolvant par le haut, est appelée un arc uniforme ; actif, mobile, avec de petits plis et ruisseaux - un arc radiant. Les plis brillants qui se chevauchent (grands à petits) sont appelés « bande rayonnante ».

Et le quatrième type est celui où la zone des plis et des boucles devient très grande. Après la fin de l'activité, la bande acquiert une structure homogène. Il existe une opinion selon laquelle l'homogénéité est la principale propriété de « Son Excellence ». Les plis n'apparaissent que pendant les périodes d'activité atmosphérique accrue.

Il existe d'autres phénomènes optiques. Nous n’hésiterons pas à énumérer des exemples ci-dessous. Une bourrasque est une lueur qui donne à l’ensemble de la calotte polaire une lueur vert blanchâtre. On l'observe aux pôles sud et nord de la Terre, en Islande, en Norvège, etc. Le phénomène se produit à la suite de la lueur des couches supérieures magnétisées de l'atmosphère lors de l'interaction avec les particules chargées du vent solaire (c'est le nom donné à l'écoulement du plasma de l'hélium et de l'hydrogène vers l'espace).

On peut en dire ce qui suit : ils sont fréquents les jours de gel et sont très efficaces.

Saint Elme en couronnes de rayons verts et auréole

Il existe d'autres phénomènes optiques. Par exemple, un halo dont l'apparition est associée aux cristaux de glace formés dans l'atmosphère. Il est semblable à un arc-en-ciel par dispersion (décomposition de la lumière en composants), non pas dans une goutte, mais dans la structure solide de la glace.

Les arcs-en-ciel sont semblables les uns aux autres, car les gouttes sont les mêmes, elles ne peuvent que tomber. Le halo a une centaine de types, car les cristaux sont différents et très « agiles » : soit ils planent, soit ils tournent, soit ils se précipitent vers la Terre.

En rêvant d'être à nouveau « trompé », vous pourrez admirer le faux soleil (parhélie) ou les Derniers « assis » sur les sommets pointus des grands immeubles. Le mysticisme n’a rien à voir là-dedans. Il s'agit d'une décharge électrique dans l'atmosphère. Cela se produit souvent lors d’un orage ou d’une tempête de sable (lorsque les particules s’électrifient).

Les photographes adorent capturer le « rayon vert » (le flash au-dessus du soleil et la réfraction des rayons à l'horizon). Il est préférable de le capturer dans les espaces ouverts, par temps sans nuages. Mais les couronnes (diffraction de la lumière) sont clairement visibles lorsque la zone est enveloppée de brouillard (cercles arc-en-ciel autour des phares de votre voiture - ce sont les couronnes) et que le ciel est recouvert d'un voile de nuages. Dans le brouillard de petites gouttelettes, les cercles sont particulièrement beaux. Quand le brouillard s’épaissit, ils se brouillent. Par conséquent, une diminution du nombre d’anneaux arc-en-ciel est considérée comme le signe d’une détérioration des conditions météorologiques. Quel monde immense c'est - des phénomènes optiques ! Les exemples dont nous avons discuté ne sont que la pointe de l’iceberg. Connaissant ces phénomènes, nous pouvons expliquer scientifiquement toute illusion atmosphérique.

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Arc-en-ciel

Le processus de base par lequel un arc-en-ciel apparaît est la réfraction (réfraction) ou « courbure » de la lumière. La lumière se courbe, ou plutôt change de direction, lorsqu’elle passe d’un environnement à un autre. Les arcs-en-ciel se produisent parce que la lumière se déplace à des vitesses différentes dans différents environnements.

Afin de comprendre comment la lumière se courbe, donnons un exemple simple. Imaginez pousser un chariot sur un parking. Le parking est l'un des « environnements » pour le chariot. Si vous déplacez un chariot avec une force constante, sa vitesse dépendra de l'environnement dans lequel il se déplace - en l'occurrence, l'asphalte d'un parking. Mais comment la vitesse change-t-elle si ce chariot est placé dans un environnement différent, par exemple s'il roule sur un trottoir et sur l'herbe ? L’herbe est un « environnement » différent pour le chariot. Le chariot se déplace beaucoup plus lentement sur l'herbe que sur l'asphalte. Tout dépend de la force de résistance, et comme la résistance sur l'herbe est beaucoup plus élevée que sur le trottoir, vous devez appliquer plus de force pour déplacer le chariot.

Mais si vous poussez le chariot en biais sur l’herbe, son roulement change. Si la roue droite heurte l'herbe en premier, elle ralentit, tandis que la roue gauche se déplace encore plus vite sur le trottoir. De ce fait, le chariot commence à pencher vers la gauche lorsqu'il se déplace sur l'herbe. Mais dès que vous déplacez le chariot de la pelouse sur le trottoir, une roue commence à tourner plus vite que l’autre et le chariot se retourne.

Selon le même principe, un faisceau lumineux se courbe lorsqu’il heurte un prisme transparent. Un côté de l’onde lumineuse est légèrement plus lent que l’autre, de sorte que le faisceau traverse l’interface air-verre sous un angle différent (essentiellement, le faisceau de lumière est réfléchi par la surface du prisme). La lumière tourne à nouveau lorsqu’elle quitte le prisme car un côté de la lumière se déplace plus vite que l’autre.

En plus du processus de courbure de la lumière lui-même, un prisme sépare la lumière blanche en ses couleurs composantes. Chaque couleur de lumière blanche a sa propre fréquence caractéristique, ce qui fait que les couleurs se déplacent à des vitesses différentes lorsqu'elles traversent le prisme.

La couleur qui se réfracte lentement dans le verre se plie davantage lorsqu'elle pénètre dans le prisme depuis l'air, car la couleur se déplace à des vitesses différentes selon les environnements. La couleur se déplaçant plus rapidement dans le verre ne s'affaiblit pas de manière significative, elle ne se plie donc pas autant. De ce fait, toutes les couleurs de l’arc-en-ciel qui composent la lumière blanche sont séparées par fréquence lors du passage à travers le verre. Si le verre réfracte la lumière deux fois, comme le fait un prisme, une personne peut mieux voir toutes les couleurs séparées de la lumière blanche. C'est ce qu'on appelle la dispersion.

Les gouttes de pluie peuvent réfracter et diffuser la lumière comme elles le font à l’intérieur d’un prisme. Dans certaines conditions, à la suite d'une telle réfraction de la lumière, un arc-en-ciel apparaît dans le ciel.

Nous vous présentons une sélection de 20 des plus beaux phénomènes naturels associés aux jeux de lumière. Les phénomènes véritablement naturels sont indescriptibles – il faut les voir ! =)

Divisons conditionnellement toutes les métamorphoses légères en trois sous-groupes. Le premier est l’Eau et la Glace, le second les Rayons et les Ombres et le troisième les contrastes de Lumière.

Eau et glace

«Arc presque horizontal»

Ce phénomène est également connu sous le nom d’« arc-en-ciel de feu ». Créé dans le ciel lorsque la lumière est réfractée à travers les cristaux de glace des cirrus. Ce phénomène est très rare, car les cristaux de glace et le soleil doivent être exactement sur une ligne horizontale pour qu'une réfraction aussi spectaculaire se produise. Cet exemple particulièrement réussi a été capturé dans le ciel de Spokane à Washington, DC, en 2006.

Quelques autres exemples d'arcs-en-ciel de feu

Lorsque le soleil brille d'en haut sur un grimpeur ou un autre objet, une ombre est projetée sur le brouillard, créant une forme triangulaire curieusement agrandie. Cet effet s'accompagne d'une sorte de halo autour de l'objet - des cercles de lumière colorés qui apparaissent directement en face du soleil lorsque la lumière du soleil est réfléchie par un nuage de gouttelettes d'eau identiques. Ce phénomène naturel tire son nom du fait qu'il était le plus souvent observé sur les bas sommets allemands du Brocken, qui sont tout à fait accessibles aux grimpeurs, en raison des brouillards fréquents dans cette zone.

En un mot, c'est un arc-en-ciel à l'envers =) C'est comme un énorme smiley multicolore dans le ciel) Ce miracle est obtenu grâce à la réfraction des rayons du soleil à travers des cristaux de glace horizontaux dans des nuages ​​​​d'une certaine forme. Le phénomène est concentré au zénith, parallèlement à l'horizon, la gamme de couleurs va du bleu au zénith au rouge vers l'horizon. Ce phénomène se présente toujours sous la forme d'un arc de cercle incomplet ; Pour boucler la boucle de cette situation, on peut citer l'Infantry Arc, exceptionnellement rare, qui a été filmé pour la première fois en 2007.

Arc brumeux

Cet étrange halo a été repéré depuis le Golden Gate Bridge à San Francisco : il ressemblait à un arc-en-ciel entièrement blanc. Comme un arc-en-ciel, ce phénomène est créé en raison de la réfraction de la lumière à travers les gouttelettes d'eau dans les nuages, mais contrairement à un arc-en-ciel, en raison de la petite taille des gouttelettes de brouillard, il semble y avoir un manque de couleur. Par conséquent, l'arc-en-ciel s'avère incolore - juste blanc.) Les marins les appellent souvent « loups de mer » ou « arcs brumeux ».

Auréole arc-en-ciel

Lorsque la lumière est renvoyée (un mélange de réflexion, de réfraction et de diffraction) vers sa source, les gouttelettes d'eau dans les nuages, l'ombre d'un objet entre le nuage et la source peuvent être divisées en bandes de couleur. La gloire se traduit également par beauté surnaturelle - un nom assez précis pour un si beau phénomène naturel.) Dans certaines régions de Chine, ce phénomène est même appelé la Lumière de Bouddha - il est souvent accompagné du fantôme de Brocken. Sur la photo, de belles rayures de couleurs entourent efficacement l’ombre de l’avion face au nuage.

Les halos sont l’un des phénomènes optiques les plus célèbres et les plus courants, et ils apparaissent sous de nombreuses formes. Le phénomène le plus courant est le phénomène de halo solaire, provoqué par la réfraction de la lumière par les cristaux de glace dans les cirrus à haute altitude, et la forme et l'orientation spécifiques des cristaux peuvent créer un changement dans l'apparence du halo. Par temps très froid, les halos formés par les cristaux près du sol réfléchissent la lumière du soleil entre eux, l'envoyant dans plusieurs directions à la fois – cet effet est connu sous le nom de « poussière de diamant ».

Lorsque le soleil est exactement à l’angle droit derrière les nuages, les gouttelettes d’eau qu’ils contiennent réfractent la lumière, créant une traînée intense. La coloration, comme dans un arc-en-ciel, est causée par différentes longueurs d'onde de lumière - différentes longueurs d'onde sont réfractées à différents degrés, modifiant l'angle de réfraction et donc les couleurs de la lumière telles que nous les percevons. Sur cette photo, l’irisation du nuage est accompagnée d’un arc-en-ciel aux couleurs vives.

Quelques photos supplémentaires de ce phénomène

La combinaison d’une Lune basse et d’un ciel sombre crée souvent des arcs lunaires, essentiellement des arcs-en-ciel produits par la lumière de la lune. Apparaissant à l'extrémité opposée du ciel par rapport à la Lune, ils apparaissent généralement complètement blancs en raison de leur faible coloration, mais la photographie à longue exposition peut capturer les vraies couleurs, comme sur cette photo prise dans le parc national de Yosemite, en Californie.

Quelques photos supplémentaires de l'arc-en-ciel lunaire

Ce phénomène apparaît comme un anneau blanc entourant le ciel, toujours à la même hauteur au-dessus de l'horizon que le Soleil. Habituellement, il est possible de capturer uniquement des fragments de l'image entière. Des millions de cristaux de glace disposés verticalement reflètent les rayons du soleil dans le ciel pour créer ce magnifique phénomène.

Des soi-disant faux Soleils apparaissent souvent sur les côtés de la sphère résultante, comme sur cette photo

Les arcs-en-ciel peuvent prendre de nombreuses formes : arcs multiples, arcs qui se croisent, arcs rouges, arcs identiques, arcs aux bords colorés, rayures sombres, « rayons » et bien d'autres, mais ce qu'ils ont en commun c'est qu'ils sont tous divisés en couleurs - rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Vous souvenez-vous de l'enfance du « souvenir » de la disposition des couleurs dans un arc-en-ciel - Chaque chasseur veut savoir où se trouve le faisan ? =) Les arcs-en-ciel apparaissent lorsque la lumière est réfractée à travers les gouttes d'eau dans l'atmosphère, le plus souvent pendant la pluie, mais la brume ou le brouillard peuvent également créer des effets similaires et sont beaucoup plus rares qu’on pourrait l’imaginer. De tout temps, de nombreuses cultures différentes ont attribué de nombreuses significations et explications aux arcs-en-ciel. Par exemple, les anciens Grecs croyaient que les arcs-en-ciel étaient le chemin vers le ciel, et les Irlandais croyaient qu'à l'endroit où se termine l'arc-en-ciel, le lutin enfouissait son pot de or =)

Plus d'informations et de belles photos sur l'arc-en-ciel peuvent être trouvées

Rayons et ombres

Une couronne est un type d’atmosphère de plasma qui entoure un corps astronomique. L’exemple le plus célèbre d’un tel phénomène est la couronne autour du Soleil lors d’une éclipse totale. Il s'étend sur des milliers de kilomètres dans l'espace et contient du fer ionisé chauffé à près d'un million de degrés Celsius. Lors d'une éclipse, sa lumière vive entoure le soleil sombre et il semble qu'une couronne de lumière apparaisse autour du luminaire.

Lorsque des zones sombres ou des obstacles perméables, comme des branches d'arbres ou des nuages, filtrent les rayons du soleil, ceux-ci créent des colonnes entières de lumière émanant d'une seule source dans le ciel. Ce phénomène, souvent utilisé dans les films d'horreur, est généralement observé à l'aube ou au crépuscule et peut même être observé sous l'océan si les rayons du soleil traversent des bandes de glace brisée. Cette belle photo a été prise dans le parc national de l'Utah

Quelques exemples supplémentaires

Morgana

L'interaction entre l'air froid près du niveau du sol et l'air chaud juste au-dessus peut agir comme une lentille réfractive et renverser l'image des objets à l'horizon, le long desquels l'image réelle semble osciller. Sur cette photo prise en Thuringe, en Allemagne, l'horizon au loin semble avoir complètement disparu, même si la partie bleue de la route n'est qu'un reflet du ciel au-dessus de l'horizon. L’affirmation selon laquelle les mirages sont des images totalement inexistantes qui n’apparaissent qu’aux personnes perdues dans le désert est incorrecte, probablement confondue avec les effets d’une déshydratation extrême, qui peut provoquer des hallucinations. Les mirages sont toujours basés sur des objets réels, même s'il est vrai qu'ils peuvent paraître plus proches en raison de l'effet mirage.

La réflexion de la lumière par des cristaux de glace aux surfaces planes presque parfaitement horizontales crée un faisceau puissant. La source de lumière peut être le Soleil, la Lune ou même la lumière artificielle. Une caractéristique intéressante est que le pilier aura la couleur de cette source. Sur cette photo prise en Finlande, la lumière orange du soleil au coucher du soleil crée un magnifique pilier tout aussi orange.

Quelques «piliers solaires» supplémentaires

Contrastes lumineux

La collision de particules chargées dans la haute atmosphère crée souvent de magnifiques motifs lumineux dans les régions polaires. La couleur dépend du contenu élémentaire des particules : la plupart des aurores apparaissent vertes ou rouges à cause de l'oxygène, mais l'azote crée parfois une apparence bleu foncé ou violette. Sur la photo - la célèbre Aurora Borilis ou Northern Lights, du nom de la déesse romaine de l'aube Aurora et de l'ancien dieu grec du vent du nord Boreas

Voici à quoi ressemblent les aurores boréales vues de l'espace

Traînée de condensation

Les traînées de vapeur qui suivent un avion dans le ciel sont parmi les exemples les plus étonnants d’intervention humaine dans l’atmosphère. Ils sont créés soit par les gaz d'échappement des avions, soit par les tourbillons d'air provenant des ailes et n'apparaissent que par temps froid à haute altitude, se condensant en gouttelettes de glace et en eau. Sur cette photo, un tas de traînées de condensation sillonnent le ciel, créant un exemple bizarre de ce phénomène contre nature.

Les vents de haute altitude courbent le sillage des fusées et leurs petites particules d'échappement transforment la lumière du soleil en couleurs vives et irisées qui sont parfois transportées par ces mêmes vents sur des milliers de kilomètres avant de finalement se dissiper. La photo montre les traces d'un missile Minotaur lancé depuis la base aérienne américaine de Vandenberg, en Californie.

Le ciel, comme beaucoup d’autres choses autour de nous, diffuse une lumière polarisée qui a une orientation électromagnétique spécifique. La polarisation est toujours perpendiculaire au trajet lumineux lui-même, et s’il n’y a qu’une seule direction de polarisation dans la lumière, on dit que la lumière est polarisée linéairement. Cette photo a été prise avec un objectif à filtre grand angle polarisé pour montrer à quel point la charge électromagnétique dans le ciel est excitante. Faites attention à la teinte du ciel près de l'horizon et à sa couleur tout en haut.

Techniquement invisible à l’œil nu, ce phénomène peut être capturé en laissant l’appareil photo objectif ouvert pendant au moins une heure, voire toute la nuit. La rotation naturelle de la Terre fait bouger les étoiles dans le ciel à l’horizon, créant des traînées remarquables dans leur sillage. La seule étoile dans le ciel du soir qui se trouve toujours au même endroit est bien sûr Polaris, car elle se trouve en fait sur le même axe que la Terre et ses vibrations ne sont perceptibles qu'au pôle Nord. La même chose serait vraie dans le sud, mais il n’existe aucune étoile suffisamment brillante pour observer un effet similaire.

Et voici une photo du poteau)

Faible lumière triangulaire vue dans le ciel du soir et s'étendant vers les cieux, la lumière zodiacale est facilement obscurcie par la pollution atmosphérique légère ou par le clair de lune. Ce phénomène est causé par la réflexion de la lumière solaire sur les particules de poussière dans l'espace, appelées poussières cosmiques, c'est pourquoi son spectre est absolument identique à celui du système solaire. Le rayonnement solaire provoque la croissance lente des particules de poussière, créant une majestueuse constellation de lumières gracieusement dispersées dans le ciel.