Neuveriteľné svetelné úkazy. Neuveriteľné svetelné úkazy Saint Elmo v korunách zelených lúčov a svätožiary

Mestská vzdelávacia inštitúcia „Stredná škola č. 8“

Praktická práca z fyziky

Fenomén lomu je základom činnosti refrakčných ďalekohľadov (na vedecké a praktické účely vrátane veľkej väčšiny ďalekohľadov, ďalekohľadov a iných pozorovacích zariadení), šošoviek fotografických, filmových a televíznych kamier, mikroskopov, lup, okuliarov, projekčných zariadení , prijímače a vysielače optických signálov, vysokovýkonné koncentrátory svetelných lúčov, hranolové spektroskopy a spektrometre, hranolové monochromátory a mnohé ďalšie optické prístroje obsahujúce šošovky a/alebo hranoly. Zohľadnenie je potrebné pri výpočte prevádzky takmer všetkých optických zariadení. To všetko platí pre rôzne rozsahy elektromagnetického spektra.

V akustike je lom zvuku obzvlášť dôležité vziať do úvahy pri štúdiu šírenia zvuku v nehomogénnom prostredí a samozrejme na rozhraní rôznych médií. V technike môže byť dôležité brať do úvahy aj lom vĺn inej povahy, napríklad vlny na vode, rôzne vlny v aktívnych médiách atď.
Refrakcia v každodennom živote

Refrakcia sa vyskytuje na každom kroku a je vnímaná ako úplne obyčajný jav: môžete vidieť, ako sa lyžička v šálke čaju „rozbije“ na hranici vody a vzduchu. Tu je vhodné poznamenať, že toto pozorovanie, ak je vnímané nekriticky, dáva nesprávnu predstavu o znaku účinku: zjavné zlomenie lyžice nastáva v opačnom smere ako skutočný lom svetelných lúčov.

Lom a odraz svetla v kvapkách vody vytvára dúhu.

M Viacnásobný lom (čiastočný odraz) v malých priehľadných konštrukčných prvkoch (snehové vločky, papierové vlákna, bubliny) vysvetľuje vlastnosti matných (nie zrkadlových) reflexných povrchov, ako je biely sneh, papier, biela pena.

Refrakcia v atmosfére vysvetľuje mnohé zaujímavé efekty. Napríklad za určitých meteorologických podmienok môže Zem (z nízkej nadmorskej výšky) vyzerať ako konkávna miska (skôr ako časť vypuklej gule).

Mirage.

M irage (fr. mirage)- optický jav v atmosfére: odraz svetla na rozhraní medzi vrstvami vzduchu, ktoré sa výrazne líšia hustotou. Pre pozorovateľa takýto odraz znamená, že spolu so vzdialeným objektom (alebo časťou oblohy) je viditeľný jeho virtuálny obraz posunutý voči objektu.
Klasifikácia

Mirage sa delia na spodné, viditeľné pod objektom, horné, nad objektom a bočné.

Inferior Mirage

Pozoruje sa s veľmi veľkým vertikálnym teplotným gradientom (s výškou klesá) nad prehriatym rovným povrchom, často púšťou alebo asfaltovou cestou. Virtuálny obraz oblohy vytvára ilúziu vody na povrchu. Takže cesta tiahnuca sa do diaľky v horúcom letnom dni sa zdá byť mokrá

Superior Mirage

Pozorované nad studeným zemským povrchom s obráteným rozložením teplôt (zvyšuje sa s výškou)

Bočná fatamorgána

Niekedy sa pozoruje v blízkosti veľmi vyhrievaných stien alebo skál.

Fata Morgana

Komplexné fatamorgány s ostrým skreslením vzhľadu objektov sa nazývajú Fata Morgana.

Halucinačné

Niektoré fatamorgány môžu byť spôsobené halucináciami v dôsledku prehriatia a dehydratácie.

Polárne svetlá.

Polárne svetlá- žiara (luminiscencia) horných vrstiev atmosfér planét s magnetosférou v dôsledku ich interakcie s nabitými časticami slnečného vetra.
Povaha polárnych žiaroviek

P polárne žiary vznikajú v dôsledku bombardovania horných vrstiev atmosféry nabitými časticami pohybujúcimi sa smerom k Zemi pozdĺž siločiar geomagnetického poľa z oblasti blízkozemského priestoru nazývanej vrstva plazmy. Priemet plazmovej vrstvy pozdĺž geomagnetických siločiar na zemskú atmosféru má tvar prstencov obklopujúcich severný a južný magnetický pól (aurorálne ovály). Vesmírna fyzika sa podieľa na identifikácii príčin vedúcich k vyzrážaniu nabitých častíc z vrstvy plazmy. Experimentálne sa zistilo, že orientácia medziplanetárneho magnetického poľa a tlak plazmy slnečného vetra zohrávajú kľúčovú úlohu pri stimulácii zrážok.

Vo veľmi obmedzenej oblasti hornej atmosféry môžu byť polárne žiary spôsobené nízkoenergetickými nabitými časticami slnečného vetra, ktoré vstupujú do polárnej ionosféry cez severný a južný polárny hrot. Na severnej pologuli možno v popoludňajších hodinách pozorovať kaspenové polárne žiary nad Špicbergami.

Keď sa energetické častice plazmovej vrstvy zrazia s hornou atmosférou, atómy a molekuly plynov, ktoré sú súčasťou jej zloženia, sú excitované. Žiarenie excitovaných atómov je vo viditeľnom rozsahu a je pozorované ako polárna žiara. Spektrá polárnej žiary závisia od zloženia atmosfér planét: napríklad, ak sú pre Zem najjasnejšie emisné čiary excitovaného kyslíka a dusíka vo viditeľnom rozsahu, potom pre Jupiter - emisné čiary vodíka v ultrafialovej oblasti.

Keďže ionizácia nabitými časticami nastáva najúčinnejšie na konci dráhy častice a hustota atmosféry klesá s výškou v súlade s barometrickým vzorcom, výška výskytu polárnych žiaroviek dosť silne závisí od parametrov atmosféry planéty; napríklad pre Zem s jej pomerne zložitým zložením atmosféry je červená žiara kyslíka pozorovaná vo výškach 200-400 km a kombinovaná žiara dusíka a kyslíka - vo výške ~110 km. Okrem toho tieto faktory určujú tvar polárnej žiary - rozmazané horné a pomerne ostré dolné hranice. (pozri obr. 3).
P polárne žiary zeme

Polárne žiary sú pozorované hlavne vo vysokých zemepisných šírkach oboch pologúľ v oválnych zónach-pásoch obklopujúcich magnetické póly Zeme – aurorálnych ováloch. Priemer polárnych oválov je ~ 3000 km počas pokojného Slnka, na dennej strane je hranica zóny 10-16° od magnetického pólu, na nočnej strane - 20-23°. Keďže magnetické póly Zeme sú oddelené od geografických o ~12°, polárne žiary sú pozorované v zemepisných šírkach 67-70°, avšak v čase slnečnej aktivity sa ovál polárnej žiary rozširuje a polárne žiary možno pozorovať v nižších zemepisných šírkach - 20- 25° južne alebo severne od ich hraníc obvyklého prejavu.

Polárne žiary sa vyskytujú výrazne častejšie na jar a na jeseň ako v zime a v lete. Najvyššia frekvencia sa vyskytuje v obdobiach najbližších k jarnej a jesennej rovnodennosti. Počas polárnej žiary sa v krátkom čase uvoľní obrovské množstvo energie (pri jednej z porúch zaznamenaných v roku 2007 - 5x1014 joulov, približne rovnako ako pri zemetrasení s magnitúdou 5,5.

Pri pozorovaní z povrchu Zeme sa polárna žiara javí ako všeobecná, rýchlo sa meniaca žiara oblohy alebo pohybujúce sa lúče, pruhy, koróny alebo „záclony“. Trvanie polárnej žiary sa pohybuje od desiatok minút až po niekoľko dní.

Polárne žiary iných planét slnečnej sústavy

M Magnetické polia obrovských planét slnečnej sústavy sú oveľa silnejšie ako magnetické pole Zeme, čo určuje väčší rozsah polárnych žiaroviek týchto planét v porovnaní s polárnymi žiarami Zeme. Zvláštnosťou pozorovaní obrovských planét zo Zeme (a vo všeobecnosti z vnútorných oblastí Slnečnej sústavy) je, že k pozorovateľovi sú obrátené na stranu osvetlenú Slnkom a vo viditeľnom rozsahu sa ich polárne žiary strácajú v odrazenom slnečnom svetle. Avšak kvôli vysokému obsahu vodíka v ich atmosfére, žiareniu ionizovaného vodíka v ultrafialovom pásme a malému albedu obrovských planét v ultrafialovom pásme boli pomocou mimoatmosférických ďalekohľadov získané celkom jasné snímky polárnych žiaroviek týchto planét ( Hubblov vesmírny teleskop).

Zvláštnosťou Jupitera je vplyv jeho satelitov na polárne žiary: v oblastiach „projekcií“ lúčov magnetických siločiar na aurorálny ovál Jupitera sú pozorované svetlé oblasti polárnej žiary, excitované prúdmi spôsobenými pohybom satelitov v jeho magnetosféra a vyvrhovanie ionizovaného materiálu satelitmi – to druhé je v prípade Io obzvlášť ovplyvnené jeho vulkanizmom.

N a snímka Jupiterovej polárnej žiary urobená Hubblovým vesmírnym teleskopom (obr. 4) ukazuje tieto projekcie: Io (škvrna s „chvostom“ pozdĺž ľavej končatiny), Ganymede (v strede) a Európa (tesne pod a smerom k vpravo od Ganymedovej stopy).

LOM SVETLA PRI PRECHODE Z VODY DO VZDUCHU

Tyčinka ponorená do vody, lyžička v pohári čaju sa nám v dôsledku lomu svetla na hladine vody zdá lomená.

Umiestnite mincu na dno nepriehľadnej nádoby tak, aby ju nebolo vidieť. Teraz nalejte vodu do nádoby. Minca bude viditeľná. Vysvetlenie tohto javu je jasné z videa.

Pozrite sa na dno nádrže a skúste odhadnúť jej hĺbku. Najčastejšie to nie je možné urobiť správne.

Pozrime sa podrobnejšie na to, ako a do akej miery sa nám zdá hĺbka nádrže znížená, ak sa na ňu pozrieme zhora.

Nech H (obr. 17) je skutočná hĺbka nádrže, na dne ktorej leží malý predmet, napríklad kamienok. Svetlo, ktoré odráža, sa rozchádza všetkými smermi. Určitý lúč lúčov dopadá na hladinu vody v bode O zdola pod uhlom a 1, láme sa na hladine a vstupuje do oka. V súlade so zákonom lomu môžeme písať:

ale keďže n 2 = 1, potom n 1 sin a 1 = sin ϒ 1.

Lomený lúč vstupuje do oka v bode B. Všimnite si, že do oka nevstupuje jeden lúč, ale zväzok lúčov, ktorého prierez je obmedzený zrenicou oka.

Na obrázku 17 je lúč znázornený tenkými čiarami. Tento lúč je však úzky a môžeme zanedbať jeho prierez, berúc ho ako čiaru AOB.

Oko premieta A do bodu A 1 a hĺbka nádrže sa nám zdá rovná h.

Obrázok ukazuje, že zdanlivá hĺbka nádrže h závisí od skutočnej hodnoty H a od uhla pohľadu ϒ 1.

Vyjadrime túto závislosť matematicky.

Z trojuholníkov AOC a A 1 OC máme:

Vylúčením OS z týchto rovníc dostaneme:

Ak vezmeme do úvahy, že a = ϒ 1 a sin ϒ 1 = n 1 sin a 1 = n sin a, dostaneme:

V tomto vzorci sa závislosť zdanlivej hĺbky nádrže h od skutočnej hĺbky H a pozorovacieho uhla explicitne neobjavuje. Aby sme túto závislosť jasnejšie prezentovali, vyjadrime ju graficky.

Na grafe (obr. 18) sú hodnoty pozorovacích uhlov v stupňoch vynesené pozdĺž osi x a zodpovedajúce zdanlivé hĺbky h v zlomkoch skutočnej hĺbky H sú vynesené pozdĺž osi y. Výsledná krivka ukazuje, že pri malých pozorovacích uhloch zdanlivá hĺbka

je asi ¾ skutočnej hodnoty a znižuje sa so zväčšujúcim sa uhlom pohľadu. Keď je uhol pohľadu a = 47°, dôjde k úplnému vnútornému odrazu a lúč nemôže uniknúť z vody.

MIRAGES

V nehomogénnom prostredí sa svetlo šíri nelineárne. Ak si predstavíme médium, v ktorom sa index lomu mení zdola nahor, a mentálne ho rozdelíme na tenké horizontálne vrstvy,

potom vzhľadom na podmienky lomu svetla pri prechode z vrstvy na vrstvu konštatujeme, že v takomto prostredí by mal svetelný lúč postupne meniť svoj smer (obr. 19, 20).

Svetelný lúč podlieha v atmosfére takému ohybu, pri ktorom sa z toho či onoho dôvodu, najmä v dôsledku jeho nerovnomerného ohrevu, mení index lomu vzduchu s výškou (obr. 21).

Vzduch je zvyčajne ohrievaný pôdou, ktorá absorbuje energiu zo slnečných lúčov. Preto s výškou klesá teplota vzduchu. Je tiež známe, že hustota vzduchu klesá s výškou. Zistilo sa, že so stúpajúcou výškou index lomu klesá, takže lúče prechádzajúce atmosférou sú ohnuté a ohýbané smerom k Zemi (obr. 21). Tento jav sa nazýva normálny atmosférický lom. V dôsledku lomu sa nám nebeské telesá javia ako trochu „vyvýšené“ (nad ich skutočnú výšku) nad horizontom.

Vypočítalo sa, že atmosferická refrakcia „zdvihne“ objekty umiestnené vo výške 30° o 1"40", vo výške 15° o 3"ZO", vo výške 5° o 9"45". Pre telesá nachádzajúce sa na horizonte táto hodnota dosahuje 35". Tieto čísla sa odchyľujú jedným alebo druhým smerom v závislosti od tlaku a teploty atmosféry. Z jedného alebo druhého dôvodu sa však v horných vrstvách atmosféry môžu nachádzať hmoty vzduchu s teplotou vyššou ako spodné vrstvy. Môžu byť prinesené vetrom z horúcich krajín, napríklad z horúcej púštnej oblasti. Ak je v tomto čase v nižších vrstvách studený, hustý vzduch tlakovej výše, potom jav lomu sa môžu výrazne zintenzívniť a lúče svetla vychádzajúce z pozemských objektov smerom nahor pod určitým uhlom k horizontu sa môžu vrátiť späť na zem (obr. 22).

Môže sa však stať, že na povrchu Zeme sa v dôsledku jej silného zahrievania vzduch natoľko zahreje, že index lomu svetla v blízkosti pôdy bude menší ako v určitej výške nad pôdou. Ak je počasie pokojné, tento stav môže pretrvávať pomerne dlho. Potom môžu byť lúče z predmetov dopadajúcich pod nejakým dosť veľkým uhlom na zemský povrch ohnuté natoľko, že po opísaní oblúka v blízkosti zemského povrchu idú zdola nahor (obr. 23a). Prípad zobrazený na obrázku 236 je tiež možný.

Vyššie popísané podmienky v atmosfére vysvetľujú výskyt zaujímavých javov – atmosférických fatamorgánu. Tieto javy sa zvyčajne delia do troch tried. Prvá trieda zahŕňa tie najbežnejšie a najjednoduchšie, takzvané jazerné (alebo nižšie) fatamorgány, ktoré spôsobujú toľko nádejí a sklamaní medzi cestovateľmi v púšti.

Francúzsky matematik Gaspard Monge, ktorý sa zúčastnil egyptskej kampane v roku 1798, opisuje svoje dojmy z tejto triedy fata morgánov:

„Keď je povrch Zeme silne zahriaty Slnkom a pred súmrakom sa práve začína ochladzovať, známy terén sa už nerozprestiera k horizontu ako cez deň, ale stáča sa, ako sa zdá, asi o jednu ligu. do nepretržitej záplavy.

Dediny ďalej vyzerajú ako ostrovy v rozľahlom jazere. Pod každou dedinou je jej prevrátený odraz, len nie je ostrý, nevidno malé detaily, ako odraz vo vode otrasený vetrom. Ak sa začnete približovať k dedine, ktorá sa zdá byť obkolesená povodňou, breh pomyselnej vody sa vzďaľuje, vodné rameno, ktoré nás delilo od dediny, sa postupne zužuje, až úplne zmizne a za ním začína jazero... túto dedinu, odrážajúcu v sebe ďalej ležiace obce“ (obr. 24).

Vysvetlenie tohto javu je jednoduché. Spodné vrstvy vzduchu, vyhrievané z pôdy, ešte nemali čas stúpať nahor; ich index lomu svetla je menší ako horné. Do oka preto zospodu vstupujú lúče svetla vychádzajúce z predmetov (napríklad z bodu B na palme, obr. 23a), ohýbajúce sa vo vzduchu. Oko premieta lúč do bodu B1. To isté sa deje s lúčmi prichádzajúcimi z iných bodov objektu. Objekt sa pozorovateľovi javí ako prevrátený.

Odkiaľ pochádza voda? Voda je odrazom oblohy.

Ak chcete vidieť fatamorgánu, nemusíte ísť do Afriky. Dá sa pozorovať v horúcom tichom letnom dni nad vyhriatym povrchom asfaltovej diaľnice.

Zázraky druhej triedy sa nazývajú zázraky s nadradeným alebo vzdialeným videním. Najviac sa im podobá „neslýchaný zázrak“, ktorý opísal N. V. Gogol. Tu sú popisy niekoľkých takýchto fatamorgánov.

Z francúzskeho Cote d'Azur sa za skorého jasného rána z vôd Stredozemného mora spoza horizontu týči temný reťazec hôr, v ktorých obyvatelia spoznávajú Korziku. Vzdialenosť na Korziku je viac ako 200 km, takže priama viditeľnosť neprichádza do úvahy.

Na anglickom pobreží, neďaleko Hastingsu, môžete vidieť francúzske pobrežie. Ako uvádza prírodovedec Nie Digue, „pri Reggiu v Kalábrii, oproti sicílskemu pobrežiu a mestu Messina, sú niekedy vo vzduchu viditeľné celé neznáme oblasti s pasúcimi sa stádami, cyprusovými hájmi a hradmi. Po krátkom pobyte vo vzduchu fatamorgány zmiznú.“

Zázraky s videním do diaľky sa objavia, ak sa horné vrstvy atmosféry z nejakého dôvodu ukážu ako mimoriadne riedke, napríklad keď sa tam dostane ohriaty vzduch. Potom sa lúče vychádzajúce z pozemských objektov silnejšie ohýbajú a dostávajú sa na zemský povrch pod veľkým uhlom k horizontu. Oko pozorovateľa ich premieta smerom, ktorým doň vstupujú.

Za to, že sa na pobreží Stredozemného mora pozoruje veľké množstvo fatamorgánu s videním do diaľky, môže zrejme saharská púšť. Masy horúceho vzduchu stúpajú nad ním, potom sa unášajú na sever a vytvárajú priaznivé podmienky pre výskyt fatamorgánu.

Vynikajúce fatamorgány sú pozorované aj v severných krajinách, keď fúkajú teplé južné vetry. Horné vrstvy atmosféry sa zahrievajú a spodné sa ochladzujú v dôsledku prítomnosti veľkých hmôt topiaceho sa ľadu a snehu.

Niekedy sú obrazy predmetov vpred a vzad pozorované súčasne. Obrázky 25-27 ukazujú presne takéto javy pozorované v arktických zemepisných šírkach. Zdá sa, že nad Zemou sa striedajú hustejšie a redšie vrstvy vzduchu, ktoré ohýbajú lúče svetla približne tak, ako je to znázornené na obrázku 26.

Zázraky tretej triedy – videnie na veľmi dlhú vzdialenosť – sa ťažko vysvetľujú. Tu je popis niekoľkých z nich.

„Na základe svedectva niekoľkých dôveryhodných osôb,“ píše K. Flamarion v knihe „Atmosféra“, „môžem podať správu o fatamorgána, ktorá bola videná v meste Verviers (Belgicko) v júni 1815. Jedného rána obyvatelia mesta videli na oblohe armádu a bolo tak jasné, že dokázali rozlíšiť kostýmy delostrelcov, delo s rozbitým kolesom, ktoré malo spadnúť... Bolo ráno bitky. z Waterloo!" Vzdialenosť medzi Waterloo a Verviers v priamej línii je 105 km.

Existujú prípady, keď boli fatamorgány pozorované vo vzdialenosti 800, 1 000 alebo viac kilometrov.

Uveďme ďalší pozoruhodný prípad. V noci 27. marca 1898 uprostred Tichého oceánu posádku brémskej lode Matador vystrašila vízia. Okolo polnoci posádka zbadala loď vzdialenú asi dve míle (3,2 km), ktorá bojovala so silnou búrkou.

Bolo to o to prekvapujúcejšie, že všade naokolo vládol pokoj. Loď prekročila kurz Matadoru a boli chvíle, keď sa zdalo, že zrážka medzi loďami je neodvratná... Posádka Matadoru videla, ako sa pri jednom silnom náraze vlny na neznámu loď rozsvietilo svetlo v kapitánovom kabína zhasla, čo bolo po celý čas viditeľné v dvoch okienkach. Po nejakom čase loď zmizla a vzala so sebou vietor a vlny.

Vec sa neskôr objasnila. Ukázalo sa, že to všetko sa stalo s ďalšou loďou, ktorá sa v čase „vízie“ nachádzala 1 700 km od Matadoru.

Akými dráhami sa uberá svetlo v atmosfére, aby sa zachovali jasné obrazy objektov v takých veľkých vzdialenostiach? Na túto otázku zatiaľ neexistuje presná odpoveď. Boli vyslovené návrhy na vznik obrovských vzduchových šošoviek v atmosfére, oneskorenie sekundárnej fatamorgány, teda fatamorgánu z fata morgánu. Je možné, že tu zohráva úlohu ionosféra *, ktorá odráža nielen rádiové vlny, ale aj svetelné vlny.

Opísané javy majú zrejme rovnaký pôvod ako iné fatamorgány pozorované na moriach, nazývané „Lietajúci Holanďan“ alebo „Fata Morgana“, keď námorníci vidia lode duchov, ktoré potom miznú a vyvolávajú strach v poverčivých ľudí.

DÚHA

Dúha je krásny nebeský úkaz, ktorý vždy priťahoval ľudskú pozornosť. V skorších dobách, keď ľudia ešte vedeli veľmi málo o svete okolo seba, bola dúha považovaná za „nebeské znamenie“. Takže starí Gréci si mysleli, že dúha je úsmev bohyne Iris.

Dúha je pozorovaná v smere opačnom k ​​Slnku, na pozadí dažďových mrakov alebo dažďa. Viacfarebný oblúk sa zvyčajne nachádza vo vzdialenosti 1-2 km od pozorovateľa, niekedy ho možno pozorovať vo vzdialenosti 2-3 m na pozadí vodných kvapiek tvorených fontánami alebo vodnými sprejmi.

Stred dúhy sa nachádza na pokračovaní priamky spájajúcej Slnko a oko pozorovateľa – na antisolárnej čiare. Uhol medzi smerom k hlavnej dúhe a antislnečnou čiarou je 41-42° (obr. 28).

V momente východu Slnka je antisolárny bod (bod M) na línii horizontu a dúha má vzhľad polkruhu. Pri východe Slnka sa antisolárny bod pohybuje pod horizontom a veľkosť dúhy sa zmenšuje. Predstavuje iba časť kruhu. Pre pozorovateľa umiestneného vysoko, napr. v lietadle je dúha vnímaná ako úplný kruh s tieňom pozorovateľa v strede.

Často sa pozoruje sekundárna dúha, sústredná s prvou, s uhlovým polomerom asi 52° a farby sú obrátené.

Keď je výška Slnka 41°, hlavná dúha prestáva byť viditeľná a nad horizont vyčnieva len časť bočnej dúhy a keď je výška Slnka viac ako 52°, nie je viditeľná ani bočná dúha. Preto v stredných a rovníkových zemepisných šírkach nie je tento prírodný jav nikdy pozorovaný počas poludňajších hodín.

Dúha, rovnako ako spektrum, má sedem základných farieb, ktoré sa hladko premieňajú jedna na druhú. Typ oblúka, jas farieb a šírka pruhov závisia od veľkosti kvapiek vody a ich počtu. Veľké kvapky vytvárajú užšiu dúhu s výrazne výraznými farbami, malé kvapky vytvárajú rozmazaný, vyblednutý a dokonca biely oblúk. Preto je v lete po búrke, počas ktorej padajú veľké kvapky, viditeľná jasná úzka dúha.

Prvýkrát teóriu dúhy uviedol v roku 1637 R. Descartes. Dúhy vysvetlil ako jav súvisiaci s odrazom a lomom svetla v kvapkách dažďa.

Vznik farieb a ich postupnosť boli vysvetlené neskôr, po odhalení komplexnej povahy bieleho svetla a jeho rozptylu v médiu. Difrakčnú teóriu dúh vyvinuli Ehry a Pertner.

Uvažujme o najjednoduchšom prípade: nechajme lúč paralelných slnečných lúčov dopadať na kvapku v tvare gule (obr. 29). Lúč dopadajúci na povrch kvapky v bode A sa v nej láme podľa zákona lomu: n 1 sin a = n 2 sin β, kde n 1 = 1, n 2 ≈ 1,33 sú indexy lomu vzduchu a vody, respektíve a je uhol dopadu, β je uhol lomu svetla.

Vo vnútri kvapky sa lúč pohybuje pozdĺž priamky AB. V bode B sa lúč čiastočne láme a čiastočne odráža. Všimnite si, že čím menší je uhol dopadu v bode B, a teda v bode A, tým nižšia je intenzita odrazeného lúča a tým väčšia je intenzita lomeného lúča.

Lúč AB po odraze v bode B prechádza pod uhlom β 1 " = β 1 a dostáva sa do bodu C, kde dochádza aj k čiastočnému odrazu a čiastočnému lomu svetla. Lomený lúč opúšťa kvapku pod uhlom y2 a odrazený lúč môže putovať ďalej do bodu D atď. Lúč svetla v kvapke teda podlieha opakovanému odrazu a lomu. Pri každom odraze časť svetelných lúčov vychádza von a ich intenzita vo vnútri kvapky klesá. Najintenzívnejší z vznikajúcich lúčov do vzduchu je lúč, ktorý opúšťa kvapku v bode B. Je však ťažké ho pozorovať, pretože sa stráca na pozadí jasného priameho slnečného svetla. Lúče lámané v bode C vytvárajú primárnu dúhu na pozadí a tmavý oblak a lúče sa lámali v bode D

dať sekundárnu dúhu, ktorá, ako vyplýva z vyššie uvedeného, ​​je menej intenzívna ako primárna.

Pre prípad K=1 dostaneme Θ = 2 (59°37" - 40°26") + 1 = 137° 30".

Preto je uhol pohľadu dúhy prvého rádu:

φ 1 =180° - 137°30" = 42°30"

Pre lúč DE" poskytujúci dúhu druhého rádu, t.j. v prípade K = 2, máme:

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

Pozorovací uhol dúhy druhého rádu φ 2 = 180° - 234°38" = - 56°38".

Z toho vyplýva (je to vidieť aj z obrázku), že v posudzovanom prípade nie je zo zeme viditeľná dúha druhého rádu. Aby bola viditeľná, musí do kvapky zospodu vniknúť svetlo (obr. 30, b).

Pri úvahách o vzniku dúhy treba brať do úvahy ešte jeden jav - nerovnaký lom svetelných vĺn rôznej dĺžky, teda svetelných lúčov rôznych farieb. Tento jav sa nazýva disperzia. V dôsledku disperzie sú uhly lomu ϒ a uhly vychýlenia lúčov Θ v kvapke rozdielne pre lúče rôznych farieb. Priebeh troch lúčov - červeného, ​​zeleného a fialového - je schematicky znázornený na obrázku 30, a pre oblúk prvého rádu a na obrázku 30, b pre oblúk druhého rádu.

Z obrázkov je zrejmé, že poradie farieb v týchto oblúkoch je opačné.

Najčastejšie vidíme jednu dúhu. Často sa vyskytujú prípady, keď sa na oblohe súčasne objavia dva dúhové pruhy umiestnené nad sebou; Pozorujú však pomerne zriedkavo a ešte väčší počet dúhových nebeských oblúkov - tri, štyri a dokonca päť súčasne. Tento zaujímavý úkaz spozorovali Leningraderi 24. septembra 1948, keď sa popoludní medzi mrakmi nad Nevou objavili štyri dúhy. Ukazuje sa, že dúhy sa môžu vyskytnúť nielen z priameho slnečného žiarenia; Často sa objavuje v odrazených lúčoch Slnka. Vidno to na brehoch morských zátok, veľkých riek a jazier. Tri alebo štyri takéto dúhy - obyčajné a odrazené - niekedy vytvárajú krásny obraz. Keďže lúče Slnka odrazené od vodnej hladiny idú zdola nahor, dúha vytvorená v týchto lúčoch môže niekedy vyzerať úplne nezvyčajne.

Nemali by ste si myslieť, že dúhu je možné vidieť iba cez deň. Stáva sa to aj v noci, hoci je to vždy slabé. Takúto dúhu môžete vidieť po nočnom daždi, keď sa spoza mrakov objaví Mesiac.

Určité zdanie dúhy možno získať v nasledujúcom experimente. Vezmite fľašu s vodou, osvetlite ju slnečným svetlom alebo lampou cez dieru v bielej tabuli. Potom bude na doske jasne viditeľná dúha (obr. 31, a) a uhol divergencie lúčov v porovnaní s počiatočným smerom bude asi 41-42° (obr. 31,6). V prirodzených podmienkach neexistuje žiadna obrazovka, obraz sa objaví na sietnici oka a oko premieta tento obraz na oblaky.

Ak sa dúha objaví večer pred západom slnka, potom je pozorovaná červená dúha. Posledných päť alebo desať minút pred západom slnka zmiznú všetky farby dúhy okrem červenej a stáva sa veľmi jasnou a viditeľnou aj desať minút po západe slnka.

Dúha na rose je krásny pohľad.

Dá sa pozorovať pri východe slnka na tráve pokrytej rosou. Táto dúha má tvar hyperboly.

HALMOS

Pri pohľade na dúhu na lúke si mimovoľne všimnete úžasnú nezafarbenú svätožiaru svetla - svätožiaru obklopujúcu tieň vašej hlavy. Nejde o optický klam alebo kontrastný jav. Keď tieň padne na cestu, svätožiara zmizne. Aké je vysvetlenie tohto zaujímavého javu? Kvapky rosy tu určite zohrávajú dôležitú úlohu, pretože keď rosa zmizne, tento jav zmizne.

Ak chcete zistiť príčinu tohto javu, vykonajte nasledujúci experiment. Vezmite guľovú banku naplnenú vodou a umiestnite ju na slnečné svetlo. Nech predstavuje kvapku. Položte kúsok papiera za banku blízko nej, ktorý bude pôsobiť ako tráva. Pozerajte sa na žiarovku pod malým uhlom vzhľadom na smer dopadajúcich lúčov. Uvidíte ho jasne osvetlený lúčmi odrazenými od papiera. Tieto lúče smerujú takmer presne k lúčom Slnka dopadajúcim na žiarovku. Dajte oči trochu na stranu a jasné osvetlenie žiarovky už nie je viditeľné.

Tu nemáme do činenia s rozptýleným, ale s nasmerovaným lúčom svetla vychádzajúcim z jasného bodu na papieri. Žiarovka funguje ako šošovka, ktorá smeruje svetlo k nám.

Lúč paralelných slnečných lúčov po lomu v žiarovke dáva na papieri viac-menej zaostrený obraz Slnka vo forme svetlej škvrny. Na druhej strane, pomerne veľa svetla vyžarovaného škvrnou je zachytené žiarovkou a po lomu v nej smeruje späť k Slnku, a to aj do našich očí, keďže stojíme k Slnku chrbtom. Optické nevýhody našej šošovky - žiarovky - poskytujú určitý rozptýlený svetelný tok, ale stále hlavný tok svetla vychádzajúci z jasného bodu na papieri smeruje k Slnku. Prečo však svetlo odrazené od stebiel trávy nie je zelené?

Má mierne zelenkastý odtieň, ale je v podstate biely, rovnako ako svetlo odrážané smerovo od hladkých lakovaných povrchov, ako sú odrazy od zelenej alebo žltej tabule alebo farebného skla.

Kvapky rosy však nie sú vždy guľovité. Môžu byť skreslené. Potom niektoré z nich nasmerujú svetlo do strany, ale to ide popri očiach. Iné kvapôčky, ako sú tie, ktoré sú znázornené na obrázku 33, majú taký tvar, že svetlo dopadajúce na ne po jednom alebo dvoch odrazoch smeruje späť k Slnku a vstupuje do očí pozorovateľa stojaceho chrbtom k nemu.

Na záver treba poznamenať ešte jedno dômyselné vysvetlenie tohto javu: len tie listy trávy, na ktoré dopadá priame svetlo Slnka, teda tie, ktoré nie sú zakryté inými listami Slnka, odrážajú svetlo smerovo. Ak vezmeme do úvahy, že listy väčšiny rastlín vždy otáčajú svoju rovinu smerom k Slnku, potom je zrejmé, že takýchto reflexných listov bude pomerne veľa (obr. 33, e). Preto možno svätožiary pozorovať aj v neprítomnosti rosy, na povrchu hladko pokosenej lúky alebo stlačeného poľa.

Ten človek je veľký majster v stavaní vzdušných zámkov na piesku. Prax však ukazuje, že od matky prírody má ďaleko. Remeselníčka od Boha je schopná takého oklamania našich citov, že nám to vyráža dych! Ale bez ohľadu na to, ako magicky vyzerajú optické javy, ktorých príklady budeme uvažovať, nie sú fantazmagóriou, ale výsledkom toku fyzikálnych procesov. V heterogénnej atmosfére Zeme sa ohýbajú lúče svetla, čo spôsobuje množstvo ilúzií. Je však možné predstaviť si svet bez snov a vízií? Bol by taký šedý...

Svetlo a farba

Keď už hovoríme o svetle a formách, ktoré pozorovala viac ako jedna generácia ľudí, zdôrazňujeme, že farby sa v atmosfére objavujú vďaka tomu, že biele svetlo sa pri interakcii s materiálmi v atmosfére delí na jednotlivé časti ( spektrum). K tejto interakcii dochádza prostredníctvom jednej z troch hlavných foriem: odraz, lom (refrakcia) a difrakcia.

Ak hovoríme o spektre, zamyslite sa nad tým, ako naučiť svoje dieťa zapamätať si zbierku farebných pruhov, ktoré vznikajú pri prechode svetelného lúča cez refrakčné médium. Pomôže jednoduchá fráza: „Každý (červený) poľovník (oranžový) chce (žltý) vedieť (zelený), kde sedí (modrý) bažant (fialový).

Dochádza k vzniku sekundárnych vĺn šíriacich sa z hranice dvoch prostredí späť do prvého prostredia. Lom je lom lúčov na hranici dvoch prostredí. Difrakcia je ohýbanie pevných častíc, kvapiek kvapaliny a iných materiálov prítomných v atmosfére svetelnými tokmi. Toto všetko je dôvodom pre „optickú ilúziu videnia“, ktorá prekvitá vo vesmíre. Existuje mnoho príkladov: od modrej farby oblohy, fatamorgánu a dúhy až po falošné slnká a solárne stĺpy.

Vnútorný odraz

Optické javy vo fyzike sú dôležitou sekciou hodnou hĺbkového štúdia. Pokračujme teda. Odraz nastáva, keď padajú na hladký povrch a vracajú sa pod uhlom, ktorý sa rovná prichádzajúcemu. Tento jav vysvetľuje pôvod farby: niektoré časti bielej sa ľahšie absorbujú a odrážajú ako iné. Napríklad objekt, ktorý sa javí ako zelený, sa javí ako zelený, pretože absorbuje všetky vlnové dĺžky bieleho svetla okrem zeleného, ​​ktoré sa odráža.

Jedna forma, vnútorný odraz, je často prítomná pri vysvetľovaní optických javov. Svetlo vstupuje do priehľadného fyzického tela (materiálu), napríklad do kvapky vody, cez vonkajší povrch a žiari z vnútorného. Potom druhýkrát - z materiálu. Farbu dúhy možno čiastočne vysvetliť vnútorným odrazom.

Dúhový oblúk

Dúha je optický jav, ktorý vzniká, keď sa slnečné svetlo a dážď špecifickým spôsobom spoja. Slnečné lúče sú rozdelené do farieb, ktoré vidíme v dúhe, keď vstupujú do dažďových kvapiek. Stáva sa to, keď lúč dopadá na „dážď“ nasmerovaný na Zem pod určitým uhlom, farby sú oddelené (biele svetlo sa rozkladá na spektrum) a vidíme jasnú, slávnostnú dúhu, ktorá pripomína obrovský polkruhový most.

Zdá sa, že pestrosť zakrivených pruhov visí priamo nad hlavou. Vyžarujúci zdroj bude vždy za nami: nie je možné vidieť jasné slnko a krásnu dúhu naraz (pokiaľ na tento účel nepoužijete zrkadlo). Tento jav nie je pre Mesiac cudzí. Keď je mesačná noc jasná, môžete v blízkosti Seleny vidieť dúhový „ventilátor“.

Keď naokolo nie je takmer nič viditeľné, fungujú najcitlivejšie fotoreceptory ľudského oka, „tyčinky“. Sú citlivé na smaragdovo zelenú časť spektra a „nevidia“ iné farby. V dôsledku toho sa dúha javí ako belavá. Keď sa osvetlenie zintenzívni, „kužele“ sú spojené, vďaka týmto nervovým zakončeniam vyzerá oblúk farebnejšie.

Mirage

Zo Zeme vidíme len časť obvodu primárnej dúhy. V tomto prípade svetlo prechádza jedným odrazom. V horách môžete vidieť okrúhlu dúhu. Vedeli ste, že existujú dve alebo dokonca tri „krásky“? Dúha, ktorá sa týči nad dúhou, je menej svetlá a „obrátená“ (napokon je odrazom prvej). Tretia nastáva tam, kde je vzduch krištáľovo čistý a priehľadný (napríklad v horách). Ide o obvyklú podívanú.

Mirage je optický jav, ktorý nemožno nazvať obyčajným. V Rusku je to pomerne zriedkavé. Zakaždým, keď vyslovíme čarovné slovíčko, spomenieme si na legendu o lodi duchov „The Flying Dutchman“. Podľa legiend sa za kapitánove zločiny bude plaviť po oceánoch až do druhého príchodu.

A tu je ďalší „holandský“. Krížnik Repulse, ktorý sa potopil v decembri 1941 pri pobreží Cejlónu, sa stal nestabilným. „Veľmi zblízka“ ho videla posádka britskej lode Vendor, ktorá sa nachádzala v oblasti Maldív. V skutočnosti lode delilo 900 kilometrov!

Fata Morgana

„The Flying Dutchman“ a ďalšie sú optické fenomény, príklady z kohorty ohromujúcich fata morgánov „Fata Morgana“ (pomenovaných podľa hrdinky britského eposu). Nezvyčajným optickým javom je spojenie viacerých foriem naraz. Na oblohe sa vytvára zložitý, rýchlo sa meniaci obraz. Pri pohľade na to, čo je ďaleko za horizontom, sa zdá, že sa môžete zblázniť, sú také „hmatateľné“.

Zázraky spôsobené atmosférickými podmienkami môžu zmiasť každého. Najmä ako vzhľad „vrstvy vody“ v púšti alebo na horúcej ceste spôsobenej lomom lúčov. Nielen deti, ale ani dospelí sa nevedia zbaviť pocitu, že zvieratá, studne, stromy, budovy sú skutočné. Ale bohužiaľ!

Svetlo prechádza vrstvami nerovnomerne zohriateho vzduchu a vytvára akýsi 3D obraz. Zázraky môžu byť nižšie (vzdialený plochý povrch nadobúda vzhľad otvorenej vody), bočné (objavujú sa vedľa veľmi horúceho vertikálneho povrchu) alebo chrono (reprodukujú udalosti z minulosti).

Severné svetlá

Pri premýšľaní o tom, aké optické javy existujú, nemožno nehovoriť o severných (polárnych) svetlách. Má dve hlavné formy: krásne šumivé stuhy a škvrny podobné oblakom. Intenzívne vyžarovanie je spravidla „stužkové“. Stáva sa, že farebné svietiace pruhy prestanú existovať bez toho, aby sa rozbili na komponenty.

V tme oblohy sa opona spravidla tiahne v smere od východu na západ. „Cesta“ môže dosiahnuť niekoľko tisíc kilometrov na šírku a niekoľko stoviek na výšku. Toto nie je hustá, ale tenká „obrazovka“, cez ktorú žiaria hviezdy. Veľmi krásny pohľad.

Spodný okraj „scény“ je jasný, má červenkastý alebo ružový odtieň, horný akoby sa rozplýval v tme, vďaka čomu je zreteľne cítiť nevýslovnú hĺbku priestoru. Poďme diskutovať o štyroch typoch polárnych žiaroviek.

Homogénna štruktúra

Pokojná, jednoduchá forma žiarenia, jasná zospodu a rozpúšťajúca sa na vrchu, sa nazýva jednotný oblúk; aktívny, mobilný, s malými záhybmi a prúdmi - žiarivý oblúk. Lesklé záhyby, ktoré sa navzájom prekrývajú (veľké až malé), sa nazývajú „žiarivý pruh“.

A štvrtý typ je, keď sa oblasť záhybov a slučiek stáva veľmi veľkou. Po ukončení činnosti získa páska homogénnu štruktúru. Existuje názor, že hlavnou vlastnosťou „Jeho Excelencie“ je homogenita. Záhyby sa objavujú iba v obdobiach zvýšenej atmosférickej aktivity.

Existujú aj iné optické javy. Bez váhania uvedieme príklady nižšie. Víchrica je žiara, ktorá dáva celej polárnej čiapočke belavo-zelenú žiaru. Pozoruje sa na južnom a severnom póle Zeme, na Islande, v Nórsku atď. K javu dochádza v dôsledku žiary zmagnetizovaných horných vrstiev atmosféry pri interakcii s nabitými časticami slnečného vetra (ide o tzv. názov pre výstup plazmy z hélia a vodíka do vesmíru).

K tomu možno povedať nasledovné: sú časté v mrazivých dňoch a sú veľmi účinné.

Svätý Elmo v korunách zelených lúčov a svätožiary

Existujú aj iné optické javy. Napríklad svätožiara, ktorej vzhľad je spojený s ľadovými kryštálmi vytvorenými v atmosfére. Disperziou (rozkladom svetla na zložky) je podobná dúhe, len nie v kvapke, ale v pevnej štruktúre ľadu.

Dúhy sú si navzájom podobné, pretože kvapky sú rovnaké, môžu iba padať. Halo má sto typov, pretože kryštály sú rôzne a veľmi „svižné“: buď stúpajú, alebo sa otáčajú, alebo sa ponáhľajú k Zemi.

Snívajúc o tom, že budete opäť „oklamaní“, môžete obdivovať falošné slnko (parhelium) alebo Posledných „sediacich“ na ostrých vrcholoch vysokých budov. Mysticizmus s tým nemá nič spoločné. Ide o elektrický výboj v atmosfére. Často sa vyskytuje počas búrky alebo piesočnej búrky (keď častice elektrizujú).

Fotografi radi zachytávajú „zelený lúč“ (záblesk nad slnkom a lom lúčov na obzore). Najlepšie sa zachytáva na otvorených priestranstvách, za bezoblačného počasia. Ale koruny (difrakcia svetla) sú dobre viditeľné, keď je oblasť zahalená hmlou (dúha krúži okolo svetlometov vášho auta - to sú koruny) a obloha je pokrytá závojom mrakov. V hmle malých kvapôčok sú kruhy obzvlášť krásne. Keď hmla zhustne, rozmazávajú sa. Preto sa pokles počtu dúhových prstencov považuje za signál zhoršujúceho sa počasia. Aký je to obrovský svet - optické javy! Príklady, o ktorých sme hovorili, sú len špičkou ľadovca. Keď vieme o týchto javoch, môžeme vedecky vysvetliť akúkoľvek atmosférickú ilúziu.

Prosíme Vás, aby ste neposielali články z internetu - môžu ich nájsť vyhľadávače. Napíšte svoj vlastný, zaujímavý a jedinečný článok. Odfoťte a popíšte laboratórne práce z fyziky alebo chémie, pošlite fotografie vášho domáceho produktu....
posielať články na [chránený e-mailom]

Rainbow

Základným procesom, pri ktorom vzniká dúha, je lom (lom) alebo „ohyb“ svetla. Svetlo sa pri prechode z jedného prostredia do druhého ohýba alebo skôr mení svoj smer. Dúhy vznikajú, pretože svetlo sa v rôznych prostrediach šíri rôznymi rýchlosťami.

Aby sme pochopili, ako sa svetlo ohýba, uveďme jednoduchý príklad. Predstavte si, že tlačíte vozík po parkovisku. Parkovisko je jedným z „prostredí“ pre vozík. Ak s vozíkom pohybujete konštantnou silou, jeho rýchlosť bude závisieť od prostredia, v ktorom sa pohybuje – v tomto prípade od asfaltu parkoviska. Ako sa však zmení rýchlosť, ak je tento vozík umiestnený v inom prostredí, napríklad pri jazde cez obrubník a na tráve? Tráva je iné „prostredie“ pre vozík. Vozík sa na tráve pohybuje oveľa pomalšie ako na asfalte. Všetko je to o sile odporu a keďže odpor na tráve je oveľa vyšší ako na chodníku, musíte na pohyb vozíka vynaložiť väčšiu silu.

Ak však vozík tlačíte po tráve šikmo, jeho odvaľovanie sa zmení. Ak pravé koleso narazí na trávu ako prvé, spomalí sa, zatiaľ čo ľavé koleso sa na chodníku pohybuje ešte rýchlejšie. Z tohto dôvodu sa vozík počas jazdy po tráve začne nakláňať doľava. Akonáhle ale presuniete vozík z trávnatej plochy na chodník, jedno koleso sa začne točiť rýchlejšie ako druhé a vozík sa otočí.

Na rovnakom princípe sa lúč svetla ohne, keď narazí na priehľadný hranol. Jedna strana svetelnej vlny je o niečo pomalšia ako druhá, takže lúč prechádza rozhraním vzduch-sklo pod iným uhlom (v podstate sa lúč svetla odráža od povrchu hranola). Svetlo sa znova otočí, keď opustí hranol, pretože jedna strana svetla sa pohybuje rýchlejšie ako druhá.

Okrem samotného procesu ohýbania svetla hranol rozdeľuje biele svetlo na jednotlivé farby. Každá farba bieleho svetla má svoju charakteristickú frekvenciu, čo spôsobuje, že farby sa pri prechode hranolom šíria rôznymi rýchlosťami.

Farba, ktorá sa v skle pomaly láme, sa pri vstupe do hranola zo vzduchu viac ohýba, pretože farba sa v rôznych prostrediach pohybuje rôznou rýchlosťou. Farba pohybujúca sa rýchlejšie v skle výrazne nezoslabne, takže sa toľko neohýba. Vďaka tomu sú všetky farby dúhy, ktoré tvoria biele svetlo, pri prechode cez sklo oddelené frekvenciou. Ak sklo láme svetlo dvakrát, ako to robí hranol, človek vidí všetky oddelené farby bieleho svetla oveľa lepšie. Toto sa nazýva disperzia.

Kvapky dažďa môžu lámať a rozptyľovať svetlo rovnako ako vo vnútri hranola. Za určitých podmienok sa v dôsledku takéhoto lomu svetla na oblohe objaví dúha.

Predstavujeme vám výber 20 najkrajších prírodných úkazov spojených s hrou svetla. Skutočne prírodné úkazy sú neopísateľné – to musíte vidieť! =)

Podmienečne rozdeľme všetky svetelné metamorfózy do troch podskupín. Prvým je Voda a ľad, druhým Lúče a tiene a tretím Svetelné kontrasty.

Voda a ľad

„Takmer vodorovný oblúk“

Tento jav je známy aj ako „ohnivá dúha“. Vzniká na oblohe, keď sa svetlo láme cez ľadové kryštály v cirrových oblakoch. Tento jav je veľmi zriedkavý, pretože ľadové kryštály aj slnko musia byť presne v horizontálnej línii, aby došlo k takémuto veľkolepému lomu. Tento obzvlášť úspešný príklad bol zachytený na oblohe nad Spokane vo Washingtone, DC, v roku 2006.

Niekoľko ďalších príkladov ohnivých dúh

Keď slnko svieti na horolezca alebo iný objekt zhora, do hmly sa premieta tieň, ktorý vytvára kuriózne zväčšený trojuholníkový tvar. Tento efekt je sprevádzaný akousi svätožiarou okolo objektu – farebnými kruhmi svetla, ktoré sa objavujú priamo oproti slnku, keď sa slnečné svetlo odráža od oblaku rovnakých kvapiek vody. Tento prírodný úkaz dostal svoj názov vďaka tomu, že bol najčastejšie pozorovaný na nízkych nemeckých vrcholkoch Brocken, ktoré sú pre horolezcov celkom dostupné, kvôli častým hmlám v tejto oblasti.

Stručne povedané - je to dúha hore nohami =) Je to ako obrovský viacfarebný smajlík na oblohe) Tento zázrak sa dosahuje vďaka lomu slnečných lúčov cez horizontálne ľadové kryštály v oblakoch určitého tvaru. Úkaz je sústredený v zenite, rovnobežne s horizontom, farebná škála je od modrej v zenite po červenú smerom k horizontu. Tento jav je vždy vo forme neúplného kruhového oblúka; túto situáciu uzatvára výnimočne vzácny Infantry Arc, ktorý bol prvýkrát zachytený na film v roku 2007

Misty Arc

Táto zvláštna svätožiara bola spozorovaná z mosta Golden Gate v San Franciscu – vyzerala ako úplne biela dúha. Podobne ako dúha aj tento jav vzniká v dôsledku lomu svetla cez kvapôčky vody v oblakoch, no na rozdiel od dúhy kvôli malej veľkosti kvapiek hmly zrejme chýba farba. Preto sa dúha ukáže ako bezfarebná - iba biela) Námorníci ich často označujú ako „morskí vlci“ alebo „hmlisté oblúky“

Dúhová svätožiara

Keď sa svetlo rozptýli späť (zmes odrazu, lomu a difrakcie) späť k svojmu zdroju, kvapôčky vody v oblakoch, tieň objektu medzi oblakom a zdrojom možno rozdeliť do farebných pásov. Sláva sa prekladá aj ako nadpozemská krása – pomerne presný názov pre taký krásny prírodný úkaz) V niektorých častiach Číny sa tento jav dokonca nazýva Buddhovo svetlo – často ho sprevádza Brocken Ghost. Na fotografii krásne farebné pruhy efektne obklopujú tieň lietadla oproti oblaku.

Svätožiary sú jedným z najznámejších a najbežnejších optických javov a objavujú sa pod mnohými spôsobmi. Najčastejším javom je solárny halo jav spôsobený lomom svetla ľadovými kryštálmi v cirrových oblakoch vo vysokej nadmorskej výške a špecifický tvar a orientácia kryštálov môže spôsobiť zmenu vzhľadu halo. Počas veľmi chladného počasia odrážajú svetelné lúče tvorené kryštálmi pri zemi medzi sebou slnečné svetlo a posielajú ho do niekoľkých smerov naraz – tento efekt je známy ako „diamantový prach“.

Keď je slnko za mrakmi presne v správnom uhle, kvapky vody v nich lámu svetlo a vytvárajú intenzívnu stopu. Sfarbenie, ako pri dúhe, je spôsobené rôznymi vlnovými dĺžkami svetla – rôzne vlnové dĺžky sa lámu do rôznych stupňov, čím sa mení uhol lomu a teda aj farby svetla, ako ich vnímame. Na tejto fotografii je dúhovanie oblaku sprevádzané ostro sfarbenou dúhou.

Ešte pár fotiek tohto fenoménu

Kombinácia nízkeho Mesiaca a tmavej oblohy často vytvára lunárne oblúky, v podstate dúhy vytvárané svetlom Mesiaca. Keďže sa objavujú na opačnom konci oblohy ako Mesiac, zvyčajne vyzerajú úplne biele kvôli slabému sfarbeniu, ale fotografie s dlhou expozíciou dokážu zachytiť skutočné farby, ako na tejto fotografii urobenej v Yosemitskom národnom parku v Kalifornii.

Ešte pár fotiek lunárnej dúhy

Tento jav sa javí ako biely prstenec obklopujúci oblohu, vždy v rovnakej výške nad obzorom ako Slnko. Zvyčajne je možné zachytiť iba fragmenty celého obrazu. Milióny vertikálne usporiadaných ľadových kryštálov odrážajú slnečné lúče po oblohe a vytvárajú tento nádherný úkaz.

Po stranách výslednej gule sa často objavujú takzvané falošné Slnká, ako napríklad na tejto fotografii

Dúhy môžu mať mnoho podôb: viacnásobné oblúky, pretínajúce sa oblúky, červené oblúky, rovnaké oblúky, oblúky s farebnými okrajmi, tmavé pruhy, „lúče“ a mnoho ďalších, ale spoločné je, že všetky sú rozdelené do farieb – červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová a fialová. Pamätáte si z detstva „spomienku“ na usporiadanie farieb v dúhe - Každý lovec chce vedieť, kde sedí bažant? =) Dúha sa objavuje, keď sa svetlo láme cez kvapky vody v atmosfére, najčastejšie počas dažďa, ale opar alebo hmla môžu tiež vytvárať podobné efekty a sú oveľa zriedkavejšie, než by sa dalo predpokladať. Mnoho rôznych kultúr vždy pripisovalo dúhám mnoho významov a vysvetlení, napríklad starí Gréci verili, že dúha je cestou do neba, a Íri verili, že na mieste, kde končí dúha, škriatok zakopal svoj hrniec zlato =)

Viac informácií a krásne fotografie na dúhe nájdete

Lúče a tiene

Koróna je typ plazmovej atmosféry, ktorá obklopuje astronomické teleso. Najznámejším príkladom takéhoto javu je koróna okolo Slnka počas úplného zatmenia. Rozprestiera sa tisíce kilometrov vo vesmíre a obsahuje ionizované železo zohriate na takmer milión stupňov Celzia. Počas zatmenia jeho jasné svetlo obklopuje zatemnené slnko a zdá sa, akoby sa okolo svietidla objavila koruna svetla.

Keď tmavé oblasti alebo priepustné prekážky, ako sú konáre stromov alebo oblaky, filtrujú slnečné lúče, lúče vytvárajú celé stĺpy svetla vychádzajúce z jedného zdroja na oblohe. Tento jav, často používaný v hororových filmoch, je zvyčajne pozorovaný za úsvitu alebo súmraku a možno ho dokonca pozorovať pod hladinou oceánu, ak slnečné lúče prechádzajú cez pásy rozbitého ľadu. Táto krásna fotografia bola urobená v národnom parku Utah

Ešte pár príkladov

Fata Morgana

Interakcia medzi studeným vzduchom pri zemi a teplým vzduchom tesne nad ním môže pôsobiť ako refrakčná šošovka a prevrátiť obraz objektov na horizonte, pozdĺž ktorého sa zdá, že skutočný obraz osciluje. Na tejto fotografii urobenej v Durínsku v Nemecku sa zdá, že horizont v diaľke úplne zmizol, hoci modrá časť cesty je jednoducho odrazom oblohy nad horizontom. Tvrdenie, že fatamorgány sú úplne neexistujúce obrazy, ktoré sa zobrazujú iba ľuďom strateným v púšti, je nesprávne, pravdepodobne zamieňané s účinkami extrémnej dehydratácie, ktorá môže spôsobiť halucinácie. Mirage sú vždy založené na skutočných objektoch, aj keď je pravda, že sa môžu javiť bližšie kvôli efektu fatamorgána

Odraz svetla ľadovými kryštálmi s takmer dokonale vodorovnými rovnými plochami vytvára silný lúč. Zdrojom svetla môže byť Slnko, Mesiac alebo aj umelé svetlo. Zaujímavosťou je, že stĺpik bude mať farbu tohto zdroja. Na tejto fotografii zhotovenej vo Fínsku vytvára oranžové slnečné svetlo pri západe slnka rovnako oranžový nádherný stĺp

Pár ďalších „solárnych stĺpov“)

Svetlé kontrasty

Zrážka nabitých častíc v hornej atmosfére často vytvára nádherné svetelné obrazce v polárnych oblastiach. Farba závisí od elementárneho obsahu častíc – väčšina polárnej žiary sa javí ako zelená alebo červená kvôli kyslíku, ale dusík niekedy vytvára tmavomodrý alebo fialový vzhľad. Na fotografii - slávna Aurora Borilis alebo polárna žiara, pomenovaná podľa rímskej bohyne úsvitu Aurory a starogréckeho boha severného vetra Boreas

Takto vyzerá polárna žiara z vesmíru

Kondenzačná stopa

Stopy pary, ktoré sledujú lietadlo po oblohe, sú jedny z najúžasnejších príkladov ľudského zásahu do atmosféry. Vznikajú buď výfukovými plynmi lietadiel alebo vzduchovými vírmi z krídel a objavujú sa len pri nízkych teplotách vo vysokých nadmorských výškach, kondenzujúc na ľadové kvapôčky a vodu. Na tejto fotografii množstvo kondenzačných stôp križuje oblohu a vytvára bizarný príklad tohto neprirodzeného javu.

Vetry vo veľkých nadmorských výškach ohýbajú brázdy rakiet a ich malé častice výfukových plynov menia slnečné svetlo na jasné, dúhové farby, ktoré tie isté vetry niekedy nesú tisíce kilometrov, kým sa definitívne rozplynú. Na fotografii sú stopy po rakete Minotaur odpálenej z americkej leteckej základne vo Vandenbergu v Kalifornii.

Obloha, podobne ako mnoho iných vecí okolo nás, rozptyľuje polarizované svetlo, ktoré má špecifickú elektromagnetickú orientáciu. Polarizácia je vždy kolmá na samotnú dráhu svetla a ak je vo svetle len jeden smer polarizácie, hovorí sa, že svetlo je polarizované lineárne. Táto fotografia bola urobená s polarizovaným širokouhlým filtrom, aby sa ukázalo, ako vzrušujúce vyzerá elektromagnetický náboj na oblohe. Venujte pozornosť tomu, aký odtieň má obloha blízko horizontu a akú farbu má na samom vrchole.

Technicky neviditeľný voľným okom, tento jav je možné zachytiť tak, že necháte fotoaparát s otvoreným objektívom aspoň hodinu, prípadne aj cez noc. Prirodzená rotácia Zeme spôsobuje, že hviezdy na oblohe sa pohybujú cez horizont a vytvárajú za nimi pozoruhodné stopy. Jediná hviezda na večernej oblohe, ktorá je vždy na jednom mieste, je samozrejme Polárka, keďže je vlastne na jednej osi so Zemou a jej vibrácie sú badateľné až na severnom póle. To isté by platilo aj na juhu, no nie je tam žiadna hviezda dostatočne jasná na to, aby spozorovala podobný efekt

A tu je fotka z pólu)

Svetlo zverokruhu, slabé trojuholníkové svetlo, ktoré možno vidieť na večernej oblohe a šíri sa smerom k nebesiam, je ľahko zatienené svetelným znečistením atmosféry alebo mesačným svetlom. Tento jav je spôsobený odrazom slnečného svetla od prachových častíc vo vesmíre, známeho ako kozmický prach, preto je jeho spektrum úplne identické so spektrom slnečnej sústavy. Slnečné žiarenie spôsobuje, že prachové častice pomaly rastú a vytvárajú majestátnu konšteláciu svetiel elegantne rozptýlených po oblohe