Реферат: Световые явления в атмосфере

гдеn₁ =1,n₂ =1,33 - соответственно показатели преломления воздуха и воды,α - угол падения, аβ - угол преломления света.

Внутри капли идет по прямой. Затем происходит частичное преломление луча и частичное его отражение. Надо заметить, что, чем меньше угол падения, тем меньше интенсивность отраженного луча и тем больше интенсивность преломленного луча. Луч после отражения попадает в другую точку, где также происходит частичное отражение и частичное преломление света. Преломленный луч выходит из капли под некоторым углом, а отраженный может пройти дальше и т. д. Таким образом, луч света в капле претерпевает многократное отражение и преломление. При каждом отражении некоторая часть лучей света выходит наружу и интенсивность их внутри капли уменьшается. Наиболее интенсивным из выходящих в воздух лучей является луч, первым вышедший из капли. Но наблюдать его трудно, так как он теряется на фоне ярких прямых солнечных лучей.

При рассмотрении образования радуги нужно учесть еще одно явление - неодинаковое преломление волн света различной длины, то есть световых лучей разного цвета. Это явление носит названиедисперсии.Вследствие дисперсии углы преломления и угла отклонения лучей в капле различны для лучей различной окраски. Чем больше внутренних отражений испытают лучи в капле, тем слабее радуга. Наблюдать радугу можно, если Солнце находится позади наблюдателя. Поэтому самая яркая, первичная радуга формируется из лучей, испытавших одно внутреннее отражение. Они пересекают падающие лучи под углом около 42°. Геометрическим местом точек, расположенных под углом 42° к падающему лучу, является конус, воспринимаемый глазом в его вершине как окружность. При освещении белым светом будет получаться цветная полоса, причем красная дуга всегда выше фиолетовой.

Призраки Броккена

В некоторых районах земного шара, когда тень находящегося на возвышенности наблюдателя при восходе или заходе Солнца сзади него падает на облака, расположенные на небольшом расстоянии, обнаруживается поразительный эффект: тень приобретает колоссальные размеры. Это происходит из-за отражения и преломления света мельчайшими капельками воды в тумане. Описанное явление носит название "призрак Броккена" по имени вершины в горах Гарц в Германии.

Огни святого Эльма

Некоторые оптические явления в атмосфере (например, свечение и самое распространенное метеорологическое явление - молния) имеют электрическую природу. Гораздо реже встречаются огни святого Эльма - светящиеся бледно-голубые или фиолетовые кисти длиной от 30 см до 1 м и более, обычно на верхушках мачт или концах рей находящихся в море судов. Иногда кажется, что весь такелаж судна покрыт фосфором и светится. Огни святого Эльма порой возникают на горных вершинах, а также на шпилях и острых углах высоких зданий. Это явление представляет собой кистевые электрические разряды на концах электропроводников, когда в атмосфере вокруг них сильно повышается напряженность электрического поля.

Блуждающие огоньки

Слабое свечение голубоватого или зеленоватого цвета, которое иногда наблюдается на болотах, кладбищах и в склепах. Они часто выглядят как приподнятое примерно на 30 см над землей спокойно горящее, не дающее тепла, пламя свечи, на мгновение зависающее над объектом. Огонек кажется совершенно неуловимым и при приближении наблюдателя как бы перемещается в другое место. Причиной этого явления служит разложение органических остатков и самовозгорание болотного газа метана (СН₄ ) или фосфина (РН3). Блуждающие огоньки имеют разную форму, иногда даже шаровидную.

(Mirage, Luftspiehelung) — атмосферическое явление, благодаря которому при известных обстоятельствах делаются в какой-либо местности видными предметы, действительное местонахождение которых вдали от места их наблюдения зрителем. Оно объясняется полным отражением лучей на границе двух слоев воздуха, имеющих различные температуры, если луч света падает с очень сильным наклоном на граничную плоскость.

Рис. 1. А. Б.

Если зритель и отдаленный предмет находятся на лишь немного повышенных точках и между ними лежит сильно нагретая солнцем песчаная почва, сообщающая свою теплоту ближайшим слоям воздуха и тем нагревающая их сильнее слоев, выше расположенных, зритель видит предмет в его действительном положении при посредстве лучей, прямо от предмета идущих к нему, и во-вторых, в перевернутом положении, при посредстве лучей, сначала идущих от предмета книзу, потом, при встрече с более теплыми и поэтому более редкими слоями воздуха, подвергающихся отражению и идущих к глазу наблюдателя, видящего предмет как бы отраженным в воде. Это объяснение дал еще Монж в "M é moires de l'Institut d'Egypte". Если сильно нагретый теплый слой не внизу, но вверху наблюдателя и наблюдаемого предмета, находящихся в более плотном холодном слое, — может также получиться явление миража, но только по направлению кверху.

Рис.2. В.

Таким образом наблюдаемые в опрокинутом виде над горизонтом, например, корабли, башни, замки и т. д. суть изображения действительных предметов.

В некоторых местностях, в Неаполе, Реджио, на берегу Сицилийского пролива, на больших песчаных равнинах (утром, когда еще нижние слои воздуха холоднее верхних, уже согретых солнцем), в Персии, Туркестане, Египте, часто наблюдается это явление, называемое фата-морганой .

Фата – моргана

Фа́та-морга́на (итал.fata Morgana —фея Моргана, по преданию, живущая на морском дне и обманывающая путешественников призрачными видениями) — редко встречающееся сложное оптическое явление ватмосфере, состоящее из нескольких форммиражей, при котором отдалённые объекты видны многократно и с разнообразными искажениями.

Фата-моргана возникает в тех случаях, когда в нижних слоях атмосферы образуется (обычно вследствие разницы температур) несколько чередующихся слоёв воздуха различной плотности, способных давать зеркальные отражения. В результате отражения, а также и преломления лучей, реально существующие объекты дают на горизонте или над ним по нескольку искажённых изображений, частично накладывающихся друг на друга и быстро меняющихся во времени, что и создаёт причудливую картину фата-морганы.

Некоторые виды миражей ?? ???????? ???????????? ??????? ??????? ????????? ?????: ????????? ??????, ?????????? ????? ??????? ????????, ??????? ??????, ??????? ? ??????? ??????, ?????? ????????????? ???????. ?????? (?????????) ?????? ????????? ??? ?????? ???????? ????????????. ??????? ?????? ?????????, ????????, ??? ?????? ??????????? ????????????, ???????? ??? ???????? ?????. ???? ?????? ?????? ?????????, ??? ???????, ? ???????? ? ??????, ?? ??????? ????????? ? ???????? ???????.??????? ?????? ?????????? ?????????????. ? ????? ??????? ??? ???? ?????? ???????????, ? ?????? ??????? ? ??????? ?????????? ???????????? ???????????. ?????? ????? ???? ????????, ????? ??????????? ??? ???????????, ??????? ? ????????????. ??? ??????????? ????? ???? ????????? ??????? ??????? (???? ????? ????????? ??? ?????? ?????????, ?????? ??? ???), ?? ????? ??????????????? ????????? ???? ? ??????. ?????? ????????? ??? ???? - ?????? ??????????? (???. 2.). ???????? ??????????? ?????? ????????????? ???????. ???????? ??????, ????? ??? ??????????? ? ?? ??????????? ? ?? 1000??. Объяснение нижнего («озерного») миража ???? ?????? ? ????? ??????????? ????? ?????? ?????? ?, ?????????????, ??? ????????? ???????????? ????, ?? ?????????? ??????????? ? ??????????? ????? ??????, ??? ? ????? ??????? ????????? ?????. ????????? ?????????? ??????????? ??????? n ? ??????? h ?????? ?????? ??????????? ??? ???????????????? ?????? ???????? ?? ??????? 1, ?. ? ???????????? ? ????????????? ????????, ???????? ???? ?????? ??????????? ????? ????? ? ?????? ?????? ?????????? ???, ????? ?? ?????????? ???? ???????? ??????????? ????. ???????? ??? ?? ?????????? ??????? ???????? ???? ??????? ? ???? ???????????, ??????? ????????? ???????????. ? ??? ????????, ??? ??????????? ?????? ??????????????? ??????? ????????? ?? ??? ?????? ?????????, ? ???? ??. ??? ????? ????????, ??? ?? ????? ????, ???? ?? ????? ???? ????? ??? ??????????? ???????? ????.???? ??????????? ????, ??? ? ????? ????????? ????????? ?????, ?????? ??? ???? ???????, ?? ??????????? ?????? ? ?? ?????????????, ????????? ??????????? ??????????? ?????, ? ????????? ??? ????????? ??????????????? ???????? ? ?????????????? ????. ??? ????????? ???????, ?????????????? ????? ????????? ?????.Простые верхние миражи ????? ????????????, ??? ?????? ? ????? ??????????? ????? ??? ???? ?? ??????, ?, ????????, ??????? ???????? ?? ????????? ? ????? ???????? ?????????? ??????; ????????? n ? ??????? h ???????? ?? ??????? 1, ?. ???????? ???? ? ??????????????? ?????? ?????????? ???, ??? ?? ?????????? ???????? ??????????? ?????. ??????? ?????? ??????????? ????? ?????? ???????, ??????? ?? ???? ?? ??????????, ?????? ?? ????? ?????? ?? ?????? ??? ?? ???????? ??? ?????? ?????????. ??????? ????? ?????? ???????? ????????. ??????? ????? ????? ?????? ??? ??????, ??? ? ???????????? ???????????. ?????? ??????????? ?????????, ????? ?????????? ??????????? ??????? ??????????? ? ??????? ???????????? ????????. ??? ??????? ?????????? ?????????? ??????????? ?????????? ???????????? ???????????. Двойные и тройные миражи

Если показатель преломления воздуха изменяется сначала быстро (область 1), а затем медленно (область 2), то в этом случае лучи в области 1 будут искривляться быстрее, чем в области 2. В результате возникают два изображения. Световые лучи, распространяющиеся в пределах воздушной области 1, формируют перевернутое изображение объекта. Лучи, распространяющиеся в основном в пределах области 2, искривляются в меньшей степени и формируют прямое изображение (рис 2. Б.).

????? ??????, ??? ?????????? ??????? ?????, ????? ??????????? ??? ???????????????? ????????? ???????: ?????? (? ????? ???????????), ??? ?????????? ??????????? ??????????? ? ??????? ????????, ?????????, ??? ?????????? ??????????? ??????????? ??????, ? ?????? ???????, ??? ?????????? ??????????? ????? ??????????? ????????. ?? ??????? 2.?. ????????, ??? ????????? ??????? ?????. Мираж сверхдальнего видения ??????? ???? ??????? ??????? ????? ?????. ????, ??? ????????? ?????? ???? ??????????, ????????? ?? ??????? ????? ? ???????????. ?? ????? ????. ?????? ???????????? ?????????? ???? ???????????? ??????? ?? ????????? ?????? ??? ???????????? ?????. ???? ? ???? ????? ???? ?????? ?????? ???? ????? ??????. ???????? ???, ???????? ?????? ???????? ????????? ???? ???????, ??? ?? ?????????? ?????? ???? ? ???????????????? ? ??? ??? ?? ????????????? ?????????. ?????????? ???? ?????? ???? ??? ????? ???????? ??????????? ? ??????? ????? ??????? ???????? ???????.Полярные сияния

Полярное сияние — свечение (люминесценции) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

В эскимосских и индийских легендах говорится, что это духи животных танцуют в небе, или что это духи падших врагов, которые хотят пробудиться вновь.

В большинстве случаев полярные сияния имеют зеленый или сине-зеленый оттенок с изредка появляющимися пятнами или каймой розового или красного цвета.

Полярные сияния наблюдают в двух основных формах - в виде лент и в виде облакоподобных пятен. Когда сияние интенсивно, оно приобретает форму лент. Теряя интенсивность, оно превращается в пятна. Однако многие ленты исчезают, не успев разбиться на пятна. Ленты как бы висят в темном пространстве неба, напоминая гигантский занавес или драпировку, протянувшуюся обычно с востока на запад на тысячи километров. Высота этого занавеса составляет несколько сотен километров, толщина не превышает нескольких сотен метров, причем он так нежен и прозрачен, что сквозь него видны звезды. Нижний край занавеса довольно резко и отчетливо очерчен и часто подкрашен в красный или розоватый цвет, напоминающий кайму занавеса, верхний - постепенно теряется в высоте и это создает особенно эффектное впечатление глубины пространства.

Различают четыре типа полярных сияний

Однородная дуга - светящаяся полоса имеет наиболее простую, спокойную форму. Она более ярка снизу и постепенно исчезает кверху на фоне свечения неба;

Лучистая дуга - лента становится несколько более активной и подвижной, она образует мелкие складки и струйки;