Удивительные оптические явления создаваемые Солнцем
Иногда с солнечным светом, падающим на нашу Землю, происходят разные превращения, и в результате возникают удивительные оптические явления…
Для начала посмотрим, как распространяются солнечные лучи в обычных ситуациях. Вроде бы тут всё ясно: свет приходит от Солнца к Земле, достигает поверхности разных предметов, частично отражается от них, и дальше часть этого света попадает на сетчатку твоего глаза, поэтому ты и можешь видеть то, что творится вокруг. Но что происходит с предметами, лежащими в тени? Они скрыты от прямых солнечных лучей, однако это почему-то не мешает тебе вполне отчетливо их видеть. Как же так получается? Дело в том, что часть солнечного света, проходя через атмосферу, отражается от молекул воздуха и разлетается в разные стороны, попадая, в том числе, и на предметы, находящиеся в тени. То есть, если бы атмосфера на нашей планете отсутствовала, то было бы темно как ночью. (Точнее, как в глубокие сумерки: на то, что находится в тени, всё же попадал некоторый сеет, отраженный от освещенных объектов).
Именно такую картину и наблюдали астронавты, высадившиеся на Луну, где, как ты знаешь, воздуха нет. Надеемся, теперь тебе понятно, почему яркий предмет, находящийся в тени, кажется нам более темным: на него попадает меньше света, и он, соответственно, меньше света и отражает.
Но бывает, что атмосфера, через которую проходит свет на пути к Земле, неоднородна – в ней находятся крупные капли дождя или ледяные кристаллы, или же в толще воздуха соседствуют слои, сильно различающиеся по температуре. В такой ситуации вполне возможно возникновение различных оптических явлений.
СКВОЗЬ КАПЕЛЬКИ ВОДЫ…
Радугу ты, конечно, видел много раз. И, возможно, знаешь, что она образуется из-за того, что дождевые капли преломляют и отражают солнечный свет. Его лучи, попадая на капельки, отражаются от них, но не ровно назад, а как бы назад и вбок: угол между лучом, входящим в капельку, и лучом, исходящим из нее, составляет примерно 42°. Точное значение зависит от длины световой волны: для красного света оно примерно на 2° больше, чем для фиолетового. В результате белый свет разлагается на составляющие его лучи, то есть спектр, образуя на небе напротив солнца светящееся, в прямом смысле слова, всеми цветами радуги кольцо с угловым радиусом 42°. Правда, разглядеть это кольцо можно только с самолета. Наблюдатель, находящийся на земле, увидит в лучшем случае половину кольца – когда солнце находится на горизонте. Чем выше солнце на небосводе, тем меньшую часть кольца можно увидеть с земли, а если оно совсем высоко, то радугу и вовсе не видно.
Бывает, в небе появляются две радуги. Вторая, менее яркая, образована светом, отразившимся в каплях не один, а два раза, и цвета в ней «перевернуты» – фиолетовый находится снаружи, а красный – внутри.
В яркую лунную ночь можно увидеть на небе лунную радугу. Механизм ее появления точно такой же, как у обычной радуги, но из-за того, что лунный свет намного слабее солнечного, лунная радуга гораздо более тусклая, и в ней сложно разглядеть цвета.
…И СКВОЗЬ ЛЬДИНКИ
Если ход солнечных лучей отклоняется не капельками воды, а кристалликами льда, возникает другое явление – гало.
Понятно, что в отличие от радуги, для которой необходима положительная температура воздуха, гало можно наблюдать только в морозную погоду. И если водяные капли всегда круглые, а значит, как их ни крути, радугу они могут образовать только одного вида, то кристаллы льда имеют форму шестиугольной призмы. Следовательно, свет, попавший на них, будет отклоняться по-разному, в зависимости оттого, как сориентированы кристаллики относительно Солнца. А если учесть, что эти кристаллы могут еще и срастаться друг с другом практически бесконечным количеством способов, то неудивительно, что насчитывается множество видов гало.
Самый распространенный из них возникает, если смотреть на наше светило сквозь воздух, в котором парят хаотично ориентированые ледяные кристаллики. Проходя через них, свет может отклоняться на разные углы, но с наибольшей вероятностью это отклонение составит 22°. Поэтому вокруг Солнца возникает светящаяся окружность с угловым радиусом 22°. Если ледяные кристаллики имеют какую-то определенную ориентацию, или если в разных слоях атмосферы плотность этих кристалликов разная, возникают и другие виды гало. Бывает гало и вокруг Луны, а легче всего увидеть его морозным зимним вечером вокруг уличных фонарей. Предвидим вопрос: а что может заставить массу ледяных кристалликов, свободно парящих в небе, вдруг сориентироваться одинаковым образом? Увеличиваясь в размерах и срастаясь друг с другом, ледяные кристаллы превращаются в этаких микропарашютистов, чьи «парашюты», то есть более легкие части, разворачиваются в одну и ту же сторону под действием воздушных потоков.
Еще одна причина, по которой солнечные лучи могут отклоняться от прямой линии, – это резкие различия температуры в слоях воздуха. Проходя через границы таких слоев, луч света искривляется, и ты видишь искаженное изображение. Такое явление называется миражом. Наверняка ты когда-нибудь сталкивался с ним во время поездки на автомобиле в жаркий солнечный день.
В такую погоду кажется, что вдалеке на дороге разлилась огромная лужа. Но стоит подъехать поближе, и лужа исчезнет… Дело в том, что тонкий приземный слой воздуха над дорогой сильно нагревается от асфальта, а вышележащий воздух оказывается значительно холоднее. Световые лучи, идущие от неба, в зоне резких перепадов температуры меняют направление, их траектория образует кривую с выпуклостью вниз, и в результате ты видишь кусочек небосвода не над линией горизонта, а ниже ее. Мозг же трактует эту картинку как более привычную для него ситуацию – отражение неба в луже на дороге.
Если же приземный слой воздуха, наоборот, намного холоднее того, что находится над ним, то траектория светового луча идет по кривой с выпуклостью вверх. В этом случае ты увидишь изображение предмета выше, чем он находится в действительности. Такое довольно часто наблюдается летом в полярных широтах, где приземный слой воздуха может быть сильно охлажден льдом или снегом. Иногда, когда изгиб световых лучей оказывается примерно таким же, как кривизна Земли, можно даже видеть объекты, расположенные за горизонтом. Впервые это явление было описано голландским мореплавателем Виллемом Баренцем в 1596 году – во время зимовки на Новой Земле он наблюдал восход Солнца после полярной ночи на целых две недели раньше, чем ожидалось по расчетам.
Как ни странно, то же самое происходит и в самых жарких районах нашей планеты – в пустынях. Если в оазисе, лежащем среди песков, есть озеро. его воды могут сильно охладить приповерхностный слой воздуха. В результате глаза измученного жаждой путника вдруг замечают, что совсем недалеко от него находится оазис с пальмами, хотя на самом деле они расположены где-то за горизонтом…
Источник
14 удивительных природных явлений
Экология жизни: Кто из нас хоть раз в жизни не наблюдал солнечное или лунное затмение или не загадывал желание по время звездопада? Оказывается, у природы в запасе есть и другие удивительные феномены. Мы собрали 14 поразительных явлений, которые можно увидеть в разных уголках мира.
Кто из нас хоть раз в жизни не наблюдал солнечное или лунное затмение или не загадывал желание по время звездопада? Оказывается, у природы в запасе есть и другие удивительные феномены. Мы собрали 14 поразительных явлений, которые можно увидеть в разных уголках мира.
1. Двойная радуга
«Вторичные радуги вызваны двойным отражением солнечного света в каплях дождя», — скучно бубнит энциклопедия. Но мы-то знаем, что двойная радуга — это просто красота в квадрате. Любопытно, что во второй, менее яркой радуге, цвета идут в обратном порядке — от фазана к охотнику.
Фото: Orin, CC BY-NC-ND 2.0
2. Круговая (кольцевая) радуга
NASA объясняет, что на самом деле каждая радуга — круглая, а с земли мы видим только ее часть. И если взглянуть на радугу с высокой горы или самолета, то при правильных условиях ее можно увидеть целиком, всю ракружность. Шах и мат, лепреконы!
Фото: Steve Kaufman, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons
3. Лунная радуга
Когда луна находится невысоко и близка к полнолунию, напротив нее идет дождь, а небо темное и безоблачное, может возникнуть лунная радуга. Комбинация условий непростая, поэтому в отличие от солнечной радуги лунная встречается нечасто. Как правило, в дождливых местах или рядом с гигантскими водопадами — например, на Гавайях, Кавказе, в Йосемитском национальном парке в Калифорнии.
Фото: Kris Williams, CC BY-NC-ND 2.0
Фото: Chris Chabot, CC BY-NC 2.0
4. Световые (или солнечные) столбы
Морозный зимний воздух состоит из миллионов ледяных кристалликов или крошечных пластинок. Изредка они выстраиваются в особом порядке и на закате или восходе отражают солнечный свет. В результате появляются вертикальные столбы света — будто мощный прожектор светит в небо (или с неба, как считают поклонники НЛО). По тому же принципу световые столбы могут возникнуть и ночью, при отражении света луны, уличных фонарей и автомобильных фар.
Фото: Kamil Dziedzina, CC BY-NC-ND 2.0
Фото: Timo Newton-Syms, CC BY-SA 2.0
5. Полярное сияние
Полярное сияние — бесспорно, самое грандиозное зрелище, которое можно увидеть с поверхности Земли. Наблюдать его можно на широтах около 67–70°, а иногда и ближе к экватору. Шансы увидеть северное сияние выше всего ясной морозной ночью с сентября по март. И для этого даже не нужен загранпаспорт — в России масса мест, где бывают сияния и куда можно быстро и недорого добраться.
6. Паргелий (ложное солнце, три солнца)
Паргелий — явление очень редкое и бывает только зимой в ясную погоду, когда солнце висит низко над горизонтом. Возникает оно из-за витающих в воздухе кристалликов льда, которые как миллионы крошечных призм, преломляют солнечные лучи. В результате в небе видны сразу три солнца: настоящее и по двойнику слева и справа.
Фото: AJ Batac, CC BY 2.0
Если солнечный паргелий случается редко, то лунный паргелий — явление попросту уникальное. Вот одна из немногих в мире фотографий этого оптического чуда, да еще и с зенитной дугой (перевернутой радугой) в придачу:
Фото: Jason Ahrns, CC BY-NC-SA 2.0
7. Огненная радуга или окологоризонтальная дуга
Несмотря на название, огненная радуга не имеет отношения ни к огню, ни к радуге. Этот оптический феномен возникает из-за преломления света в крошечных льдинках, из которых состоят перистые облака. В результате облако целиком превращается в яркую радугу на фоне синего неба.
Фото: Jessica Carpenter, CC BY-NC-ND 2.0
8. Перламутровые облака
Иногда в сумерках или перед восходом облака на высоте 15-25 км отражают свет Солнца, скрытого за горизонтом. Дальше в дело вступают все те же крошечные льдинки — они преломляют свет, и облака окрашиваются в разные цвета, хоть и более тусклые, чем при огненной радуге. Перламутровые облака — соседи северных сияний: чаще всего их можно увидеть в полярных широтах, например, в Исландии, Осло или шведской Кируне.
Фото: Remi Longva, CC BY-NC-SA 2.0
Фото: Alan Light, CC BY 2.0
9. Лентикулярные или линзовидные облака
При высокой влажности между двумя мощными воздушными потоками могут возникать лентикулярные облака. Примечательны они не только линзовидной формой, но и способностью зависать на месте, несмотря на ветер. Из-за формы и неподвижности раньше их частенько принимали за НЛО. Увидеть лентикулярные облака можно в горах, даже невысоких. На Камчатке, к примеру, сопки частенько примеряют такие облачные короны.
Фото: Chris Gin, CC BY-NC-ND 2.0
10. Вымеобразные облака
Когда дождевое облако оказывается под слоем сухого воздуха, из него начинают «проступать» завихрения. Одним они напоминают сумки, другим пузырчатую упаковку для хрупких вещей. Но для большинства, судя по названию, они похожи на грудь или вымя. Увидеть, как небо превращается в гигантское вымя, можно весной в Австралии или в других тропических краях.
Фото: Om, CC BY-NC-ND 2.0
11. Волнисто-бугристые (дьявольские) облака
Самый редкий и малоизученный тип облаков имеет вид устрашающий, хоть и обманчивый. Дьявольские облака действительно выглядят зловеще, будто небеса вот-вот порвутся в клочья, и сверху хлынет огонь и сера. Но на самом деле из них не льется даже банальный дождь. Говорят, чаще всего такие облака возникают в Шотландии и Новой Зеландии. Но никто из русской команды Скайсканера ни разу не видел их в шотландском небе.
Фото: fullswing, CC BY-NC-ND 2.0
12. Замерзшие пузырьки метана
Растения на дне искусственного озера Эйбрахам в Канаде всю зиму вырабатывают метан. Пузырьки газа всплывают к замерзшей поверхности и буквально толпятся подо льдом, пока озеро промерзает все глубже. Да-да, мысль о поджоге озера напрашивается, и ученые из Университета Аляски это уже проделали. Горит. Прямо как у Чуковского: «А лисички взяли спички, к морю синему пошли, море синее зажгли».
Фото: Jeff Wallace, CC BY-NC 2.0
13. Водяной смерч
Водяной смерч по природе своей похож на обычный, но протягивается от дождевых облаков к большим водоемам. Длятся такие смерчи обычно не дольше 20 минут, и вообще считаются слабыми и безобидными по сравнению с настоящими ураганами. Полюбоваться зрелищем можно практически на любом побережье: от Мексиканского залива и озера Мичиган до Адриатического и Черного морей.
Фото: Christine Zenino, CC BY-NC 2.0
14. Глория
Глория — радужный ореол вокруг вашего силуэта — возникает, когда вы находитесь между облаком и солнцем. На поверхности земли это едва ли возможно, а вот в горах — запросто. В принципе, глория возникает в любом достаточно влажном горном регионе, но чаще всего свою тень на облаках можно увидеть с пика Брокен в горах Гарц в Германии, поэтому глорию часто так и называют: «Брокенский призрак». опубликовано econet.ru
Фото: JR P, CC BY-NC 2.0
Это Вам будет интересно:
Что посмотреть на каникулах в Москве?
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
Источник