GAISMAS LAUKUMS, IZVIRZOTIES NO ŪDENS GAISĀ

Ūdenī iegremdēta kociņa, karote tējas glāzē, pateicoties gaismas laušanai uz ūdens virsmas, mums šķiet lauzta.

Novietojiet monētu necaurspīdīga trauka apakšā, lai tā nebūtu redzama. Tagad ielejiet ūdeni traukā. Monēta būs redzama. Šīs parādības skaidrojums ir skaidrs no video.

Paskatieties uz rezervuāra dibenu un mēģiniet novērtēt tā dziļumu. Visbiežāk to nav iespējams izdarīt pareizi.

Ļaujiet mums sīkāk izsekot, kā un cik lielā mērā rezervuāra dziļums mums šķiet samazināts, ja skatāmies uz to no augšas.

Lai H (17. att.) ir rezervuāra patiesais dziļums, kura apakšā atrodas neliels objekts, piemēram, oļi. Tā atstarotā gaisma atšķiras visos virzienos. Noteikts staru kūlis krīt uz ūdens virsmas punktā O no apakšas leņķī a 1, laužas uz virsmas un iekļūst acī. Saskaņā ar refrakcijas likumu mēs varam rakstīt:

bet tā kā n 2 = 1, tad n 1 sin a 1 = sin ϒ 1.

Lūzušais stars iekļūst acī punktā B. Ievērojiet, ka acī iekļūst nevis viens stars, bet gan staru kūlis, kura šķērsgriezumu ierobežo acs zīlīte.

17. attēlā stars ir parādīts ar plānām līnijām. Tomēr šis stars ir šaurs, un mēs varam neņemt vērā tā šķērsgriezumu, ņemot to par līniju AOB.

Acs projicē A uz punktu A 1, un rezervuāra dziļums mums šķiet vienāds ar h.

Attēlā redzams, ka rezervuāra h šķietamais dziļums ir atkarīgs no patiesās H vērtības un skata leņķa ϒ 1.

Izteiksim šo atkarību matemātiski.

No trijstūriem AOC un A 1 OC mums ir:

Izslēdzot OS no šiem vienādojumiem, mēs iegūstam:

Ņemot vērā, ka a = ϒ 1 un sin ϒ 1 = n 1 sin a 1 = n sin a, iegūstam:

Šajā formulā rezervuāra h šķietamā dziļuma atkarība no patiesā dziļuma H un novērošanas leņķa neparādās skaidri. Lai šo atkarību attēlotu skaidrāk, izteiksim to grafiski.

Grafikā (18. att.) novērošanas leņķu vērtības grādos ir attēlotas pa abscisu asi, un attiecīgie šķietamie dziļumi h daļās no faktiskā dziļuma H ir attēloti pa ordinātu asi. Iegūtā līkne parāda, ka mazos novērošanas leņķos šķietamais dziļums

ir aptuveni ¾ no faktiskās vērtības un samazinās, palielinoties skata leņķim. Ja skata leņķis ir a = 47°, notiek pilnīga iekšējā atstarošana un stars nevar izkļūt no ūdens.

MIRĀŽAS

Neviendabīgā vidē gaisma pārvietojas nelineāri. Ja mēs iedomājamies vidi, kurā refrakcijas indekss mainās no apakšas uz augšu, un garīgi sadalām to plānos horizontālos slāņos,

tad, ņemot vērā gaismas laušanas nosacījumus, pārejot no slāņa uz slāni, atzīmējam, ka šādā vidē gaismas staram pakāpeniski jāmaina virziens (19., 20. att.).

Gaismas stars atmosfērā piedzīvo tādu izliekumu, kurā viena vai otra iemesla dēļ, galvenokārt tā nevienmērīgās sildīšanas dēļ, mainās gaisa laušanas koeficients ar augstumu (21. att.).

Gaisu parasti silda augsne, kas absorbē enerģiju no saules stariem. Tāpēc gaisa temperatūra samazinās līdz ar augstumu. Ir arī zināms, ka gaisa blīvums samazinās līdz ar augstumu. Konstatēts, ka, palielinoties augstumam, refrakcijas koeficients samazinās, tāpēc stari, kas iet cauri atmosfērai, tiek saliekti, liecoties pret Zemi (21. att.). Šo parādību sauc par normālu atmosfēras refrakciju. Refrakcijas dēļ debess ķermeņi mums šķiet nedaudz “pacelti” (virs patiesā augstuma) virs horizonta.

Ir aprēķināts, ka atmosfēras refrakcija “paceļ” objektus, kas atrodas 30° augstumā par 1"40", 15° augstumā par 3ZO un 5° augstumā par 9"45. Ķermeņiem, kas atrodas pie horizonta, šī vērtība sasniedz 35". Šie skaitļi vienā vai otrā virzienā atšķiras atkarībā no atmosfēras spiediena un temperatūras. Tomēr viena vai otra iemesla dēļ atmosfēras augšējos slāņos var būt masas. gaisa, kura temperatūra ir augstāka par zemākajiem slāņiem.Tos var atnest vēji no karstām zemēm, piemēram, no karsta tuksneša apvidus.Ja šajā laikā zemākajos slāņos ir auksts, blīvs anticiklona gaiss, tad parādība laušana var ievērojami pastiprināties un gaismas stari, kas izplūst no zemes objektiem uz augšu noteiktā leņķī pret horizontu, var atgriezties atpakaļ zemē (22. att.).

Taču var gadīties, ka uz Zemes virsmas tās spēcīgās karsēšanas dēļ gaiss kļūst tik karsts, ka gaismas laušanas koeficients augsnes tuvumā kļūst mazāks nekā noteiktā augstumā virs augsnes. Ja laiks ir mierīgs, šis stāvoklis var saglabāties diezgan ilgu laiku. Tad starus no objektiem, kas krīt diezgan lielā leņķī pret Zemes virsmu, var saliekt tik ļoti, ka, aprakstot loku pie Zemes virsmas, tie virzās no apakšas uz augšu (23.a att.). Iespējams arī 236. attēlā redzamais gadījums.

Iepriekš aprakstītie apstākļi atmosfērā izskaidro interesantu parādību - atmosfēras mirāžu rašanos. Šīs parādības parasti iedala trīs klasēs. Pirmajā klasē ietilpst visizplatītākās un vienkāršākās izcelsmes, tā sauktās ezeru (vai zemākās) mirāžas, kas rada tik daudz cerību un vilšanos tuksneša ceļotājos.

Franču matemātiķis Gaspards Monge, kurš piedalījās 1798. gada Ēģiptes kampaņā, apraksta savus iespaidus par šo mirāžu klasi:

“Kad Zemes virsmu spēcīgi sakarsē Saule un tikai sāk atdzist pirms krēslas iestāšanās, pazīstamais reljefs vairs nesniedzas līdz apvārsnim kā dienā, bet pagriežas, kā šķiet, apmēram vienā līmenī. nepārtrauktos plūdos.

Tālākie ciemati izskatās kā salas plašā ezerā. Zem katra ciema ir tā apgāzts atspulgs, tikai tas nav ass, sīkas detaļas nav redzamas, kā atspulgs vēja satricinātā ūdenī. Ja sākat tuvoties ciematam, kuru, šķiet, ieskauj plūdi, iedomātā ūdens krasts attālinās, ūdens atzars, kas mūs šķīra no ciemata, pakāpeniski sašaurinās, līdz izzūd pavisam, un ezers... tagad sākas aiz muguras. šis ciems, atspoguļojot sevī tālāk esošos ciemus” (24. att.).

Šīs parādības izskaidrojums ir vienkāršs. Apakšējie gaisa slāņi, kas sasildīti no augsnes, vēl nav paspējuši pacelties uz augšu; to gaismas laušanas koeficients ir mazāks nekā augšējiem. Tāpēc gaismas stari, kas izplūst no objektiem (piemēram, no palmas punkta B, 23.a att.), liecoties gaisā, iekļūst acī no apakšas. Acs projicē staru kūli uz punktu B 1. Tas pats notiek ar stariem, kas nāk no citiem objekta punktiem. Novērotājam objekts šķiet apgāzts.

No kurienes nāk ūdens? Ūdens ir debesu atspulgs.

Lai redzētu mirāžu, nav jābrauc uz Āfriku. To var novērot karstā, klusā vasaras dienā virs asfaltētas šosejas apsildāmās virsmas.

Otrās klases mirāžas sauc par augstākās vai attālās redzes mirāžām. Viņiem vislīdzīgākais ir Ņ.V. Gogoļa aprakstītais “nedzirdētais brīnums”. Šeit ir vairāku šādu mirāžu apraksti.

No Francijas Azūra krasta agrā skaidrā rītā no Vidusjūras ūdeņiem aiz horizonta paceļas tumša kalnu ķēde, kurā iedzīvotāji atpazīst Korsiku. Attālums līdz Korsikai ir vairāk nekā 200 km, tāpēc redzamība nav iespējama.

Anglijas piekrastē, netālu no Hastingsas, var redzēt Francijas piekrasti. Kā ziņo dabas pētnieks Nie Digue, “netālu no Redžo Kalabrijā, iepretim Sicīlijas piekrastei un Mesīnas pilsētai, dažkārt gaisā ir redzami veseli nepazīstami apgabali ar ganāmpulkiem, ciprešu audzēm un pilīm. Pēc neilgas uzturēšanās gaisā mirāžas pazūd.”

Tālu redzes mirāžas parādās, ja atmosfēras augšējie slāņi kaut kādu iemeslu dēļ izrādās īpaši retināti, piemēram, nokļūstot sakarsētam gaisam. Tad stari, kas izplūst no zemes objektiem, tiek saliekti spēcīgāk un sasniedz zemes virsmu, ejot lielā leņķī pret horizontu. Novērotāja acs projicē tos virzienā, kurā tie ieiet tajā.

Acīmredzot Sahāras tuksnesis ir vainojams pie tā, ka Vidusjūras piekrastē tiek novērots liels skaits tālu redzes mirāžu. Karstās gaisa masas paceļas virs tās, pēc tam tiek aiznestas uz ziemeļiem un rada labvēlīgus apstākļus mirāžu rašanās gadījumam.

Šeit tiek novērotas arī izcilas mirāžas ziemeļu valstis kad pūš silti dienvidu vēji. Atmosfēras augšējie slāņi tiek uzkarsēti, bet apakšējie slāņi tiek atdzesēti, jo ir lielas kūstoša ledus un sniega masas.

Dažreiz objektu attēli uz priekšu un atpakaļ tiek novēroti vienlaikus. 25.-27. attēlā parādītas tieši šādas parādības, kas novērotas arktiskajos platuma grādos. Acīmredzot virs Zemes ir mainīgi blīvāki un retāk sastopami gaisa slāņi, kas izliec gaismas starus aptuveni tā, kā parādīts 26. attēlā.

Trešās klases mirāžas - ultratālas redzes - ir grūti izskaidrot. Šeit ir vairāku no tiem apraksts.

“Pamatojoties uz vairāku uzticamu personu liecībām,” raksta K. Flamarions grāmatā “Atmosfēra”, “es varu ziņot par mirāžu, kas tika redzēta Vervjē pilsētā (Beļģijā) 1815. gada jūnijā. Kādu rītu pilsētas iedzīvotāji debesīs ieraudzīja armiju, un bija tik skaidrs, ka varēja atšķirt artilēristu tērpus, lielgabalu ar nolūzušu riteni, kas grasījās nokrist... Bija kaujas rīts. no Vaterlo!” Attālums starp Vaterlo un Vervjeru taisnā līnijā ir 105 km.

Ir gadījumi, kad mirāžas novērotas 800, 1000 un vairāk kilometru attālumā.

Ļaujiet mums sniegt vēl vienu pārsteidzošu gadījumu. 1898. gada 27. marta naktī starp Klusais okeāns Brēmenes kuģa "Matador" komanda no vīzijas bija nobijusies. Ap pusnakti apkalpe aptuveni divu jūdžu (3,2 km) attālumā pamanīja kuģi, kas cīnījās ar spēcīgu vētru.

Tas bija vēl jo pārsteidzošāk, ņemot vērā to, ka visapkārt valdīja miers. Kuģis šķērsoja Matador kursu, un bija brīži, kad šķita, ka sadursme starp kuģiem ir neizbēgama... Matador apkalpe redzēja, kā viena spēcīga viļņa trieciena laikā uz nezināma kuģa kapteiņa iedegās gaisma. kabīne izgāja, kas visu laiku bija redzama divos iluminatoros . Pēc kāda laika kuģis pazuda, līdzi ņemot vēju un viļņus.

Lieta tika noskaidrota vēlāk. Izrādījās, ka tas viss notika ar citu kuģi, kas “vīzijas” brīdī atradās 1700 km attālumā no Matador.

Kādus ceļus gaisma iet atmosfērā, lai tik lielos attālumos saglabātos skaidri objektu attēli? Precīzas atbildes uz šo jautājumu vēl nav. Tika izteikti priekšlikumi par milzu gaisa lēcu veidošanos atmosfērā, sekundārās mirāžas, tas ir, mirāžas no mirāžas, aizkavēšanos. Iespējams, ka šeit savu lomu spēlē jonosfēra *, kas atstaro ne tikai radioviļņus, bet arī gaismas viļņus.

Acīmredzot aprakstītajām parādībām ir tāda pati izcelsme kā citām jūrās novērotajām mirāžām, ko sauc par "lidojošo holandieti" vai "Fata Morganu", kad jūrnieki redz spokainus kuģus, kas pēc tam pazūd un rada bailes māņticīgajiem cilvēkiem.

VARVĪKSNE

Varavīksne ir skaista debesu parādība, kas vienmēr ir piesaistījusi cilvēku uzmanību. Agrāk, kad cilvēki vēl ļoti maz zināja par apkārtējo pasauli, varavīksne tika uzskatīta par “debesu zīmi”. Tātad senie grieķi domāja, ka varavīksne ir dievietes Īrisas smaids.

Varavīksne tiek novērota virzienā, kas ir pretējs Saulei, uz lietus mākoņu vai lietus fona. Daudzkrāsains loks parasti atrodas 1-2 km attālumā no novērotāja, dažreiz to var novērot 2-3 m attālumā uz strūklaku vai ūdens strūklu veidotu ūdens pilienu fona.

Varavīksnes centrs atrodas taisnes, kas savieno Sauli un novērotāja aci, turpinājumā – uz antisolārās līnijas. Leņķis starp virzienu pret galveno varavīksni un pretsaules līniju ir 41-42° (28. att.).

Saullēkta brīdī pretsaules punkts (punkts M) atrodas uz horizonta līnijas, un varavīksnei ir pusloka izskats. Saulei augot, antisolārais punkts pārvietojas zem horizonta un varavīksnes izmērs samazinās. Tas attēlo tikai daļu no apļa. Novērotājam, kas atrodas augstu, piemēram, uz. lidmašīnā varavīksne tiek uzskatīta par pilnu apli ar novērotāja ēnu centrā.

Bieži tiek novērota sekundāra varavīksne, kas ir koncentriska ar pirmo, ar leņķa rādiusu aptuveni 52° un krāsas ir apgrieztas.

Kad Saules augstums ir 41°, galvenā varavīksne pārstāj būt redzama un tikai daļa sānu varavīksnes izvirzās virs horizonta, savukārt, kad Saules augstums ir lielāks par 52°, sānu varavīksne arī nav redzama. Tāpēc vidējos un ekvatoriālajos platuma grādos šī dabas parādība nekad nav novērota pusdienlaikā.

Varavīksnei, tāpat kā spektram, ir septiņas pamatkrāsas, kas vienmērīgi pārvēršas viena otrā. Loka veids, krāsu spilgtums un svītru platums ir atkarīgs no ūdens pilienu izmēra un to skaita. Lieli pilieni rada šaurāku varavīksni ar spilgti izteiktām krāsām; mazi pilieni rada neskaidru, izbalējušu un pat baltu loku. Tāpēc vasarā pēc pērkona negaisa, kura laikā nokrīt lielas lāses, ir redzama koša šaura varavīksne.

Varavīksnes teoriju 1637. gadā pirmo reizi sniedza R. Dekarts. Viņš skaidroja varavīksnes kā parādību, kas saistīta ar gaismas atstarošanu un laušanu lietus lāsēs.

Krāsu veidošanās un to secība tika izskaidrota vēlāk, atšķetinot baltās gaismas sarežģīto raksturu un tās izkliedi vidē. Varavīksnes difrakcijas teoriju izstrādāja Ērijs un Pertners.

Apskatīsim vienkāršāko gadījumu: ļaujiet paralēlu saules staru kūlim nokrist uz lodītes formas pilienu (29. att.). Stars, kas krīt uz piliena virsmas punktā A, tiek lauzts tā iekšpusē saskaņā ar laušanas likumu: n 1 sin a = n 2 sin β, kur n 1 = 1, n 2 ≈ 1,33 ir gaisa laušanas koeficienti un ūdens, attiecīgi, a ir leņķa krišanas leņķis, β ir gaismas laušanas leņķis.

Piliena iekšpusē stars virzās pa taisnu līniju AB. Punktā B stars ir daļēji lauzts un daļēji atstarots. Ņemiet vērā, ka jo mazāks ir krišanas leņķis punktā B un līdz ar to arī punktā A, jo mazāka ir atstarotā staru kūļa intensitāte un lielāka ir lauztā stara intensitāte.

Stars AB pēc atstarošanas punktā B iet garām leņķī β 1 " = β 1 un sasniedz punktu C, kur notiek arī daļēja gaismas atstarošana un daļēja laušana. Lūzušais stars atstāj pilienu leņķī y2, bet atstarotais stars var virzīties tālāk līdz punktam D utt. Tādējādi gaismas stars pilē atkārtoti atstarojas un laužas. Ar katru atspīdumu daži gaismas stari izplūst un to intensitāte piliena iekšpusē samazinās. Intensīvākais no stariem izplūst gaisā ir stars, kas iziet no piliena punktā B. Tomēr to ir grūti novērot, jo tas tiek pazaudēts uz spilgtas tiešas saules gaismas fona. Punktā C lūstošie stari veido primāro varavīksni uz punkta B fona. tumšs mākonis, un stari lūza punktā D

dot sekundāro varavīksni, kas, kā izriet no iepriekš minētā, ir mazāk intensīva nekā primārā.

Gadījumā K=1 mēs iegūstam Θ = 2 (59°37" - 40°26") + 1 = 137°30".

Tāpēc pirmās kārtas varavīksnes skata leņķis ir:

φ 1 = 180° - 137°30" = 42°30"

Staram DE", kas dod otrās kārtas varavīksni, t.i., gadījumā K = 2, mums ir:

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

Varavīksnes otrās kārtas skata leņķis φ 2 = 180° - 234°38" = - 56°38".

No tā izriet (to var redzēt arī no attēla), ka izskatāmajā gadījumā no zemes nav redzama otrās kārtas varavīksne. Lai tas būtu redzams, pilē no apakšas jāiekļūst gaismai (30. att., b).

Apsverot varavīksnes veidošanos, jāņem vērā vēl viena parādība - dažāda garuma gaismas viļņu, t.i., gaismas staru nevienmērīga laušana. dažāda krāsa. Šo parādību sauc par dispersiju. Izkliedes dēļ dažādu krāsu stariem laušanas leņķi ϒ un staru novirzes leņķi Θ pilē ir atšķirīgi. Trīs staru – sarkanā, zaļā un violetā – gaita shematiski parādīta 30. attēlā a pirmās kārtas lokam un 30. attēlā b otrās kārtas lokam.

No attēliem ir skaidrs, ka krāsu secība šajos lokos ir pretēja.

Visbiežāk mēs redzam vienu varavīksni. Bieži ir gadījumi, kad debesīs vienlaikus parādās divas varavīksnes svītras, kas atrodas viena virs otras; Tomēr viņi novēro diezgan reti un vēl lielāku varavīksnes debess loku skaitu - trīs, četrus un pat piecus vienlaikus. Šo interesanto parādību ļeņingradieši novēroja 1948. gada 24. septembrī, kad pēcpusdienā starp mākoņiem virs Ņevas parādījās četras varavīksnes. Izrādās, ka varavīksnes var rasties ne tikai no tiešiem saules stariem; Tas bieži parādās atstarotajos Saules staros. To var redzēt jūras līču, lielu upju un ezeru krastos. Trīs vai četras šādas varavīksnes - parastās un atspoguļotās - dažreiz rada skaistu attēlu. Tā kā no ūdens virsmas atstarotie Saules stari iet no apakšas uz augšu, šajos staros izveidojusies varavīksne dažkārt var izskatīties pavisam neparasta.

Jums nevajadzētu domāt, ka varavīksnes var redzēt tikai dienas laikā. Tas notiek arī naktī, lai gan vienmēr ir vājš. Tādu varavīksni var redzēt pēc nakts lietus, kad no aiz mākoņiem parādās Mēness.

Nākamajā eksperimentā var iegūt zināmu varavīksnes līdzību. Paņemiet kolbu ar ūdeni, izgaismojiet to ar saules gaismu vai lampu caur baltā tāfeles caurumu. Tad uz tāfeles kļūs skaidri redzama varavīksne (31. att., a), un staru diverģences leņķis salīdzinājumā ar sākotnējo virzienu būs aptuveni 41-42° (31.,6. att.). IN dabas apstākļi nav ekrāna, attēls parādās uz acs tīklenes, un acs projicē šo attēlu uz mākoņiem.

Ja varavīksne parādās vakarā pirms saulrieta, tad tiek novērota sarkana varavīksne. Pēdējās piecās vai desmit minūtēs pirms saulrieta visas varavīksnes krāsas, izņemot sarkano, pazūd, un tā kļūst ļoti spilgta un redzama pat desmit minūtes pēc saulrieta.

Varavīksne uz rasas ir skaists skats.

To var novērot saullēktā uz rasas klātas zāles. Šī varavīksne ir veidota kā hiperbola.

HALMOS

Skatoties uz varavīksni pļavā, jūs neviļus pamanīsit pārsteidzošu nekrāsotu gaismas oreolu - oreolu, kas ieskauj jūsu galvas ēnu. Tā nav optiska ilūzija vai kontrasta parādība. Kad uz ceļa krīt ēna, oreols pazūd. Kāds ir šīs interesantās parādības izskaidrojums? Rasas pilieniem šeit noteikti ir svarīga loma, jo, kad rasa pazūd, parādība pazūd.

Lai noskaidrotu parādības cēloni, veiciet šādu eksperimentu. Paņemiet sfērisku kolbu, kas piepildīta ar ūdeni, un novietojiet to saules gaismā. Ļaujiet viņai tēlot pilienu. Novietojiet papīra lapu aiz kolbas tuvu tai, kas darbosies kā zāle. Paskatieties uz spuldzi zemā leņķī attiecībā pret krītošo staru virzienu. Jūs redzēsiet to spilgti izgaismotu no papīra atstarotajiem stariem. Šie stari iet gandrīz tieši pretī Saules stariem, kas krīt uz spuldzes. Pavelciet acis nedaudz uz sāniem, un spilgtais spuldzes apgaismojums vairs nav redzams.

Šeit mums ir darīšana nevis ar izkliedētu, bet gan ar virzītu gaismas staru, kas izplūst no spilgtas vietas uz papīra. Spuldze darbojas kā lēca, vēršot gaismu pret mums.

Paralēlu saules staru kūlis pēc refrakcijas spuldzē rada uz papīra vairāk vai mazāk fokusētu Saules attēlu spilgta plankuma veidā. Savukārt diezgan lielu plankuma izstarotās gaismas daļu uztver spuldze un pēc refrakcijas tajā tiek novirzīta atpakaļ pret Sauli, tai skaitā acīs, jo stāvam ar muguru pret Sauli. Mūsu objektīva - spuldzes - optiskie trūkumi nodrošina zināmu izkliedētu gaismas plūsmu, taču galvenā gaismas plūsma, kas izplūst no spilgtas vietas uz papīra, ir vērsta uz Sauli. Bet kāpēc no zāles stiebriem atstarotā gaisma nav zaļa?

Viņam patiesībā ir vājums zaļgana nokrāsa, bet būtībā tas ir balts, tāpat kā gaisma, kas atstarota no gludām krāsotām virsmām, piemēram, atspulgi no zaļas vai dzeltenas tāfeles vai krāsaina stikla.

Bet rasas pilieni ne vienmēr ir sfēriski. Tie var būt izkropļoti. Tad daži virza gaismu uz sāniem, bet tā iet garām acīm. Citiem pilieniem, piemēram, tiem, kas parādīti 33. attēlā, ir tāda forma, ka uz tiem krītošā gaisma pēc viena vai diviem atspīdumiem tiek vērsta atpakaļ pret Sauli un iekļūst novērotāja acīs, kas stāv ar muguru pret to.

Visbeidzot, jāatzīmē vēl viens ģeniāls šīs parādības skaidrojums: gaismu virziena atstaro tikai tās zāles lapas, uz kurām krīt tiešā Saules gaisma, t.i., tās, kuras neaizsedz citas lapas no Saules. Ja ņem vērā, ka vairumam augu lapas vienmēr pagriež savu plakni pret Sauli, tad ir acīmredzams, ka šādu atstarojošu lapu būs diezgan daudz (33. att., e). Tāpēc halos var novērot arī tad, ja nav rasas, uz gludi pļautas pļavas vai saspiesta lauka virsmas.

Atmosfēras optiskās parādības pārsteidz iztēli ar radīto ilūziju skaistumu un daudzveidību. Visiespaidīgākie ir gaismas stabi, viltus saules, ugunīgi krusti, slavas un Brokena spoks, ko cilvēki, nezinot, bieži sajauc ar brīnumu vai epifāniju.

Gandrīz horizontāla loka jeb "uguns varavīksne". Gaisma iziet cauri ledus kristāliem spalvu mākoņos. Tā ir ļoti reta parādība, jo gan ledus kristāliem, gan saules gaismai ir jāatrodas noteiktā leņķī vienam pret otru, lai radītu "uguns varavīksnes" efektu.

"Brocken spoks" Savu nosaukumu fenomens ieguvis no Brokena virsotnes Vācijā, kur šo efektu var regulāri novērot: cilvēks, kurš stāv uz kalna vai kalna, aiz kura lec vai riet saule, atklāj, ka viņa ēna, kas krīt uz mākoņiem, kļūst neticami milzīga. Tas notiek tāpēc, ka sīki miglas pilieni laužas un īpašā veidā atstaro saules gaismu.

Gandrīz zenīta loks. Loks, kura centrs atrodas zenītā un atrodas aptuveni 46° virs Saules. Tas ir reti redzams un tikai dažas minūtes, ir spilgtas krāsas, skaidras kontūras un vienmēr ir paralēls horizontam. No malas vērotājam tas atgādinās Češīras kaķa smaidu vai apgrieztu varavīksni.

"Miglainā" varavīksne. Miglains oreols izskatās kā bezkrāsaina varavīksne. Migla, kas rada šo oreolu, sastāv no mazākām ūdens daļiņām, un gaisma, kas lauzta sīkās pilienos, to nekrāso.

Glorija.Šo efektu var novērot tikai uz mākoņiem, kas atrodas tieši skatītāja priekšā vai zem viņa, punktā, kas atrodas pretējā pusē gaismas avotam. Tādējādi Gloriju var redzēt tikai no kalna vai lidmašīnas, un gaismas avotiem (Saule vai Mēness) jāatrodas tieši aiz novērotāja.

Halo pie 22º. Baltus gaismas apļus ap Sauli vai Mēnesi, kas rodas gaismas laušanas vai atstarošanas rezultātā ar ledus vai sniega kristāliem atmosfērā, sauc par halos. Aukstajā sezonā uz zemes virsmas ledus un sniega kristālu veidotie oreoli atstaro saules gaismu un izkliedē to dažādos virzienos, radot efektu, ko sauc par “dimanta putekļiem”.

Varavīksnes mākoņi. Kad Saule ir novietota noteiktā leņķī pret ūdens pilieniem, kas veido mākoni, šie pilieni lauž saules gaismu un rada neparastu “varavīksnes mākoņa” efektu, iekrāsojot to visās varavīksnes krāsās.

Mēness varavīksne (nakts varavīksne)- varavīksne, ko ģenerē mēness lielākā mērā nekā saule. Mēness varavīksne ir salīdzinoši bālāka nekā parasta varavīksne. Tas ir tāpēc, ka mēness rada mazāk gaismas nekā saule. Mēness varavīksne vienmēr atrodas pretējā debesu pusē no mēness.

Parhelion- viena no halo formām, kurā debesīs tiek novērots viens vai vairāki papildu Saules attēli.
"Pastāstā par Igora kampaņu" minēts, ka pirms polovciešu virzīšanās uz priekšu un Igora sagrābšanu "pār krievu zemi spīdēja četras saules". Karotāji to uztvēra kā zīmi par gaidāmajām lielām nepatikšanām.

Ziemeļblāzma- planētu atmosfēras augšējo slāņu spīdums ar magnetosfēru, pateicoties to mijiedarbībai ar lādētām saules vēja daļiņām.

Svētā Elmo uguns- izlāde gaismas staru vai otu veidā, kas parādās augstu objektu (torņu, mastu, vientuļu koku, asas akmeņu galotnes utt.) asajos galos zem augsta sprieguma elektriskais lauks atmosfērā.

Zodiaka gaisma. Nakts debesu izkliedēto spīdumu, ko rada starpplanētu putekļu daļiņu atstarotā saules gaisma, sauc arī par zodiaka gaismu. Zodiaka gaismu var novērot vakarā rietumos vai no rīta austrumos.

Gaismas stabi. Plakanie ledus kristāli atstaro gaismu augšējos atmosfēras slāņos un veido vertikālas gaismas kolonnas, it kā izplūstot no zemes virsmas. Gaismas avoti var būt Mēness, Saule vai mākslīgās gaismas.

Zvaigžņu taka. Ar neapbruņotu aci neredzams, to var iemūžināt kamerā.

Balta varavīksne. Fotoattēls uzņemts uz Zelta vārtu tilta Sanfrancisko

Budas gaisma. Parādība ir līdzīga Brocken Ghost. Saules stari atspīd no atmosfēras ūdens pilieniem virs jūras un lidmašīnas ēnas varavīksnes loka vidū...

Zaļais stars."Kad rietošā Saule ir pilnībā ārpus redzesloka, pēdējais acu skatiens šķiet pārsteidzoši zaļš. Efektu var redzēt tikai no vietām, kur horizonts ir zems un tālu. Tas ilgst tikai dažas sekundes."

Mirāža, sen zināma dabas parādība...

Mēness varavīksne– Tā ir diezgan reta parādība Zemes atmosfērā un parādās tikai tad, kad Mēness ir pilns. Lai rastos Mēness varavīksne, ir nepieciešams: pilnmēness, ko neaizsedz mākoņi, un stiprs lietus. Īsta Mēness varavīksne ir uz pusi mazāka par debesīm.

Kalna ēna novērots uz vakara mākoņu fona:

Mēs piedāvājam jums izlasi no 20 skaistākajām dabas parādībām, kas saistītas ar gaismas spēli. Patiesi dabas parādības ir neaprakstāmas – tas ir jāredz! =)

Visas gaismas metamorfozes nosacīti sadalīsim trīs apakšgrupās. Pirmā ir Ūdens un ledus, otrā – Stari un ēnas, bet trešā – Gaismas kontrasti.

Ūdens un ledus

“Gandrīz horizontāla loka”

Šo parādību sauc arī par "uguns varavīksni". Radīts debesīs, kad gaisma tiek lauzta caur ledus kristāliem spalvu mākoņos. Šī parādība ir ļoti reta, jo gan ledus kristāliem, gan saulei jāatrodas tieši horizontālā līnijā, lai notiktu tik iespaidīga refrakcija. Šis īpaši veiksmīgais piemērs tika iemūžināts debesīs virs Spokane Vašingtonā, DC 2006. gadā.

Vēl pāris uguns varavīksnes piemēri

Kad saule apspīd kāpēju vai citu objektu no augšas, uz miglas tiek projicēta ēna, radot kuriozi palielinātu trīsstūra formu. Šo efektu pavada sava veida oreols ap objektu – krāsaini gaismas apļi, kas parādās tieši pretī saulei, kad saules gaismu atstaro identisku ūdens pilienu mākonis. Šī dabas parādība savu nosaukumu ieguva tāpēc, ka tā visbiežāk tika novērota Vācijas zemajās Brokenas virsotnēs, kas ir diezgan pieejamas alpīnistiem, jo ​​šajā apgabalā biežas miglas.

Īsumā - tā ir varavīksne otrādi =) Tas ir kā milzīga daudzkrāsaina smaidoša seja debesīs) Šis brīnums tiek panākts, pateicoties saules staru refrakcijai caur horizontāliem ledus kristāliem noteiktas formas mākoņos. Parādība koncentrējas zenītā, paralēli horizontam, krāsu gamma ir no zilas zenītā līdz sarkanai horizonta virzienā. Šī parādība vienmēr ir nepilnīga apļveida loka formā; Šajā situācijā pilnu apli nodrošina ārkārtīgi reti sastopamais kājnieku loks, kas pirmo reizi tika iemūžināts filmā 2007.

Miglaina loka

Šis dīvainais oreols tika pamanīts no Zelta vārtu tilta Sanfrancisko – tas izskatījās pēc pilnīgi baltas varavīksnes. Tāpat kā varavīksne, šī parādība rodas gaismas laušanas dēļ caur ūdens pilieniem mākoņos, taču atšķirībā no varavīksnes miglas pilienu mazā izmēra dēļ šķiet, ka trūkst krāsas. Tāpēc varavīksne izrādās bezkrāsaina - tikai balta) Jūrnieki tos bieži dēvē par “jūras vilkiem” vai “miglas lokiem”

Varavīksnes halo

Kad gaisma tiek izkliedēta atpakaļ (atstarošanas, refrakcijas un difrakcijas maisījums) atpakaļ uz tās avotu, ūdens pilieni mākoņos, objekta ēna starp mākoni un avotu var tikt sadalīta krāsu joslās. Glory tiek tulkots arī kā neparasts skaistums - diezgan precīzs nosaukums tik skaistai dabas parādībai) Dažās Ķīnas daļās šo parādību pat sauc par Budas gaismu - to bieži pavada Brocken Ghost. Fotoattēlā skaistas krāsu svītras efektīvi ieskauj lidmašīnas ēnu pretī mākonim.

Halos ir viena no slavenākajām un izplatītākajām optiskajām parādībām, un tās parādās daudzos aizsekos. Visizplatītākā parādība ir saules halo, ko izraisa gaismas laušana ar ledus kristāliem spalvu mākoņos. liels augstums, un kristālu īpašā forma un orientācija var radīt izmaiņas halo izskatā. Ļoti aukstā laikā kristālu veidotie oreoli pie zemes atstaro saules gaismu starp tiem, raidot to vairākos virzienos vienlaikus - šo efektu sauc par "dimanta putekļiem".

Kad saule atrodas tieši pareizā leņķī aiz mākoņiem, tajos esošie ūdens pilieni lauž gaismu, veidojot intensīvu taku. Krāsojumu, tāpat kā varavīksnē, izraisa dažādi gaismas viļņu garumi – dažādi viļņu garumi laužas dažādās pakāpēs, mainot laušanas leņķi un līdz ar to arī gaismas krāsas, kādas tās uztveram. Šajā fotoattēlā mākoņa zaigošanu pavada krasas krāsas varavīksne.

Vēl dažas šīs parādības fotogrāfijas

Zema Mēness un tumšo debesu kombinācija bieži rada Mēness lokus, galvenokārt varavīksnes, ko rada mēness gaisma. Parādoties pretējā debesu galā no Mēness, tie parasti šķiet pilnīgi balti vājās krāsas dēļ, taču ilgstošas ​​ekspozīcijas fotogrāfijā var tvert patiesās krāsas, kā tas ir fotoattēlā, kas uzņemts Josemitas nacionālajā parkā, Kalifornijā.

Vēl dažas Mēness varavīksnes fotogrāfijas

Šī parādība parādās kā balts gredzens, kas ieskauj debesis, vienmēr tādā pašā augstumā virs horizonta kā Saule. Parasti ir iespējams noķert tikai fragmentus no visa attēla. Miljoniem vertikāli izvietotu ledus kristālu atstaro saules starus pāri debesīm, radot šo skaisto parādību.

Tā sauktās viltus saules bieži parādās iegūtās sfēras malās, piemēram, šajā fotoattēlā

Varavīksnes var izpausties dažādos veidos: vairākas lokas, krustojošas lokas, sarkanas lokas, identiskas lokas, loki ar krāsainām malām, tumšas svītras, “spieķi” un daudzas citas, taču tām ir kopīgs tas, ka tās visas ir sadalītas krāsās - sarkanā, oranža, dzeltena, zaļa, zila, indigo un violeta. Vai no bērnības atceraties “atmiņu” par krāsu izkārtojumu varavīksnē - Katrs mednieks vēlas zināt, kur sēž fazāns? =) Varavīksnes parādās, kad gaisma laužas caur ūdens lāsēm atmosfērā, visbiežāk lietus laikā, bet dūmaka vai migla var radīt līdzīgus efektus, un tie ir daudz retāk, nekā varētu iedomāties. Visos laikos daudzās dažādās kultūrās varavīksnei ir piedēvētas daudzas nozīmes un skaidrojumi, piemēram, senie grieķi uzskatīja, ka varavīksnes ir ceļš uz debesīm, bet īri uzskatīja, ka vietā, kur beidzas varavīksne, rūķītis apglabāja savu podu. zelts =)

Vairāk informācijas un skaistas fotogrāfijas to var atrast pēc varavīksnes

Stari un ēnas

Korona ir plazmas atmosfēras veids, kas ieskauj astronomisku ķermeni. Visvairāk slavens piemērsŠāda parādība ir korona ap Sauli pilnīga aptumsuma laikā. Tas sniedzas tūkstošiem kilometru kosmosā un satur jonizētu dzelzi, kas uzkarsēta līdz gandrīz miljonam grādu pēc Celsija. Aptumsuma laikā tā spilgtā gaisma ieskauj aptumšoto sauli un šķiet, ka ap gaismekli parādās gaismas vainags

Kad tumši apgabali vai caurlaidīgi šķēršļi, piemēram, koku zari vai mākoņi, filtrē saules starus, stari rada veselas gaismas kolonnas, kas izplūst no viena avota debesīs. Šī parādība, ko bieži izmanto šausmu filmās, parasti tiek novērota rītausmā vai krēslas stundā, un to var novērot pat zem okeāna, ja saules stari iziet cauri lūzuša ledus sloksnēm. Šī skaistā fotogrāfija tika uzņemta Jūtas Nacionālajā parkā

Vēl daži piemēri

Fata Morgana

Mijiedarbība starp aukstu gaisu netālu no zemes līmeņa un silto gaisu tieši virs tā var darboties kā refrakcijas lēca un apgriezt horizontā esošo objektu attēlu, pa kuru šķietami svārstās faktiskais attēls. Šajā fotoattēlā, kas uzņemts Tīringenē, Vācijā, šķiet, ka horizonts tālumā ir pazudis pavisam, lai gan ceļa zilā daļa ir vienkārši debesu atspulgs virs horizonta. Apgalvojums, ka mirāžas ir pilnīgi neeksistējoši attēli, kas parādās tikai tuksnesī pazudušiem cilvēkiem, ir nepareizs, iespējams, jaukts ar ārkārtējas dehidratācijas sekām, kas var izraisīt halucinācijas. Mirāžas vienmēr ir balstītas uz reāliem objektiem, lai gan ir taisnība, ka mirāžas efekta dēļ tie var parādīties tuvāk

Gaismas atstarošana ledus kristālos ar gandrīz ideāli horizontālām plakanām virsmām rada spēcīgu staru kūli. Gaismas avots var būt Saule, Mēness vai pat mākslīgā gaisma. Interesanta iezīme ir tas, ka stabam būs šī avota krāsa. Šajā Somijā uzņemtajā fotoattēlā oranžā saules gaisma saulrietā rada tikpat oranžu krāšņu stabu

Vēl pāris “saules pīlāri”)

Gaiši kontrasti

Uzlādētu daļiņu sadursme augšējos atmosfēras slāņos bieži rada lieliskus gaismas modeļus polārajos reģionos. Krāsa ir atkarīga no daļiņu elementu satura – lielākā daļa polārblāzmu skābekļa dēļ šķiet zaļas vai sarkanas, bet slāpeklis dažkārt rada dziļi zilu vai purpursarkanu izskatu. Fotoattēlā - slavenā Aurora Borilis jeb ziemeļblāzma, kas nosaukta romiešu rītausmas dievietes Auroras un sengrieķu dieva vārdā ziemeļu vējš Boreas

Šādi ziemeļblāzma izskatās no kosmosa

Kondensāta taka

Tvaika pēdas, kas seko lidmašīnai pa debesīm, ir daži no satriecošākajiem piemēriem cilvēka iejaukšanās atmosfērā. Tos rada vai nu lidmašīnu izplūdes gāzes, vai gaisa virpuļi no spārniem, un tie parādās tikai aukstā temperatūrā lielā augstumā, kondensējoties ledus pilienos un ūdenī. Šajā fotoattēlā debesis šķērso ķekars, radot dīvainu šīs nedabiskās parādības piemēru.

Liela augstuma vēji saliek raķešu viļņus, un to mazās izplūdes daļiņas pārvērš saules gaismu spilgtās, zaigojošās krāsās, kuras dažkārt tie paši vēji nes tūkstošiem kilometru, pirms tās beidzot izkliedējas. Fotoattēlā redzamas no ASV gaisa spēku bāzes Vandenbergā, Kalifornijā, palaistas raķetes Minotaur pēdas.

Debesis, tāpat kā daudzas citas lietas mums apkārt, izkliedē polarizētu gaismu, kurai ir noteikta elektromagnētiskā orientācija. Polarizācija vienmēr ir perpendikulāra pašam gaismas ceļam, un, ja gaismā ir tikai viens polarizācijas virziens, tiek uzskatīts, ka gaisma ir lineāri polarizēta. Šī fotogrāfija tika uzņemta ar polarizētu platleņķa filtra objektīvu, lai parādītu, cik aizraujoši izskatās elektromagnētiskais lādiņš debesīs. Pievērsiet uzmanību tam, kāds tonis ir debesīm pie horizonta un kādā krāsā tās ir pašā augšā.

Tehniski ar neapbruņotu aci neredzamu parādību var iemūžināt, atstājot kameru ar atvērtu objektīvu vismaz uz stundu vai pat uz nakti. Zemes dabiskā rotācija liek zvaigznēm debesīs pārvietoties pa horizontu, radot ievērojamas takas. Vienīgā zvaigzne vakara debesīs, kas vienmēr atrodas vienuviet, protams, ir Polaris, jo tā faktiski atrodas uz vienas ass ar Zemi un tās vibrācijas ir manāmas tikai Ziemeļpolā. Tas pats būtu arī dienvidos, taču nav pietiekami spilgtas zvaigznes, lai to novērotu līdzīgu efektu

Un šeit ir fotogrāfija no staba)

Vāja trīsstūrveida gaisma, kas redzama vakara debesīs un sniedzas pretī debesīm, Zodiaka gaismu viegli aizsedz viegls atmosfēras piesārņojums vai mēness gaisma. Šo parādību izraisa saules gaismas atstarošana no kosmosa putekļu daļiņām, kas pazīstamas kā kosmiskie putekļi, tāpēc to spektrs ir absolūti identisks Saules sistēma. Saules starojums liek putekļu daļiņām lēnām augt, radot majestātisku gaismu zvaigznāju, kas graciozi izkaisīti pa debesīm.

Seno tautu reliģiskajos uzskatos varavīksne tika attiecināta uz tilta lomu starp zemi un debesīm. Grieķu-romiešu mitoloģijā ir zināma pat īpaša varavīksnes dieviete - Irisa. Grieķu zinātnieki Anaksimēns un Anaksagors uzskatīja, ka varavīksnes radīja Saules atspīdums tumšā mākonī. Aristotelis īpašā meteoroloģijas sadaļā izklāstīja idejas par varavīksni. Viņš uzskatīja, ka varavīksne rodas gaismas atstarošanas dēļ, bet ne tikai no visa mākoņa, bet arī no tā pilieniem.

1637. gadā slavenais franču filozofs un zinātnieks Dekarts sniedza matemātisko varavīksnes teoriju, kuras pamatā ir gaismas laušana. Pēc tam šo teoriju papildināja Ņūtons, pamatojoties uz viņa eksperimentiem par gaismas sadalīšanos krāsās, izmantojot prizmu. Dekarta teorija, ko papildināja Ņūtons, nevarēja izskaidrot vairāku varavīksņu vienlaicīgu pastāvēšanu, to atšķirīgo platumu, obligātu noteiktu krāsu neesamību krāsu svītrās, mākoņu pilienu lieluma ietekmi uz izskats parādības. Precīzu varavīksnes teoriju, kas balstīta uz priekšstatiem par gaismas difrakciju, 1836. gadā sniedza angļu astronoms D. Airijs. Uzskatot lietus plīvuru kā telpisku struktūru, kas nodrošina difrakcijas rašanos, Airijs izskaidroja visas varavīksnes pazīmes. Viņa teorija ir pilnībā saglabājusi savu nozīmi mūsu laikam.

Varavīksne ir optiska parādība, kas parādās atmosfērā un izskatās kā daudzkrāsains loks debesīs. To novēro gadījumos, kad saules stari izgaismo lietus priekškaru, kas atrodas debesu pusē pretī Saulei. Varavīksnes loka centrs atrodas taisnas līnijas virzienā, kas iet cauri Saules diskam (pat ja to slēpj no novērošanas mākoņiem) un novērotāja aci, t.i. punktā, kas atrodas pretī Saulei. Varavīksnes loks ir daļa no apļa, kas aprakstīts ap šo punktu ar rādiusu 42°30" (leņķa dimensijā).

Novērotājs dažkārt var redzēt vairākas varavīksnes vienlaikus – galveno, sekundāro un sekundāro. Galvenā varavīksne ir krāsaina loka uz atkāpjoša lietus segas lāsēm, un tā vienmēr parādās no debesu puses, kas ir pretī Saulei. Kad Saule atrodas pie horizonta, galvenās varavīksnes augšējās malas augstums ir leņķiski 42°30". Saulei paceļoties virs horizonta, varavīksnes redzamā daļa samazinās. Saulei sasniedzot 42° augstumu. 30", varavīksne nebūs redzama novērotājam uz zemes virsmas, bet, ja tajā brīdī, kad tā pazūd, uzkāpiet tornī vai kuģa mastā, tad varavīksni varēs redzēt atkal.

Skatoties no augsta kalna vai no lidmašīnas, var izskatīties varavīksne pilns aplis. Aristotelis matemātiski pierādīja, ka Saule, novērotāja atrašanās vieta un varavīksnes centrs atrodas uz vienas taisnes. Tāpēc, jo augstāk Saule paceļas virs horizonta, jo zemāk nokrīt varavīksnes centrs. Nelīdzenā apvidū uz ainavas fona var redzēt arī varavīksnes.

Interesants ir krāsu izkārtojums varavīksnē. Tas vienmēr ir nemainīgs. Galvenās varavīksnes sarkanā krāsa atrodas tās augšējā malā, violetā - apakšējā malā. Starp šīm galējām krāsām atlikušās krāsas seko viena otrai tādā pašā secībā kā saules spektrā. Principā varavīksne nekad nesatur visas spektra krāsas. Visbiežāk zilā, tumši zilā un bagātīgi tīri sarkanā krāsa nav vai ir vāji izteikta. Palielinoties lietus lāsēm, varavīksnes krāsu svītras sašaurinās, un pašas krāsas kļūst piesātinātākas. Zaļo toņu pārsvars parādībā parasti norāda uz vēlāku pāreju uz labiem laikapstākļiem. Varavīksnes krāsu kopējais attēls ir izplūdis, jo to veido paplašināts gaismas avots.

Virs galvenās varavīksnes ir sānu varavīksne ar krāsu maiņu pretēji galvenajai. Sekundārās varavīksnes augšējās malas leņķiskais augstums ir 53°32". Turklāt no galvenās varavīksnes violetā gala dažkārt var novērot sekundārās varavīksnes; to dominējošās krāsas ir zaļa un rozā. Retos gadījumos sekundārās varavīksnes. tiek novērotas arī no sekundārās varavīksnes violetās malas Sekundārā Varavīksnes ir platākas augstākos lietus segas slāņos, kur lietus lāses ir mazākas.

Mākslīgi atveidojot parādību laboratorijā, izdevās iegūt līdz pat 19 varavīksnēm. Virs rezervuāra var novērot papildu varavīksnes, kas nav koncentriski izvietotas viena pret otru. Vienai no tām gaismas avots ir Saule, otrai - tās atspīdums no ūdens virsmas. Šādos apstākļos var rasties arī varavīksnes, kas atrodas "otrādi".

Naktīs mēness gaismā un miglainā laikā kalnos un jūru krastos redzama balta varavīksne. Šāda veida varavīksne var rasties arī tad, ja migla ir pakļauta saules gaismai. Tas izskatās kā spīdīgs balts loks, kas no ārpuses ir krāsots dzeltenīgi un oranži sarkanā krāsā, bet iekšpusē - zili violets.

Ja varavīksne veidojas, mēness gaismai iedarbojoties uz lietus lāsēm, tad tā šķiet balta. Dažos gadījumos tas šķiet balts tikai zemas gaismas intensitātes dēļ. Šāda veida varavīksne var pārvērsties par krāsainu varavīksni, kad lietus lāses kļūst lielākas. Pretēji, varavīksnes krāsa Var zaudēt krāsu, ja lietus pārvēršas smalkā miglā. Parasti mazu pilienu klātbūtnē varavīksnes krāsa ir vāji izteikta.

Varavīksnes ir redzamas ne tikai lietus plīvurā. Mazākā mērogā to var redzēt uz ūdens pilieniem pie ūdenskritumiem, strūklakām un sērfošanā. Šajā gadījumā par gaismas avotu var kalpot ne tikai Saule un Mēness, bet arī prožektors.

Varavīksnes struktūra.

Varavīksni var uzskatīt par milzu riteni ar asi, kas piestiprināta iedomātai taisnei, kas iet caur Sauli un novērotāju.

Attēlā šī taisne ir apzīmēta kā taisne OO 1; O ir novērotājs, OCD ir zemes virsmas plakne, ?AOO 1 = j ir Saules leņķiskais augstums virs horizonta. Lai atrastu tan(j), pietiek ar novērotāja augumu dalīt ar viņa metās ēnas garumu. Punktu O 1 sauc par antisolāro punktu; tas atrodas zem horizonta līnijas CD. No attēla ir skaidrs, ka varavīksne attēlo konusa pamatnes apli, kura ass ir OO 1; j ir leņķis, ko veido konusa ass ar jebkuru no tā ģeneratoriem (konusa atvēršanās leņķis). Protams, novērotājs neredz visu norādīto apli, bet tikai to tā daļu (attēlā, sadaļā SVD), kas atrodas virs horizonta līnijas. Ņemiet vērā, ka AOB = Ф ir leņķis, kurā novērotājs redz varavīksnes virsotni, un AOD = a ir leņķis, kurā novērotājs redz katru no varavīksnes pamatiem. Ir skaidrs, ka

Ф + j = g (2.1.).

Tādējādi varavīksnes stāvoklis attiecībā pret apkārtējo ainavu ir atkarīgs no novērotāja stāvokļa attiecībā pret Sauli, savukārt varavīksnes leņķiskos izmērus nosaka Saules augstums virs horizonta. Novērotājs ir konusa virsotne, kura ass ir vērsta pa līniju, kas savieno novērotāju ar Sauli. Varavīksne ir šī konusa pamatnes apkārtmēra daļa, kas atrodas virs horizonta līnijas. Novērotājam pārvietojoties, noteiktais konuss un līdz ar to arī varavīksne attiecīgi pārvietojas.

Šeit ir jāveic divi precizējumi. Pirmkārt, runājot par taisnu līniju, kas savieno novērotāju ar Sauli, mēs domājam nevis patieso, bet gan novēroto virzienu uz Sauli. Tas atšķiras no patiesā ar refrakcijas leņķi.

Otrkārt, runājot par varavīksni virs horizonta, mēs domājam salīdzinoši tālu varavīksni – kad lietus priekškars atrodas vairāku kilometru attālumā no mums.

Varat arī novērot tuvumā esošu varavīksni, piemēram, varavīksni, kas parādās uz lielas strūklakas fona. Šajā gadījumā šķiet, ka varavīksnes gali nonāk zemē. Varavīksnes attāluma pakāpe no novērotāja acīmredzami neietekmē tās leņķiskos izmērus. No (2.1) izriet, ka Ф = g - j.

Primārajai varavīksnei leņķis y ir aptuveni 42° (varavīksnes dzeltenajai daļai), bet sekundārajai varavīksnei šis leņķis ir 52°. Tas skaidri parāda, kāpēc zemes novērotājs nevar apbrīnot primāro varavīksni, ja Saules augstums virs horizonta pārsniedz 42°, un neredzēs sekundāro varavīksni, ja Saules augstums pārsniedz 52°.

Varavīksnes veidošanās.

Galveno varavīksni veido gaismas atstarošana ūdens pilienos. Sānu varavīksne veidojas dubultā gaismas atstarošanas rezultātā katrā pilē. Šajā gadījumā gaismas stari iziet no piliena citos leņķos nekā tie, kas rada galveno varavīksni, un sekundārās varavīksnes krāsas ir apgrieztā secībā.

Staru ceļš ūdens pilē: a - ar vienu atspulgu, b - ar diviem atspīdumiem

Mēs varam apsvērt vienkāršāko gadījumu: ļaujiet paralēlu saules staru kūlim nokrist uz pilieniem, kas veidoti kā bumba. Uz piliena virsmas krītošais stars tajā tiek lauzts saskaņā ar laušanas likumu:

n1 sin b=n2 sin c

Kur n 1 =1, n 2 =1,33 - attiecīgi gaisa un ūdens laušanas koeficienti, b- krišanas leņķis un V- gaismas laušanas leņķis.

Piliena iekšpusē tas iet taisnā līnijā. Tad stars tiek daļēji lauzts un daļēji atstarots. Jāņem vērā, ka jo mazāks krišanas leņķis, jo mazāka ir atstarotā stara intensitāte un lielāka ir lauztā stara intensitāte. Stars pēc atstarošanas sasniedz citu punktu, kur notiek arī gaismas daļēja atstarošana un daļēja laušana. Lūzušais stars atstāj pilienu noteiktā leņķī, un atstarotais stars var virzīties tālāk utt. Tādējādi pilē esošais gaismas stars daudzkārt atstarojas un laužas. Ar katru atspīdumu daži gaismas stari izplūst un to intensitāte piliena iekšpusē samazinās. Visintensīvākais no stariem, kas izplūst gaisā, ir pirmais stars, kas izplūst no piliena. Bet to ir grūti novērot, jo tas tiek zaudēts uz spilgtas tiešas saules gaismas fona.

Apsverot varavīksnes veidošanos, jāņem vērā vēl viena parādība - dažāda garuma gaismas viļņu, tas ir, dažādu krāsu gaismas staru, nevienmērīga laušana. Šo parādību sauc par dispersiju. Izkliedes dēļ staru laušanas un novirzes leņķi pilē ir atšķirīgi dažādu krāsu stariem. Jo vairāk iekšējo atstarojumu stari piedzīvo pilē, jo vājāka ir varavīksne. Varat novērot varavīksni, ja Saule atrodas aiz novērotāja. Tāpēc spožākā, primārā varavīksne veidojas no stariem, kas piedzīvojuši vienu iekšējo atspulgu. Tie krusto krītošos starus aptuveni 42° leņķī. Punktu ģeometriskais lokuss, kas atrodas 42° leņķī pret krītošo staru, ir konuss, ko acs uztver tā virsotnē kā apli. Apgaismojot ar baltu gaismu, tiks izveidota krāsu josla, kuras sarkanā loka vienmēr ir augstāka par violeto loku.

Lūdzam nesūtīt rakstus no interneta – tos var atrast meklētājprogrammās. Uzrakstiet savu, interesantu un unikālu rakstu. Nofotografē un apraksti laboratorijas darbus fizikā vai ķīmijā, sūti sava paštaisītā izstrādājuma fotogrāfijas....
sūtīt rakstus uz [aizsargāts ar e-pastu]

Varavīksne

Pamatprocess, kurā parādās varavīksne, ir gaismas laušana (refrakcija) vai “locīšana”. Gaisma saliecas, pareizāk sakot, maina virzienu, pārvietojoties no vienas vides uz otru. Varavīksnes rodas tāpēc, ka gaisma dažādās vidēs pārvietojas ar dažādu ātrumu.

Lai saprastu, kā gaisma liecas, sniegsim vienkāršu piemēru. Iedomājieties, ka stumjat ratiņus gar autostāvvietu. Autostāvvieta ir viena no ratu “vidēm”. Ja pārvietosiet ratus ar nemainīgu spēku, to ātrums būs atkarīgs no vides, kurā tie pārvietojas – šajā gadījumā stāvlaukuma asfalta. Bet kā mainās ātrums, ja šos ratus novieto citā vidē, piemēram, braucot pāri apmalei un uz zāli? Zāle ratiem ir cita “vide”. Rati pa zāli pārvietojas daudz lēnāk nekā pa asfaltu. Tas viss ir saistīts ar pretestību, un, tā kā pretestība uz zāles ir daudz lielāka nekā uz ietves, jums jāpieliek lielāks spēks, lai pārvietotu ratus.

Bet, ja stumj ratus pa zāli slīpi, mainās tā ripošana. Ja labais ritenis pirmais atsitas pret zāli, tas palēninās, bet kreisais ritenis pa ietvi pārvietojas vēl ātrāk. Sakarā ar to rati sāk sasvērties kreisā puse kamēr viņa brauc pa zāli. Bet, tiklīdz jūs pārvietojat ratiņus no zāles laukuma uz ietves, viens ritenis sāk griezties ātrāk par otru un rati apgriežas.

Pēc tāda paša principa gaismas stars saliecas, saskaroties ar caurspīdīgu prizmu. Viena gaismas viļņa puse ir nedaudz lēnāka par otru, tāpēc stars iet cauri gaisa un stikla saskarnei citā leņķī (būtībā gaismas stars tiek atstarots no prizmas virsmas). Gaisma atkal pagriežas, kad tā atstāj prizmu, jo viena gaismas puse kustas ātrāk nekā otra.

Papildus pašam gaismas saliekšanas procesam prizma sadala balto gaismu tās sastāvdaļu krāsās. Katrai baltās gaismas krāsai ir sava raksturīgā frekvence, kas liek krāsām pārvietoties dažādos ātrumos, kad tās iet caur prizmu.

Krāsa, kas stiklā laužas lēni, vairāk izliecas, iekļūstot prizmā no gaisa, jo krāsa dažādās vidēs pārvietojas ar atšķirīgu ātrumu. Krāsa, kas stiklā pārvietojas ātrāk, būtiski nepavājinās, līdz ar to tik ļoti neliecas. Sakarā ar to visas varavīksnes krāsas, kas veido balto gaismu, tiek atdalītas pēc frekvences, ejot cauri stiklam. Ja stikls lauž gaismu divas reizes, kā to dara prizma, cilvēks daudz labāk redz visas baltās gaismas atdalītās krāsas. To sauc par dispersiju.

Lietus lāses var lauzt un izkliedēt gaismu tāpat kā prizmas iekšpusē. Noteiktos apstākļos šādas gaismas laušanas rezultātā debesīs parādās varavīksne.