Neverjetni svetlobni pojavi. Neverjetni svetlobni pojavi Splošni pomen svetlobne optike spekter loma mavrica

atmosferski optični pojavi presenetiti domišljijo z lepoto in raznolikostjo ustvarjenih iluzij. Najbolj spektakularni so svetlobni stebri, lažna sonca, ognjeni križi, gloria in zlomljeni duh, ki jih nevedneži pogosto zamenjujejo za čudež ali Bogojavljenje.

Skoraj vodoravni lok ali "ognjena mavrica". Svetloba prehaja skozi ledene kristale v cirusih. Zelo redek pojav, saj morajo biti tako ledeni kristali kot sončna svetloba drug proti drugemu pod določenim kotom, da ustvarijo učinek "ognjene mavrice".

"Ghost of the Brocken". Pojav je dobil ime po vrhu Brockna v Nemčiji, kjer je mogoče redno opazovati ta učinek: oseba, ki stoji na hribu ali gori, za katero sonce vzhaja ali zahaja, ugotovi, da njegova senca, ki pada na oblake, postane neverjetno velika . To je posledica dejstva, da najmanjše kapljice megle na poseben način lomijo in odbijajo sončno svetlobo.

cirkumzenitalni lok. Lok s središčem v zenitu, ki se nahaja približno 46° nad Soncem. Viden je redko in le nekaj minut, ima svetle barve, jasne obrise in je vedno vzporeden z obzorjem. Zunanjemu opazovalcu bo nasmeh spominjala na Cheshire Cat ali obrnjeno mavrico.

"Meglena" mavrica. Megleni halo je videti kot brezbarvna mavrica. Megla, ki povzroča ta halo, je sestavljena iz manjših delcev vode in svetloba, ki se lomi v drobnih kapljicah, je ne obarva.

Gloria. Ta učinek lahko opazimo samo na oblakih, ki so neposredno pred gledalcem ali pod njim, na točki, ki je na nasprotni strani od vira svetlobe. Glorio je torej mogoče videti samo z gore ali letala, viri svetlobe (Sonce ali Luna) pa naj bodo neposredno za opazovalcem.

Halo pri 22º. Bele svetlobne kroge okoli Sonca ali Lune, ki nastanejo zaradi loma ali odboja svetlobe od ledenih ali snežnih kristalov v ozračju, imenujemo haloji. V hladni sezoni haloji, ki jih tvorijo ledeni in snežni kristali na zemeljski površini, odbijajo sončno svetlobo in jo razpršijo v različnih smereh ter tvorijo učinek, imenovan "diamantni prah".

Mavrični oblaki. Ko je Sonce pod določenim kotom glede na vodne kapljice, ki sestavljajo oblak, te kapljice lomijo sončno svetlobo in ustvarijo nenavaden učinek "mavričnega oblaka", ki ga obarva v vse barve mavrice.

Lunarna mavrica (nočna mavrica)- mavrica, ki jo ustvarja luna v večji meri kot sonce. Lunarna mavrica je sorazmerno bolj bleda od običajne. To je zato, ker luna proizvaja manj svetlobe kot sonce. Lunarna mavrica je vedno na nasprotni strani neba od lune.

Parhelion- ena od oblik haloja, v kateri je na nebu opazovana ena ali več dodatnih slik Sonca.
Zgodba o Igorjevem pohodu omenja, da so pred ofenzivo Polovcev in ujetjem Igorja "štiri sonca sijala nad rusko zemljo". Bojevniki so to vzeli kot znak bližajočih se velikih težav.

Severni sij- sijaj zgornjih plasti atmosfere planetov z magnetosfero zaradi njihove interakcije z nabitimi delci sončnega vetra.

Ogenj svetega Elma- razelektritev v obliki svetlečih snopov ali resic, ki nastanejo na ostrih koncih visokih objektov (stolpi, jambori, osamela drevesa, ostri vrhovi skal itd.) pri visoki električni poljski jakosti v ozračju.

Zodiakalna svetloba. Razpršeni sij nočnega neba, ki ga ustvarja sončna svetloba, ki se odbija od medplanetarnih prašnih delcev, imenujemo tudi zodiakalna svetloba. Zodiakalno svetlobo lahko opazujemo zvečer na zahodu ali zjutraj na vzhodu.

Stebri svetlobe. Ploščati ledeni kristali odbijajo svetlobo v zgornji atmosferi in tvorijo navpične svetlobne stebre, za katere se zdi, da izvirajo iz zemeljske površine. Viri svetlobe so lahko Luna, Sonce ali luči umetnega izvora.

Zvezdniška steza. S prostim očesom neviden, lahko ga posnamete s kamero.

Bela mavrica. Fotografija posneta na mostu Golden Gate v San Franciscu

Budova svetloba. Pojav je podoben Brocken Ghostu. Sončni žarki se odbijajo od atmosferskih vodnih kapljic nad morjem in senco letala sredi mavričnega kroga...

Zeleni žarek."Ko je zahajajoče Sonce popolnoma izginilo iz vidnega polja, je zadnji utrinek videti presenetljivo zelen. Učinek je mogoče videti le z mest, kjer je obzorje nizko in daleč. Traja le nekaj sekund."

Mirage, znan naravni pojav...

luna mavrica- to je precej redek pojav v zemeljski atmosferi in se pojavi le, ko je polna luna. Za pojav lunarne mavrice je potrebna: polna luna, ki ni prekrita z oblaki, in močan dež. Prava lunarna mavrica je za polovico manjša od neba.

gorska senca, opazovano v ozadju večernih oblakov:

Kot sredi prozornih oblačnih kopren

Nad čebulo je čebula socvetna in obodna

Povzdignjen s strani glasnika Juno,

In oblikovan z notranjim zunanjim.

Mavrica je na vidnem mestu - običajno jo opazimo v obliki dveh barvnih lokov (dve socvetji, o katerih piše Dante), v zgornjem loku pa so barve razporejene v tem vrstnem redu od zgoraj navzdol: vijolična, modra, cian. , zelena, rumena, oranžna, rdeča , in v spodnjem loku, nasprotno, od rdeče do vijolične. Za zapomnitev njihovega zaporedja obstajajo mnemonične fraze, v katerih prve črke vsake besede ustrezajo prvim črkam imena barve.Na primer, to je fraza "Vsak lovec želi vedeti, kje sedi fazan" ali druga, št. manj znana, "Kako je nekoč Jean Zvonar z glavo udaril v svetilko". Res je, tradicija razlikovanja 7 barv v mavrici ni univerzalna. Bolgari imajo na primer 6 barv v mavrici.

Mavrica ponuja edinstveno priložnost, da v naravnih razmerah opazujemo razgradnjo bele svetlobe v spekter.

Mavrice se običajno pojavijo po dežju, ko je Sonce precej nizko. Nekje med Soncem in opazovalcem še vedno dežuje. Sončna svetloba, ki prehaja skozi vodne kapljice, se v njih večkrat odbija in lomi, kot v majhnih prizmah, in žarki različnih barv izhajajo iz kapljic pod različnimi koti. Ta pojav imenujemo disperzija (tj. razpad) svetlobe. Posledično nastane svetlo obarvan lok (vendar je v resnici strm; v celoti ga lahko vidite iz letala).

Včasih opazimo dva naenkrat, manj pogosto - tri večbarvne loke. Prvo mavrico ustvarijo žarki, ki se enkrat odbijejo znotraj kapljic, drugo - dvakrat odbiti žarki itd. Leta 1948 so se v Leningradu (zdaj Sankt Peterburg) med oblaki nad Nevo pojavile štiri mavrice.

Vrsta mavrice, svetlost barv, širina trakov so odvisni od velikosti in števila vodnih kapljic v zraku. Svetla mavrica se pojavi poleti po nevihti, med katero padajo velike kapljice. Takšna mavrica praviloma napoveduje lepo vreme.

V svetli mesečni noči lahko vidite mavrico z lune. Mavrica se pojavi v soju polne lune, ko dežuje. Ker je človeški vid zasnovan tako, da pri šibki svetlobi najbolj občutljivi receptorji očesa - "palice" - ne zaznavajo barv, je lunarna mavrica videti belkasta; svetlejša kot je svetloba, bolj "barvna" je mavrica (v njeno zaznavo so vključeni barvni receptorji - "stožci").

ognjena mavrica

Imela je srečo, da je videla prebivalko Švedske Marian Erikson. Mavrica se je raztegnila čez nočno nebo in za minuto stala pod polno luno.

Znaki in legende.

Nekoč se je človek začel spraševati, zakaj se na nebu pojavijo mavrice. V tistih časih sploh niso slišali za optiko. Zato so si ljudje izmislili mite in legende, bilo pa je tudi veliko znakov. Tukaj je nekaj izmed njih:

V skandinavski mitologiji je mavrica Bifrostov most, ki povezuje Midgard (svet ljudi) in Asgard (svet bogov).
V starodavni indijski mitologiji - lok Indre, boga groma in strele.
V starogrški mitologiji - cesta Iride, sel med svetovi bogov in ljudi.
Po slovanskih verovanjih mavrica, tako kot kača, pije vodo iz jezer, rek in morij, ki nato dežuje.
Irski škrat skriva lonec z zlatom na mestu, kjer se je mavrica dotaknila tal.
Po čuvaških prepričanjih lahko spremenite spol, če greste skozi mavrico.
V Svetem pismu se je mavrica pojavila po potopu kot simbol odpuščanja človeštva.
Vraževerni ljudje so verjeli, da je mavrica slabo znamenje. Verjeli so, da duše mrtvih preidejo v drugi svet po mavrici, in če se pojavi mavrica, to pomeni nečloveško skorajšnjo smrt.

Zgodovina razlage mavrice.

Že starogrški filozof Aristotel je poskušal razložiti vzrok mavrice. In perzijski astronom Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311) in morda njegov učenec Kamal al-din al-Farisi (1260-1320) je bil očitno prvi, ki je dal dovolj natančno razlago pojava.

Splošno fizikalno sliko mavrice je jasno opisal že Mark Antony de Dominis (1611).

M.A. de Dominis

Na podlagi eksperimentalnih opazovanj je prišel do zaključka, da mavrica nastane kot posledica odboja od notranja površina dežne kaplje in dvojni lom – na vhodu v kapljico in na izstopu iz nje. René Descartes je podal popolnejšo razlago mavrice v svoji Meteori v poglavju O mavrici (1635).

Rene Descartes

Descartes piše:

»Prvič, ko sem upošteval, da se mavrica lahko pojavi ne samo na nebu, ampak tudi v zraku blizu nas, vsakič, ko so v njej kapljice vode, obsijane s soncem, kot se včasih vidi v fontanah, Zame je enostavno ugotoviti, da je odvisno od tega, kako svetlobni žarki delujejo na te kapljice in od njih dosežejo naše oči; nadalje, ker vem, da so te kapljice sferične, in vidim, da tako pri velikih kot pri majhnih kapljicah mavrica vedno se pojavi na enak način, sem si zadal cilj ustvariti zelo veliko kapljico, da bi jo bolje videl. Da bi to naredil, sem veliko stekleno posodo, precej okroglo in popolnoma prozorno, napolnil z vodo in prišel do naslednji zaključek ... "

Ta sklep ponavlja in izpopolnjuje rezultat, ki ga je dobil Dominis. Zlasti Descartes je odkril, da je druga (zunanja) mavrica posledica dveh lomov in dveh odbojev. Kvalitativno je razložil tudi pojav mavričnih barv s primerjavo loma svetlobe v kapljici z lomom v stekleni prizmi. Slika 1, ki pojasnjuje pot žarka v kapljici, je vzeta iz zgoraj omenjenega dela Descartesa. Toda glavna zasluga Descartesa je bila, da je kvantitativno razložil ta pojav, prvič z uporabo zakona o lomu svetlobe:

»Nisem še vedel, zakaj se barve pojavljajo le pod določenimi koti, dokler nisem vzel peresa in natančno izračunal poteka vseh žarkov, ki padajo na različne točke vodne kapljice, da bi ugotovil, pod kakšnimi koti lahko vstopijo naše oko po dveh lomih in enem ali dveh odbojih, sem nato ugotovil, da je po enem odboju in dveh lomih veliko več žarkov, ki jih lahko vidimo pod kotom od 41° do 42° (glede na sončni žarek) kot tiste ki se vidi pod vsakim manjšim kotom in ga ni, ki bi bil viden pod večjim. Poleg tega sem ugotovil, da je po dveh odbojih in dveh lomih veliko več žarkov, ki padejo v oko pod kotom od 51° do 52° od tistih, ki bi padle pod kakršnim koli večjim kotom, sploh pa jih ni, ki bi padle pod manjšim.

Tako Descartes ne samo izračuna poti žarkov, ampak tudi določi kotno porazdelitev jakosti svetlobe, ki jo razpršijo kapljice.

Glede barv je teorijo dopolnil Isaac Newton.

Isaac Newton

Čeprav je večbarvni spekter mavrice neprekinjen, se po izročilu v njem razlikuje 7 barv. Menijo, da je Isaac Newton prvi izbral število 7, za kar je imelo število 7 poseben simbolni pomen (iz pitagorejskih, teoloških ali moroloških razlogov).

V dobro znanih Predavanjih o optiki, ki so bila napisana v 1570-ih, vendar objavljena po Newtonovi smrti leta 1729, je podan naslednji povzetek:
"Od žarkov, ki vstopijo v kroglo, jo nekateri zapustijo po enem odboju, drugi po dveh odbojih; obstajajo žarki, ki izstopijo po treh odbojih in še več odbojih. Ker so dežne kapljice zelo majhne glede na razdaljo do očesa opazovalca, je sploh ni vredno upoštevati njihove dimenzije, ampak samo kote, ki jih tvorijo vpadni žarki z izhodnimi. Kjer so ti koti največji ali najmanjši, so izhodni žarki najbolj koncentrirani. Ker različne vrste žarkov (žarki različne barve) sestavljajo različne največje in najmanjše kote, potem žarki, ki se najgosteje zberejo na različnih mestih, ponavadi pokažejo svoje barve.

Newtonova izjava o možnosti neupoštevanja velikosti kapljice, pa tudi Descartesove besede, da se mavrica vedno pojavi na enak način pri velikih in majhnih kapljicah, so se izkazale za netočne. Popolno teorijo mavrice, ki upošteva uklon svetlobe, ki je odvisen od razmerja med valovno dolžino svetlobe in velikostjo kapljice, je zgradil šele v 19. stoletju J.B. Airy (1836) in J.M. Pernter (1897).

Lom in odboj žarka v kapljici vode.

Descartesova risba, ki smo jo reproducirali kot relikvijo, ima eno "metodološko" nepopolnost. Nepripravljenemu bralcu se lahko zdi, da sta obe mavrici, zunanja in notranja, posledica različne poti odsevi v isti kapljici. Bolje bi bilo upodobiti dve kapljici: eno je povezano s spodnjo mavrico, drugo z zgornjo, tako da ima vsaka en način odseva, kot je prikazano na sl. 2. Zaradi lažjega zaznavanja je v obeh primerih smer sončnega žarka, ki vpada na kapljico, vzeta kot abscisna os. Y koordinata, ki označuje vpadno točko žarka na kapljico, se imenuje udarni parameter.

Iz sl. 2a je razvidno, da lahko vpadni žarek z enim odbojem opazovalec zazna le, če vpadna točka pripada zgornjemu delu kapljice (y > 0). Nasprotno, pri dveh odbojih bo to mogoče za tiste žarke, ki padejo na spodnji del kapljice (y< 0).

Najprej predpostavimo, da je kapljica v navpični ravnini, ki poteka skozi položaj Sonca in opazovalčevo oko. Tedaj ležijo vpadni, lomljeni in odbiti žarki v isti ravnini. Če je α 1 vpadni kot in α 2 lomni kot, potem iz sl. 2, a in b bo kot izhajajočega žarka glede na vpadnega v prvem primeru enak φ 1 = 4α 2 -2α 1 (1)
in v drugem - φ 2 = π - 6α 2 + 2α 1 (2)
poleg tega po lomnem zakonu: sin α 2 = sin α 1 / n
kjer je n v našem primeru lomni količnik vode. Poleg tega, če pogojno predpostavimo polmer padca kot enoto dolžine, imamo:

V skladu s tem v prvem in drugem primeru. Zato iz (1) in (2) dobimo
φ 1 =4 arcsin(y/n) - 2 arcsin y, y>0 (3)
φ 2 \u003d π + 6 arcsin (y / n) - 2 arcsin y, y<0 (4)

Ti dve enačbi sta glavni za nadaljnjo obravnavo. Enostavno je narisati kota φ 1 in φ 2 kot funkciji y. Prikazane so na sl. 3 za lomni količnik n=1,331 (rdeča). Vidimo, da je pri vrednosti udarnega parametra y≈0,85 dosežen maksimum kota φ 1, ki je približno enak 42°, minimalni kot pa je ~53° pri y≈-0,95. Pokažimo, da te ekstremne točke ustrezajo največji jakosti svetlobe, ki jo odbije kapljica.

Oglejmo si nekaj majhnega razpona spremembe udarnega parametra (za določnost v prvem primeru) y, y + Δy. S pomočjo grafa lahko ugotovite spremembo kota φ v tem intervalu Δφ. Na sl. 3 kaže, da je Δφ=Δy*tg β, kjer je β kot, ki ga tangenta na graf v dani točki tvori z osjo x. Vrednost Δy je sorazmerna z jakostjo svetlobe ΔI, ki pada na kapljico v tem intervalu udarnega parametra. Enaka jakost svetlobe (natančneje, z njo sorazmerna vrednost) se razprši s padcem kotnega intervala Δφ. Zapišemo lahko ΔI ~ Δy =Δy*ctg β. Zato lahko intenzivnost svetlobe, ki jo razprši kapljica na enoto kota sipanja, izrazimo kot I(φ) = ΔI/Δφ ~ ctg β (5)

Ker je na skrajnih točkah ctg β = ∞, gre vrednost (5) v neskončnost. Upoštevajte, da so položaji teh skrajnih točk za različne barve nekoliko različni, kar omogoča opazovanje mavrice.

Kako narisati mavrico

Zdaj lahko narišemo diagram opazovanja mavrice. Takšna konstrukcija je prikazana na sl. 4. Najprej nariši površino Zemlje in opazovalca, ki stoji na njej. Pred opazovalcem je dežna zavesa (osenčena s sivo). Nato upodobimo sončne žarke, katerih smer je odvisna od višine sonca nad obzorjem. Skozi opazovalčevo oko spustimo rdeče in vijolične žarke pod zgornjimi koti glede na sončne žarke. Na podlagi rezultatov prejšnjega razdelka smo lahko prepričani, da bodo ti žarki nastali kot posledica sipanja z ustreznimi dežnimi kapljicami. Hkrati, kot izhaja iz sl. 2 je spodnja mavrica posledica procesov sipanja z enim odbojem, zgornja pa z dvema odbojema. Bodite pozorni na menjavo barv: vijolični žarki so zunanji, rdeči pa notranji. Očitno je, da so žarki drugih barv v vsaki mavrici nameščeni med rdečo in vijolično v skladu z vrednostmi lomnih količnikov.

Spomnimo se, da smo doslej obravnavali podobo mavrice v navpični ravnini, ki poteka skozi oko opazovalca, in položaj Sonca. Narišimo ravno črto, ki poteka skozi oko opazovalca vzporedno s sončnim žarkom. Če navpično ravnino zasukamo okoli označene ravne črte, bo njen novi položaj za opazovanje mavrice povsem enakovreden prvotnemu. Zato ima mavrica obliko loka kroga, katerega središče se nahaja na konstruirani osi. Polmer tega kroga (kot je prikazano na sliki 4) je približno enak oddaljenosti opazovalca od dežne zavese.

Upoštevajte, da pri opazovanju mavrice Sonce ne sme biti previsoko nad obzorjem - ne več kot 53,48 °. V nasprotnem primeru se bo vzorec žarkov na sliki vrtel v smeri urinega kazalca, tako da niti vijolični žarek zgornje mavrice ne more doseči očesa opazovalca, ki stoji na Zemlji. Res je, to bo mogoče, če se opazovalec dvigne na določeno višino, na primer z letalom. Če se opazovalec dvigne dovolj visoko, bo lahko videl mavrico v obliki popolnega kroga.

Diagram oblikovanja mavrice

Diagram oblikovanja mavrice
1) sferično kapljica 2) notranji refleksija 3) primarna mavrica
4) lomnost 5) sekundarna mavrica 6) vhodni žarek svetlobe
7) potek žarkov med nastankom primarne mavrice

8) potek žarkov med nastankom sekundarne mavrice
9) opazovalec 10) primarno območje nastajanja mavrice
11) območje nastajanja sekundarne mavrice 12) kapljični oblak

Ta opis mavrice je treba pojasniti ob upoštevanju dejstva, da sončni žarki niso strogo vzporedni. To je posledica dejstva, da imajo žarki, ki padajo na kapljico z različnih točk Sonca, nekoliko različne smeri. Največja kotna divergenca žarkov je določena s kotnim premerom Sonca, za katerega vemo, da znaša približno 0,5°. Kaj to vodi? Vsaka kapljica oddaja v oko opazovalca ne tako monokromatsko svetlobo, kot bi bila v primeru stroge paralelnosti vpadnih žarkov. Če bi bil kotni premer Sonca opazno večji od kotne razdalje med vijoličnimi in rdečimi žarki, potem barve mavrice ne bi bile razločne. Na srečo ni tako, čeprav nedvomno prekrivanje žarkov z različnimi valovnimi dolžinami vpliva na kontrast barv mavrice. Zanimivo je, da je končnost kotnega premera Sonca upoštevala že Descartes.

Predstavljamo vam izbor 20 najlepših naravnih pojavov, povezanih z igro svetlobe. Resnično, naravnih pojavov ni mogoče opisati - to je treba videti! =)

Vse svetlobne metamorfoze pogojno razdelimo v tri podskupine. Prva je Voda in led, druga Žarki in sence in tretja Svetlobni kontrasti.

Voda in led

»Blizu vodoravnega loka«

Ta pojav je znan tudi kot "ognjena mavrica". Nastane na nebu, ko se svetloba lomi skozi ledene kristale v cirusih. Ta pojav je zelo redek, saj morajo tako ledeni kristali kot sonce stati točno v vodoravni liniji, da pride do tako spektakularnega loma. Ta posebej dober primer je bil leta 2006 posnet na nebu nad Spokanom v Washingtonu DC.

Še nekaj primerov ognjene mavrice

Ko sonce posije na plezalca ali drug predmet od zgoraj, se na meglo projicira senca in ustvari nenavadno povečano trikotno obliko. Ta učinek spremlja nekakšen halo okoli predmeta - barvni krogi svetlobe, ki se pojavijo neposredno nasproti sonca, ko se sončna svetloba odbija od oblaka enakih vodnih kapljic. Ta naravni pojav je dobil ime po tem, da so ga najpogosteje opazovali ravno na nižjih nemških vrhovih Brockena, ki so plezalcem precej dostopni, zaradi pogostih meglic na tem območju.

Na kratko - to je mavrica na glavo =) Tako ogromen večbarvni smešek na nebu) Izkaže se tak čudež zaradi loma sončne svetlobe skozi vodoravne ledene kristale v oblakih določene oblike. Pojav je koncentriran v zenitu, vzporedno z obzorjem, barvni razpon je od modre v zenitu do rdeče proti obzorju. Ta pojav je vedno v obliki nepopolnega krožnega loka; polni krog v podobni situaciji - izjemno redek Footman Arc, ki je bil prvič posnet na film leta 2007

Megleni lok

Ta nenavaden halo je bil viden z mostu Golden Gate v San Franciscu - videti je bil kot popolnoma bela mavrica. Tako kot mavrica tudi ta pojav nastane zaradi loma svetlobe skozi vodne kapljice v oblakih, vendar se za razliko od mavrice zaradi majhnosti meglenih kapljic zdi, da ni dovolj barve. Zato se mavrica izkaže za brezbarvno - samo belo) Mornarji jih pogosto imenujejo "morski volkovi" ali "megleni loki"

mavrični halo

Ko se svetloba nekako razprši nazaj (mešanica odboja, loma in uklona) nazaj k svojemu viru, vodne kapljice v oblakih, lahko senco predmeta med oblakom in virom razdelimo na barvne trakove. Glory se prevaja tudi kot nezemeljska lepota - dokaj natančno ime za tako čudovit naravni pojav) V nekaterih delih Kitajske ta pojav imenujejo celo Luč Bude - pogosto ga spremlja Brocken Ghost. Na fotografiji čudovite barvne črte učinkovito obdajajo senco letala pred oblakom.

Haloji so eden najbolj znanih in pogostih optičnih pojavov, pojavljajo se pod najrazličnejšimi krinkami. Najpogostejši pojav je pojav sončnega haloja, ki ga povzroči lom svetlobe ob ledenih kristalih v cirusih na visoki nadmorski višini, posebna oblika in orientacija kristalov pa lahko povzročita spremembo videza haloja. V zelo hladnem vremenu haloji, ki jih tvorijo kristali blizu tal, odbijajo sončno svetlobo med seboj in jo pošiljajo v več smeri hkrati – učinek, znan kot "diamantni prah".

Ko je sonce točno pod pravim kotom za oblaki, vodne kapljice v njih lomijo svetlobo in ustvarjajo intenzivno, vlečno sled. Obarvanost, tako kot pri mavrici, povzročajo različne valovne dolžine svetlobe – različne valovne dolžine se lomijo v različnih stopnjah, spreminjajo lomni kot in s tem barve svetlobe v našem zaznavanju. Na tej fotografiji prelivanje oblaka spremlja ostro obarvana mavrica.

Še nekaj fotografij tega pojava

Kombinacija nizke lune in temnega neba pogosto ustvarja lunine loke, v bistvu mavrice, ki jih proizvaja lunina svetloba. Pojavijo se na nasprotnem koncu neba od lune in so običajno videti popolnoma bele zaradi šibke barve, vendar lahko fotografija z dolgo osvetlitvijo zajame prave barve, kot na tej fotografiji, posneti v narodnem parku Yosemite v Kaliforniji.

Še nekaj fotografij lunine mavrice

Ta pojav se pojavi kot bel obroč, ki obdaja nebo, vedno na isti višini nad obzorjem kot Sonce. Običajno je mogoče ujeti le delčke celotne slike. Milijoni navpično razporejenih ledenih kristalov odbijajo sončne žarke po nebu in ustvarjajo ta čudovit pojav.

Lažna sonca se pogosto pojavijo na straneh nastale krogle, kot je na tej fotografiji

Mavrice so lahko različnih oblik: več lokov, sekajoči se loki, rdeči loki, enaki loki, loki z barvnimi robovi, temne črte, "pletilke" in številne druge, vendar so vse razdeljene po barvah - rdeča, oranžna, rumena, zelena, modra, modra in vijolična. Se spomnite iz otroštva "spominske knjige" razporeditve barv v mavrici - Vsak lovec želi vedeti, kje sedi fazan? =) Mavrice nastanejo, ko se svetloba lomi skozi vodne kapljice v ozračju, največkrat med dežjem, meglico oz. tudi megla lahko ustvari podobne učinke, in to veliko redkeje, kot bi si lahko predstavljali. V vseh časih so številne različne kulture mavrici pripisovale številne pomene in razlage, na primer stari Grki so verjeli, da je mavrica pot v nebesa, Irci pa, da je na mestu, kjer se mavrica konča, škrat zakopal svoj lonec z zlatom. =)

Več informacij in čudovite fotografije na mavrici najdete

Žarki in sence

Korona je vrsta plazemske atmosfere, ki obdaja astronomsko telo. Najbolj znan primer takšnega pojava je korona okoli Sonca med popolnim mrkom. Skozi vesolje se razprostira na tisoče kilometrov in vsebuje ionizirano železo, segreto na skoraj milijon stopinj Celzija. Med mrkom njegova svetla svetloba obdaja zatemnjeno sonce in zdi se, kot da se okoli svetila pojavi svetlobna krona.

Ko temna območja ali prepustne ovire, kot so drevesne veje ali oblaki, filtrirajo sončni žarek, postanejo žarki celi stebri svetlobe, ki prihajajo iz enega samega vira na nebu. Ta pojav, ki se pogosto uporablja v grozljivkah, je običajno viden ob zori ali mraku, opaziti pa ga je mogoče celo pod oceanom, če sončni žarki prehajajo skozi trakove zlomljenega ledu. Ta čudovita fotografija je bila posneta v narodnem parku Utah

Še nekaj primerov

Fata Morgana

Interakcija med hladnim zrakom blizu tal in toplim zrakom tik nad tlemi lahko deluje kot lomna leča in obrne na glavo sliko predmetov na obzorju, nad katerimi se zdi, da dejanska slika niha. Na tej sliki, posneti v Turingiji v Nemčiji, se zdi, da je obzorje v daljavi popolnoma izginilo, čeprav je modri del ceste le odsev neba nad obzorjem. Trditev, da so fatamorgane popolnoma neobstoječe podobe, ki se prikažejo le ljudem, izgubljenim v puščavi, ni pravilna, verjetno jo zamenjujejo z učinki ekstremne dehidracije, ki lahko povzroči halucinacije. Privide vedno temeljijo na resničnih predmetih, čeprav je res, da so lahko zaradi učinka privida videti bližje.

Odboj svetlobe od ledenih kristalov s skoraj popolnoma vodoravnimi ravnimi površinami ustvari močan žarek. Vir svetlobe je lahko Sonce, Luna ali celo umetna svetloba. Zanimiva lastnost je, da bo steber imel barvo tega vira. Na tej fotografiji, posneti na Finskem, oranžna sončna svetloba ob sončnem zahodu ustvari prav tako oranžen čudovit drog.

Še nekaj "sončnih stebrov")

Svetlobni kontrasti

Trčenje nabitih delcev v zgornji atmosferi pogosto ustvari veličastne svetlobne vzorce v polarnih območjih. Barva je odvisna od vsebnosti elementov v delcih - večina avror je videti zelena ali rdeča zaradi kisika, dušik pa včasih ustvari temno moder ali vijoličen videz. Na fotografiji - slavni Aurora Borealis ali severni sij, poimenovan po rimski boginji zore Aurori in starogrškem bogu severnega vetra Boreasu

Tako je videti severni sij iz vesolja

Kondenzacija (contrail) sled

Parne sledi, ki sledijo letalu po nebu, so nekateri najbolj osupljivi primeri človekovega posega v ozračje. Ustvarjajo jih izpušni plini letala ali zračni vrtinci s kril in se pojavijo le pri nizkih temperaturah na visoki nadmorski višini ter se kondenzirajo v ledene kapljice in vodo. Na tej fotografiji kup kontrailnih sledi prečka nebo in ustvarja nenavaden primer tega nenaravnega pojava.

Višinski vetrovi pokrivijo tirnice raket, njihovi majhni izpušni delci pa spremenijo sončno svetlobo v svetle, mavrične barve, ki jih včasih isti vetrovi prenašajo na tisoče kilometrov, dokler se končno ne razblinijo. Na fotografiji - sledi rakete Minotaur, izstreljene iz ameriške letalske baze v Vandenbergu v Kaliforniji

Nebo, tako kot mnoge druge stvari okoli nas, sipa polarizirano svetlobo, ki ima določeno elektromagnetno orientacijo. Polarizacija je vedno pravokotna na direktno svetlobno pot in če je v svetlobi le ena smer polarizacije, pravimo, da je svetloba linearno polarizirana. Ta fotografija je bila posneta s polariziranim širokokotnim objektivom s filtrom, da pokaže, kako vznemirljivo je videti elektromagnetni naboj na nebu. Bodite pozorni na to, kakšno senco ima nebo blizu obzorja in kaj je na samem vrhu.

Ta pojav, ki je tehnično neviden s prostim očesom, je mogoče ujeti tako, da fotoaparat vsaj eno uro ali celo noč pustite z odprtim objektivom. Naravna rotacija Zemlje povzroči, da se zvezde na nebu premikajo čez obzorje in za seboj ustvarjajo čudovite sledi. Edina zvezda na večernem nebu, ki je vedno na istem mestu, je seveda Polaris, saj je dejansko na isti osi kot Zemlja in so njena nihanja opazna šele na severnem polu. Enako bi bilo na jugu, vendar ni dovolj svetle zvezde, da bi opazili podoben učinek.

In tukaj je fotografija s droga)

Šibka trikotna svetloba, ki jo vidimo na večernem nebu in se razteza proti nebu, je zodiakalna svetloba zlahka zakrita s svetlobnim onesnaženjem ali mesečino. Ta pojav povzroča odboj sončne svetlobe od prašnih delcev v vesolju, znan kot kozmični prah, zato je njegov spekter popolnoma enak spektru sončnega sistema. Sončno sevanje povzroči, da prašni delci počasi rastejo in ustvarjajo veličastno ozvezdje luči, ki so lepo razpršene po nebu.

LOM SVETLOBE PRI PREHODU IZ VODE V ZRAK

Paličica, potopljena v vodo, žlička v kozarcu čaja se nam zaradi loma svetlobe na gladini vode zdita lomljeni.

Na dno neprozorne posode položite kovanec, da ni viden. Zdaj nalijte vodo v posodo. Kovanec bo viden. Razlaga tega pojava je razvidna iz videa.

Poglejte dno ribnika in poskusite oceniti njegovo globino. Večino časa ne deluje pravilno.

Poglejmo podrobneje, kako in koliko se nam zdi zmanjšana globina rezervoarja, če ga gledamo od zgoraj.

Naj bo H (slika 17) prava globina rezervoarja, na dnu katerega leži majhen predmet, na primer kamenček. Svetloba, ki jo odbija, se razprši v vse smeri. Določen snop žarkov pade na gladino vode v točki O od spodaj pod kotom a 1 , se na gladini lomi in pride v oko. Po lomnem zakonu lahko zapišemo:

ker pa je n 2 \u003d 1, potem je n 1 sin a 1 \u003d sin ϒ 1.

Lomljeni žarek vstopi v oko v točki B. Upoštevajte, da v oko ne vstopi en žarek, temveč snop žarkov, katerih presek je omejen z zenico očesa.

Na sliki 17 je žarek prikazan kot tanke črte. Vendar je ta žarek ozek in lahko zanemarimo njegov presek in ga vzamemo za linijo AOB.

Oko projicira A v točko A 1 in globina rezervoarja se nam zdi enaka h.

Iz slike je razvidno, da je navidezna globina rezervoarja h odvisna od prave vrednosti H in od opazovalnega kota ϒ 1 .

Izrazimo to odvisnost matematično.

Iz trikotnikov AOC in A 1 OS imamo:

Če OS izvzamemo iz teh enačb, dobimo:

Glede na to, da a \u003d ϒ 1 in sin ϒ 1 \u003d n 1 sin a 1 \u003d n sin a, dobimo:

V tej formuli se odvisnost navidezne globine rezervoarja h od dejanske globine H in kota opazovanja ne pojavi eksplicitno. Za jasnejšo predstavitev te odvisnosti jo izrazimo grafično.

Na grafu (slika 18) so vzdolž osi abscise vrednosti opazovalnih kotov narisane v stopinjah, vzdolž ordinatne osi pa navidezne globine, ki jim ustrezajo h v delih dejanske globine H. Nastala krivulja kaže, da je pri majhnih kotih gledanja navidezna globina

je približno ¾ dejanske vrednosti in se zmanjšuje z večanjem vidnega kota. Pri opazovalnem kotu a = 47° pride do popolnega notranjega odboja in žarek ne more uiti iz vode.

MIRAGES

V nehomogenem mediju se svetloba ne širi premočrtno. Če si predstavljamo medij, v katerem se lomni količnik spreminja od spodaj navzgor, in ga v mislih razdelimo na tanke vodoravne plasti,

potem ob upoštevanju pogojev za lom svetlobe med prehodom iz plasti v plast opazimo, da bi moral svetlobni žarek v takem mediju postopoma spremeniti svojo smer (sl. 19, 20).

Takšna ukrivljenost svetlobnega žarka je podvržena atmosferi, v kateri se iz takšnih ali drugačnih razlogov, predvsem zaradi njenega neenakomernega segrevanja, lomni količnik zraka spreminja z višino (slika 21).

Zrak običajno segrevajo tla, ki absorbirajo energijo sončnih žarkov. Zato temperatura zraka pada z višino. Znano je tudi, da se gostota zraka zmanjšuje z višino. Ugotovljeno je bilo, da se z naraščanjem višine lomni količnik zmanjšuje, zato se žarki, ki gredo skozi atmosfero, upognejo in upognejo navzdol proti Zemlji (slika 21). Ta pojav imenujemo normalna atmosferska refrakcija. Zaradi refrakcije se nam nebesna telesa zdijo nekoliko »dvignjena« (nad svojo pravo višino) nad obzorjem.

Izračunano je, da atmosferska refrakcija "dvigne" predmete na višini 30 ° za 1 "40", na višini 15 ° - za 3 "30", na višini 5 ° - za 9 "45". Za telesa na obzorju ta vrednost doseže 35 ". Te številke odstopajo v eno ali drugo smer, odvisno od tlaka in temperature ozračja. Vendar pa iz enega ali drugega razloga zračne mase s temperaturo, višjo od spodnjih plasti. lahko prinesejo vetrovi iz vročih držav, na primer iz vročega puščavskega območja.Če je v tem času hladen, gost zrak anticiklona v spodnjih plasteh, se lahko pojav loma znatno poveča in svetlobni žarki prihajajo iz zemeljskih predmetov navzgor pod določenim kotom glede na obzorje, se lahko vrnejo nazaj na tla (slika 22).

Lahko pa se zgodi, da se zrak na površju Zemlje zaradi njenega močnega segrevanja toliko segreje, da postane lomni količnik svetlobe ob tleh manjši kot na določeni višini nad tlemi. Če je hkrati mirno vreme, potem lahko to stanje traja precej dolgo. Potem se lahko žarki predmetov, ki padajo pod precej velikim kotom na zemeljsko površino, upognejo toliko, da bodo po opisu loka blizu zemeljske površine šli od spodaj navzgor (slika 23a). Možen je tudi primer, prikazan na sliki 236.

Zgoraj opisana stanja v ozračju pojasnjujejo pojav zanimivih pojavov - atmosferskih fatamorgan. Te pojave običajno delimo v tri razrede. Prvi razred vključuje najpogostejše in preproste po izvoru, tako imenovane jezerske (ali nižje) fatamorgane, ki povzročajo toliko upov in razočaranj med puščavskimi popotniki.

Francoski matematik Gaspard Monge, ki je sodeloval v egipčanski kampanji leta 1798, opisuje svoje vtise o tem razredu fatamorgane takole:

»Ko površino Zemlje močno segreje Sonce in se šele začne ohlajati pred nastopom mraka, znani teren ne sega več do obzorja, kot podnevi, ampak gre, kot se zdi, približno en lige v neprekinjeno poplavo.

Dlje oddaljene vasi so videti kot otoki v ogromnem jezeru. Pod vsako vasjo je svoj prevrnjen odsev, le da ni oster, majhni detajli se ne vidijo, kot odsev v vodi, ki ga niha veter. Če se začneš približevati vasi, za katero se zdi, da jo obdaja povodenj, se breg namišljene vode odmika, vodni krak, ki nas je ločeval od vasi, se postopoma oži, dokler popolnoma ne izgine, za tem pa se začne jezero ... vas, ki odraža vasi, ki se nahajajo dlje« (slika 24).

Razlaga tega pojava je preprosta. Spodnje plasti zraka, ogrete s tlemi, se niso imele časa dvigniti; njihov lomni količnik je manjši od zgornjih. Zato žarki svetlobe, ki izhajajo iz predmetov (na primer iz točke B na palmi, slika 23a), ki se upognejo v zraku, vstopajo v oko od spodaj. Oko projicira žarek v točko B 1 . Enako se zgodi z žarki, ki prihajajo iz drugih točk predmeta. Predmet se opazovalcu zdi kot prevrnjen.

Od kod je voda? Voda je odsev neba.

Če želite videti fatamorgano, ni treba iti v Afriko. Opazujemo ga lahko na vroč, tih poletni dan in nad razgreto površino asfaltne avtoceste.

Miraže drugega razreda imenujemo fatamorgane vida navzgor ali na daljavo. Najbolj jim je podoben »nezaslišan čudež«, ki ga je opisal N. V. Gogol. Podajamo opise več takšnih fatamorgan.

Iz francoske Azurne obale se v zgodnjem jasnem jutru iz voda Sredozemskega morja z obzorja dviga temna veriga gora, v kateri prebivalci prepoznajo Korziko. Razdalja do Korzike je več kot 200 km, tako da vidna linija ne pride v poštev.

Na angleški obali, blizu Hastingsa, se vidi francoska obala. Kot poroča naravoslovec Niedige, »v bližini Reggia v Kalabriji, nasproti sicilijanske obale in mesta Messina, so včasih v zraku vidna cela neznana območja s pašnimi čredami, nasadi cipres in gradovi. Po krajšem bivanju v zraku fatamorgane izginejo.

Privide na daleč se pojavijo, če se zgornje plasti ozračja iz nekega razloga izkažejo za posebej redke, na primer, ko tja pride segret zrak. Potem so žarki, ki izhajajo iz zemeljskih predmetov, močneje upognjeni in dosežejo zemeljsko površino, gredo pod velikim kotom do obzorja. Opazovalčevo oko jih projicira v smeri, v katero vstopijo vanj.

Očitno je puščava Sahara kriva za to, da na sredozemski obali opazimo veliko število fatamorgan na dolge razdalje. Vroče zračne mase se dvignejo nad njim, nato pa se odnesejo proti severu in ustvarijo ugodne pogoje za pojav fatamorgan.

Vrhunske fatamorgane opazimo tudi v severnih državah, ko pihajo topli južni vetrovi. Zgornje plasti atmosfere se segrejejo, spodnje plasti pa ohlajajo zaradi prisotnosti velikih mas talečega se ledu in snega.

Včasih opazimo tako neposredno kot obratno sliko predmetov. Slike 25-27 prikazujejo točno takšne pojave, opažene v arktičnih zemljepisnih širinah. Očitno se nad Zemljo izmenjujejo gostejše in bolj redke plasti zraka, ki ukrivljajo svetlobne žarke približno tako, kot je prikazano na sliki 26.

Mirage tretjega razreda - ultra-dolgovidnost - je težko razložiti. Opišimo jih nekaj.

»Na podlagi pričevanj več oseb, ki so vredne zaupanja,« piše K. Flamarion v knjigi »Atmosfera«, »lahko poročam o fatamorgani, ki so jo videli v mestu Verviers (Belgija) junija 1815. Nekega jutra so prebivalci mesta zagledali vojsko na nebu in bilo je tako jasno, da so lahko razbrali obleke topničarjev, top z zlomljenim kolesom, ki je hotel odpasti ... Bilo je jutro 1. bitka pri Waterlooju! Razdalja med Waterloo in Verviers v ravni črti je 105 km.

Obstajajo primeri, ko so fatamorgane opazili na razdalji 800, 1000 ali več kilometrov.

Tukaj je še en neverjeten primer. V noči na 27. marec 1898 je sredi Tihega oceana posadko bremenske ladje Matador prestrašila vizija. Okoli polnoči je posadka približno dve milji (3,2 km) opazila ladjo, ki se je borila s hudo nevihto.

To je bilo še toliko bolj presenetljivo, ker je bila okolica mirna. Ladja je prečkala pot Matadorja in bili so trenutki, ko se je zdelo, da je trčenje ladij neizogibno ... Posadka Matadorja je videla, kako je med enim močnim udarcem vala proti neznani ladji ugasnila luč v kapitanovi kabini, ki je bila ves čas vidna v dveh oknih. Čez nekaj časa je ladja izginila, s seboj pa so odnesli veter in valove.

Zadeva se je kasneje razjasnila. Izkazalo se je, da se je vse to zgodilo z drugo ladjo, ki je bila v času "vizije" od "Matadorja" na razdalji 1700 km.

Na kakšne načine potuje svetloba v atmosferi, da se na tako velikih razdaljah ohranijo jasne slike predmetov? Točnega odgovora na to vprašanje še ni. Obstajajo predlogi o nastanku velikanskih zračnih leč v atmosferi, zamudi sekundarne fatamorgane, t.j. fatamorgane iz fatamorgane. Možno je, da ima tu vlogo ionosfera*, ki odbija le radijske valove, ampak tudi svetlobne valove.

Očitno imajo opisani pojavi enak izvor kot druge fatamorgane, opažene na morjih, imenovane "Leteči Holandec" ali "Fata Morgana", ko mornarji vidijo ladje duhov, ki nato izginejo in vzbujajo strah pri vraževernih ljudeh.

MAVRICA

Mavrica - ta čudovit nebesni pojav - že od nekdaj pritegne pozornost človeka. V starih časih, ko so ljudje še zelo malo vedeli o svetu okoli sebe, je mavrica veljala za "nebeško znamenje". Tako so stari Grki mislili, da je mavrica nasmeh boginje Iride.

Mavrico opazujemo v smeri, ki je nasprotna Soncu, na ozadju deževnih oblakov ali dežja. Večbarvni lok se običajno nahaja na razdalji 1-2 km od opazovalca, včasih ga lahko opazujemo na razdalji 2-3 m na ozadju vodnih kapljic, ki jih tvorijo fontane ali razpršilci vode.

Središče mavrice je na nadaljevanju premice, ki povezuje Sonce in opazovalčevo oko – na protisončni črti. Kot med smerjo glavne mavrice in protisončno črto je 41-42° (slika 28).

V času sončnega vzhoda je antisolarna točka (točka M) na črti obzorja in mavrica izgleda kot polkrog. Ko sonce vzhaja, se antisolarna točka spusti pod obzorje in velikost mavrice se zmanjša. Je le del kroga. Za opazovalca, ki je visoko, denimo na. letala je mavrica videti kot popoln krog z opazovalčevo senco v središču.

Pogosto je sekundarna mavrica, koncentrična s prvo, s kotnim polmerom približno 52 ° in obratno razporeditvijo barv.

Pri višini Sonca 41° glavna mavrica ni več vidna in se nad obzorjem pokaže le del sekundarne mavrice, pri višini Sonca nad 52° pa tudi sekundarna mavrica ni vidna. Zato v srednjih in ekvatorialnih zemljepisnih širinah tega naravnega pojava nikoli ne opazimo blizu poldneva.

Mavrica, tako kot spekter, ima sedem osnovnih barv, ki gladko prehajajo ena v drugo. Oblika loka, svetlost barv, širina trakov so odvisni od velikosti vodnih kapljic in njihovega števila. Velike kapljice ustvarijo ožjo mavrico, z močno izstopajočimi barvami, majhne kapljice ustvarijo lok, ki je zamegljen, zbledel in celo bel. Zato je poleti po nevihti vidna svetla ozka mavrica, med katero padajo velike kapljice.

Prvič je teorijo mavrice leta 1637 podal R. Descartes. Mavrico je razložil kot pojav, povezan z odbojem in lomom svetlobe v dežnih kapljah.

Nastanek barv in njihovo zaporedje je bilo pojasnjeno kasneje, po razkritju kompleksne narave bele svetlobe in njene disperzije v mediju. Uklonsko teorijo mavrice sta razvila Airy in Pertner.

Razmislite o najpreprostejšem primeru: snop vzporednih sončnih žarkov naj pade na kapljico v obliki krogle (slika 29). Žarek, ki pade na površino kapljice v točki A, se lomi znotraj nje v skladu z zakonom o lomu: n 1 sin a \u003d n 2 sin β, kjer je n 1 \u003d 1, n 2 ≈ 1,33 - lomni količniki zraka in voda, a - vpadni kot, β je lomni kot svetlobe.

Znotraj kapljice potuje žarek premočrtno AB. V točki B se žarek delno lomi in delno odbije. Upoštevajte, da manjši kot je vpadni kot v točki B in s tem v točki A, manjša je intenziteta odbitega žarka in večja intenzivnost lomljenega žarka.

Žarek AB po odboju v točki B preide pod kotom β 1 "= β 1 zadene točko C, kjer pride tudi do delnega odboja in delnega loma svetlobe. Lomljeni žarek zapusti kapljico pod kotom y2, odbiti žarek pa lahko gre dalje do točke D itd.. Tako se svetlobni žarek v kapljici večkrat odbije in lomi.Z vsakim odbojem določen del svetlobnih žarkov ugasne in njihova jakost znotraj kapljice se zmanjša.Najmočnejši žarki v zrak vznikne žarek, ki je izšel iz kapljice v točki B. Vendar ga je težko opazovati, saj se izgubi na ozadju močne neposredne sončne svetlobe ... Žarki, lomljeni v točki C, skupaj ustvarijo primarna mavrica na ozadju temnega oblaka, žarki pa se lomijo v točki D

dajejo sekundarno mavrico, ki je, kot izhaja iz povedanega, manj intenzivna od primarne.

Za primer K=1 dobimo Θ = 2 (59°37" - 40°26") + 1 = 137° 30".

Zato je vidni kot mavrice prvega reda:

φ 1 \u003d 180 ° - 137 ° 30 "= 42 ° 30"

Za žarek DE", ki daje mavrico drugega reda, to je v primeru K = 2, imamo:

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

Vidni kot mavrice drugega reda φ 2 = 180° - 234°38" = - 56°38".

Iz tega sledi (to je razvidno tudi iz slike), da v obravnavanem primeru mavrica drugega reda s tal ni vidna. Da bi bila vidna, mora svetloba vstopiti v kapljico od spodaj (slika 30, b).

Pri razmišljanju o nastanku mavrice je treba upoštevati še en pojav - neenakomerno lomljenje svetlobnih valov različnih dolžin, to je svetlobnih žarkov različnih barv. Ta pojav imenujemo disperzija. Zaradi disperzije so lomni koti ϒ in odklonski koti žarkov Θ v kapljici različni za žarke različnih barv. Potek treh žarkov - rdečega, zelenega in vijoličnega - je shematsko prikazan na sliki 30, a za lok prvega reda in na sliki 30, b za lok drugega reda.

Iz slik je razvidno, da je zaporedje barv v teh lokih nasprotno.

Najpogosteje vidimo eno mavrico. Niso neobičajni primeri, ko se na nebu istočasno pojavita dve mavrični črti, ki se nahajata ena nad drugo; opazijo pa zelo redko in še večje število prelivajočih se nebesnih lokov - tri, štiri in celo pet hkrati. Ta zanimiv pojav so Leningrajčani opazili 24. septembra 1948, ko so se popoldne med oblaki nad Nevo pojavile štiri mavrice. Izkazalo se je, da se mavrica lahko pojavi ne le zaradi neposredne sončne svetlobe; pogosto se pojavi v odbitih sončnih žarkih. To je mogoče videti na obali morskih zalivov, velikih rek in jezer. Tri ali štiri takšne mavrice - navadne in odsevne - včasih ustvarijo čudovito sliko. Ker gredo sončni žarki, ki se odbijajo od vodne gladine, od spodaj navzgor, je lahko mavrica, ki nastane v teh žarkih, včasih videti povsem nenavadno.

Ne mislite, da je mavrico mogoče opazovati samo podnevi. To se zgodi ponoči, vendar vedno šibko. Tako mavrico lahko vidite po nočnem dežju, ko luna pogleda izza oblakov.

Nekaj podobnega mavrice lahko dobite v naslednjem poskusu. Vzemite bučko z vodo, jo osvetlite s sončno svetlobo ali svetilko skozi luknjo v beli tabli. Nato bo na plošči jasno vidna mavrica (slika 31, a), kot razhajanja žarkov v primerjavi z začetno smerjo pa bo približno 41-42 ° (slika 31.6). V naravnih razmerah ni zaslona, slika se pojavi na mrežnici očesa, oko pa to sliko projicira na oblake.

Če se mavrica pojavi zvečer pred sončnim zahodom, potem opazimo rdečo mavrico. V zadnjih petih ali desetih minutah pred sončnim zahodom vse barve mavrice, razen rdeče, izginejo, postane zelo svetla in vidna tudi deset minut po sončnem zahodu.

Lep pogled je mavrica na rosi.

Opazujemo ga lahko ob sončnem vzhodu na travi, prekriti z roso. Ta mavrica je oblikovana kot hiperbola.

NIMBS

Ko gledate mavrico na travniku, boste nehote opazili neverjeten neobarvan svetlobni halo - avreol, ki obdaja senco vaše glave. To ni optična prevara ali pojav kontrasta. Ko pade senca na cesto, avreola izgine. Kakšna je razlaga tega zanimivega pojava? Rosne kapljice pri tem zagotovo igrajo pomembno vlogo, saj ko rosa izgine, izgine tudi pojav.

Če želite ugotoviti vzrok pojava, naredite naslednji poskus. Vzemite sferično bučko, napolnjeno z vodo, in jo izpostavite sončni svetlobi. Naj predstavlja kapljico. Za bučko blizu nje položite list papirja, ki bo deloval kot trava. Poglejte bučko pod majhnim kotom glede na smer vpadnih žarkov. Videli ga boste močno osvetljenega z žarki, ki se odbijajo od papirja. Ti žarki gredo skoraj natančno proti sončnim žarkom, ki padajo na bučko. Pomaknite oči nekoliko vstran in svetla osvetlitev bučke ni več vidna.

Tu nimamo opravka z razpršenim, temveč z usmerjenim snopom svetlobe, ki izhaja iz svetle točke na papirju. Žarnica deluje kot leča, ki usmerja svetlobo proti nam.

Snop vzporednih sončnih žarkov po lomu v balonu daje na papirju bolj ali manj fokusirano podobo Sonca v obliki svetle pege. Precej svetlobe, ki jo oddaja pega, pa žarnica ujame in jo po lomu v njej usmeri nazaj proti Soncu, vključno z našimi očmi, saj stojimo s hrbtom proti Soncu. Optične pomanjkljivosti naše leče - bučke dajejo nekaj razpršenega svetlobnega toka, vendar je še vedno glavni tok svetlobe, ki prihaja iz svetle točke na papirju, usmerjen proti Soncu. Toda zakaj svetloba, ki se odbija od travnikov, ni zelena?

Pravzaprav ima rahel zelenkast odtenek, vendar je večinoma bel, podobno kot svetloba, ki se smerno odbija od gladkih pobarvanih površin, kot so odsevi zelene ali rumene table ali vitraža.

Toda kapljice rose niso vedno sferične. Lahko so izkrivljeni. Potem nekateri od njih usmerijo svetlobo vstran, vendar gre mimo oči. Druge kapljice, kot jih na primer prikazuje slika 33, imajo takšno obliko, da se svetloba, ki pada nanje, po enem ali dveh odbojih usmeri nazaj proti Soncu in vstopi v oči opazovalca, ki stoji s hrbtom proti njemu.

Na koncu je treba opozoriti še na eno domiselno razlago tega pojava: samo tisti listi trave, na katere pada direktna sončna svetloba, torej tisti, ki jih ne zakrivajo drugi listi s strani Sonca, odbijajo svetlobo smerno. Če upoštevamo, da listi večine rastlin vedno obrnejo svojo ravnino proti soncu, potem je očitno, da bo takih odsevnih listov precej (slika 33, e). Zato lahko halo opazimo tudi v odsotnosti rose, na površini gladko pokošenega travnika ali stisnjene njive.

Ekologija

V mnogih kulturah obstajajo legende in miti o moči mavrice, ljudje ji posvečajo umetniška dela, glasbo in poezijo.

Psihologi pravijo, da ljudje občudujejo ta naravni pojav, saj je mavrica obljuba svetle, »mavrične« prihodnosti.

Tehnično gledano mavrica nastane, ko svetloba prehaja skozi vodne kapljice v ozračju, lom svetlobe pa vodi do znanega videza ukrivljenega loka različnih barv, ki ga poznamo vsi.

Tu so ta in druga zanimiva dejstva o mavrici:

7 dejstev o mavrici (s fotografijo)

1. Mavrice redko vidimo opoldne.

Najpogosteje se mavrica pojavi zjutraj in zvečer. Da nastane mavrica, mora sončna svetloba zadeti dežno kapljo pod kotom približno 42 stopinj. To se verjetno ne bo zgodilo, ko je Sonce višje od 42 stopinj na nebu.

2. Mavrice se pojavijo tudi ponoči

Mavrice je mogoče videti tudi po temi. Ta pojav imenujemo lunarna mavrica. V tem primeru se svetlobni žarki lomijo z odbojem od Lune in ne neposredno od Sonca.

Praviloma je manj svetla, saj močnejša kot je svetloba, bolj barvita je mavrica.

3. Dve osebi ne moreta videti iste mavrice.

Svetloba, ki se odbije od določenih dežnih kapljic, se za vsakega od nas odbije od drugih kapljic iz popolnoma drugačnega kota. Tako nastane drugačna podoba mavrice.

Ker dve osebi ne moreta biti na istem mestu, ne moreta videti iste mavrice. Še več, tudi vsako naše oko vidi drugačno mavrico.

4. Nikoli ne moremo doseči konca mavrice

Ko pogledamo mavrico, se zdi, kot da se premika z nami. To je zato, ker svetloba, ki ga tvori, to počne z določene razdalje in kota za opazovalca. In ta razdalja bo vedno ostala med nami in mavrico.

5. Ne moremo videti vseh barv mavrice

Mnogi od nas se iz otroštva spomnimo rime, ki vam omogoča, da se spomnite 7 klasičnih barv mavrice (Vsak lovec želi vedeti, kje sedi fazan).

Vsi so rdeči

Hunter - oranžna

Želja - rumena

Veš - zelena

Kje - modro

Sedenje - modro

Fazan - vijoličen

Vendar pa je mavrica dejansko sestavljena iz več kot milijona barv, vključno z barvami, ki jih človeško oko ne vidi.

6. Mavrica je lahko dvojna, trojna in celo štirikratna

Vidimo lahko več kot eno mavrico, če se svetloba odbije znotraj kapljice in se loči na njene sestavne barve. Dvojna mavrica se pojavi, ko se znotraj kapljice zgodi dvakrat, trojna mavrica, ko se zgodi trikrat, itd.

Pri štirikratni mavrici ob vsakem odboju snopa svetloba in s tem mavrica postaneta bolj bleda, zato sta zadnji dve mavrici zelo slabo vidni.

Da bi videli takšno mavrico, mora hkrati sovpadati več dejavnikov, in sicer popolnoma črn oblak in enakomerna porazdelitev velikosti dežnih kapljic ali močan dež.

7. Sami lahko naredite, da mavrica izgine.

Z uporabo polariziranih sončnih očal lahko prenehate videti mavrico. Pokriti so namreč z zelo tanko plastjo molekul, ki so razporejene v navpične vrste, svetloba, ki se odbije od vode, pa je vodoravno polarizirana. Ta pojav si lahko ogledate v videu.