KOMMUNALE AUTONOME BILDUNGSEINRICHTUNG

BELOYARSKY BEZIRK

"ALLGEMEINE BILDENDE SEKUNDARSCHULE (VOLLSTÄNDIGE) SCHULE №2, BELOYARSKY"

Projekt in Nominierung Nr. 2

Projektthema:

« optische Phänomene in der Atmosphäre“

Tarasenko Juri Petrowitsch

Klasse 11a

Wissenschaftlicher Leiter Projekt:

Panchenko-Bondarenko Galina Konstantinowna

Arbeitsplatz

Position

Physik Lehrer

Belojarski

OPTISCHE PHÄNOMENE IN DER ATMOSPHÄRE

Tarasenko Juri Petrowitsch

Chanty-Mansi Autonomer Kreis, Region Tjumen,

Beloyarsky, MOSSh Nr. 2, Klasse 11a

Anmerkung

Die vorgeschlagene Arbeit ist eine vielversprechende Möglichkeit, Lehrkräften dabei zu helfen, die Motivation für das Studium der Physik als allgemeinbildendes Fach zu steigern. Dieses Material führt Sie in kuriose Phänomene des Alltags ein und erklärt deren Natur aus physikalischer Sicht. Das Projekt entwickelte eine Liste mit Fragen, um das Wissen der Schüler zu diesem Thema zu testen. Es wurde eine Umfrage durchgeführt, deren Ergebnisse ebenfalls im Projekt verfügbar sind.

1. Einleitung………..……………………………………………..……….……….4

2. Hauptkörper

2.1 Einführung in die Optik……………………………………..5

2.2 Die Erdatmosphäre als optisches System………………………5

2.3 Farbe des Himmels……………………………………………………...……….6

2.4 Heiligenschein ………………………………………………………………………………7

2.5 Regenbogen…………………………………………………………..….……8

2.6 Gespenster vom Brocken……………………………………..………..….….9

2.7 Irrlichter…………………………………..………….….….10

2.8 Luftspiegelungen. Fata Morgana. Arten von Luftspiegelungen……………..…………..….11

2.9 Polarlichter. Wie Polarlichter entstehen…..……14

2.10 Falsche Sonnen………………………………………………………...15

2.11 Lichtsäule…………………………………………………………...16

2.12 Kronen………………………………………………………………...17

3. Befragung…………………………………………………………………….18

4. Fazit ……………………………………………………………………...19

5. Liste der verwendeten Literatur…………………………………………...20

6. Bewerbung……………………………………………………………………..21

Einführung

Der Zweck davon Forschungsprojekt ist die Betrachtung optischer atmosphärischer Phänomene und ihrer physikalischen Natur. Aufgrund des begrenzten Umfangs der Arbeit beschreibt es nur wenige dieser Phänomene, wie die Erklärung der Farbe des Himmels (ohne die Zeit der Morgen- und Abenddämmerung zu beeinflussen), Regenbogen, Lichthöfe, "falsche Sonnen", Luftspiegelungen und Polarlichter. Diese Phänomene werden in der Arbeit ausführlich beschrieben. Die Phänomene der Erscheinung von Sonnensäulen, Brockengespenstern, Kronen und Wanderlichtern werden weniger detailliert beschrieben.

Die Arbeit enthält methodische Aspekte zu den Einsatzmöglichkeiten des in der Sekundarstufe verwendeten Materials.

Zur besseren Übersichtlichkeit habe ich eine Präsentation mit entwickelt seltene Fotos optische atmosphärische Phänomene, die als Ergänzung zu bestehenden Designarbeiten und zusätzlich zu den bereits darin enthaltenen visuellen Elementen verwendet werden können.

Ein großes Plus der Arbeit ist meiner Meinung nach nicht nur ihre wissenschaftliche Ausrichtung, sondern auch eine klar zum Ausdruck gebrachte ästhetische Ausrichtung. Ich hoffe, Sie haben genauso viel Spaß beim Lesen des Entwurfs wie ich beim Zusammenstellen.

Ziel des Projekts:

Machen Sie die Schüler mit optischen Phänomenen in der Atmosphäre vertraut

Literatur für dieses Projekt auswählen

Informationen über optische Phänomene in der Atmosphäre systematisieren

Führen Sie eine Umfrage unter Schülern der 10. Klasse durch

Lernenden vertraut machen Projektarbeit.

Einführung in die Optik

Die meisten von den aufgeführten Arten Optik, wie physikalisches Phänomen, stehen unserer Beobachtung nur bei Verwendung spezieller technischer Einrichtungen zur Verfügung. Dies können Laseranlagen, Röntgenstrahler, Radioteleskope, Plasmageneratoren und viele andere sein. Aber die zugänglichsten und gleichzeitig farbenprächtigsten optischen Phänomene sind atmosphärische. Sie sind riesig und das Produkt der Wechselwirkung von Licht und der Atmosphäre der Erde.

Die Erdatmosphäre als optisches System

Für Lichtstrahlen, die von der Sonne oder anderen kommen himmlische Körper, Erdatmosphäre ist eine Art optisches System mit ständig wechselnden Parametern. Da es ihnen im Weg steht, reflektiert es einen Teil des Lichts, streut es, leitet es durch die gesamte Dicke der Atmosphäre, sorgt für eine Beleuchtung der Erdoberfläche, zerlegt es unter bestimmten Bedingungen in Bestandteile und biegt den Weg der Strahlen, wodurch es verursacht wird verschiedene atmosphärische Phänomene. Die ungewöhnlichsten Farben sind Sonnenuntergang, Regenbogen, Nordlicht, Luftspiegelung, Sonnen- und Mondschein.

Wissenschaften, die sich mit der Erforschung von Lichtphänomenen in der Atmosphäre befassen

1. Meteorologische Optik- studiert die Atmosphäre

mit dem Wetter verbundene Phänomene (Phänomene der Farbe des Himmels und seiner Farbe,

Polarisierung des Firmaments, die Phänomene einer Fata Morgana und unregelmäßig

Lichtbrechung und -reflexion in der Atmosphäre, das Funkeln von Sternen,

Regenbogen, Kreise und Kronen um die Leuchten).

2. Astronomie- studiert das Phänomen der Lichtbrechung im Detail

(Lichtbrechung in der Atmosphäre).

3. atmosphärische Elektrizität- Recherche betreiben

atmosphärische Phänomene elektrischen Ursprungs (Blitze,

Brände von St. Elmo usw.).

4. atmosphärische Optik– untersucht die Umwandlung von Sonnenenergie

und Wärmestrahlung die Atmosphäre selbst und die zugrunde liegenden

Oberflächen.

Himmel Farbe

Das Phänomen der Blaufärbung des Himmels am Tage beruht ausschließlich auf der Lichtstreuung durch diese kleine Partikel, die nicht nur in den unteren, sondern auch in relativ hohen Schichten der Atmosphäre ständig in mehr als ausreichender Menge in Schwebe sind. Lord Rayleigh (Rayleigh) hat theoretisch bewiesen, dass solche Partikel bei ausreichend kleinen Größen die Eigenschaft haben, nur kurzwellige Strahlen zu reflektieren, d.h. blaue, blaue, violette Strahlen . Um einige der Phänomene der subatomaren Welt zu verstehen, ist es hilfreich, sich Elektronen vorzustellen, die an starren Federn an Kernen befestigt sind. Die Reaktion eines Elektrons auf einen Stoß elektrisches Feld einer Lichtwelle hängt davon ab, wie die Frequenz der Welle mit den Eigenfrequenzen dieser imaginären Quelle korreliert. Berechnungen zeigen, dass je kürzer die Wellenlänge des Lichts ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass es mit den natürlichen Anregungsfrequenzen von Elektronen in Resonanz gerät und desto häufiger werden die Elektronen Photonen der entsprechenden Frequenz absorbieren und wieder emittieren. Eine Folge des gleichen Effekts der Wechselwirkung von Licht mit Atomen ist die Lichtstreuung im Medium. Licht, das nicht mit Atomen interagiert hat, erreicht uns direkt. Wenn wir also nicht auf eine Lichtquelle schauen, sondern auf das Streulicht dieser Quelle, beobachten wir darin das Vorherrschen kurzer Wellen des blauen Teils des Spektrums.

Deshalb sieht der Himmel blau und die Sonne gelblich aus! Wenn wir von der Sonne weg in den Himmel schauen, sehen Sie zerstreut Sonnenlicht, wo kurze Wellen des blauen Teils des Spektrums vorherrschen. Wenn Sie direkt in die Sonne schauen, beobachten Sie das Spektrum ihrer Strahlung, aus der durch Streuung an Luftatomen ein Teil der blauen Strahlen entfernt wurde, und zwar zunächst weißes Spektrum Die Sonne verfärbt sich beim Durchgang durch die Atmosphäre gelb-rot

Heiligenschein

Heiligenschein(aus dem Griechischen - „Kreis“, „Scheibe“; auch Aura, Heiligenschein, Heiligenschein) - dies ist das Phänomen der Brechung und Reflexion von Licht in den Eiskristallen der Wolken der oberen Ebene; sind helle oder schillernde Kreise um die Sonne oder den Mond, die durch einen dunklen Spalt von der Leuchte getrennt sind. Halos werden oft vor Zyklonen beobachtet (in Cirrostratus-Wolken in einer Höhe von 5-10 km ihrer Warmfront) und können daher als Zeichen ihrer Annäherung dienen. Manchmal sind auch Mondhalos zu beobachten. Bei einer anderen Art von Prismen ist die Höhe im Vergleich zum Querschnitt sehr klein; dann werden sechsseitige flache Platten erhalten. Schließlich nehmen Eiskristalle manchmal die Form eines Prismas an, dessen Querschnitt ein sechszackiger Stern ist.

Ein gewöhnlicher Kreis oder ein kleiner Halo ist ein leuchtender Kreis (Abb. 2), der die Leuchte umgibt, sein Radius beträgt etwa 22 °; es ist rötlich gefärbt Innerhalb, dann ist Gelb schwach sichtbar, dann wird die Farbe weiß und verschmilzt allmählich mit dem allgemeinen Blauton des Himmels. Der Raum innerhalb des Kreises erscheint vergleichsweise dunkel; die innere Grenze des Kreises ist scharf begrenzt. Dieser Kreis entsteht durch Lichtbrechung in Eisnadeln, die an verschiedenen Stellen in der Luft getragen werden. Der Winkel der geringsten Ablenkung von Strahlen in einem Eisprisma beträgt ungefähr 22°, daher sollten alle Strahlen, die durch die Kristalle hindurchgegangen sind, dem Betrachter von der Lichtquelle abgelenkt erscheinen wenigstens bei 22°; daher die Dunkelheit Innenraum. Die rote Farbe wird als die am wenigsten gebrochene auch am wenigsten von der Leuchte abweichend erscheinen; es folgt gelb; der Rest der Strahlen, die sich miteinander vermischen, wird den Eindruck erwecken weiße Farbe.

Regenbogen

Ein Regenbogen ist ein optisches Phänomen, das in der Atmosphäre auftritt und die Form eines mehrfarbigen Bogens am Himmelsgewölbe hat. Es wird in solchen Fällen beobachtet, wenn die Sonnenstrahlen den Regenvorhang beleuchten, der sich auf befindet gegenüber der Sonne Seite des Himmels. Der Mittelpunkt des Regenbogenbogens geht in Richtung der Geraden hindurch Sonnenscheibe(auch wenn es durch Wolken vor der Beobachtung verborgen ist) und dem Auge des Beobachters, d.h. an einem Punkt gegenüber der Sonne. Der Bogen des Regenbogens ist Teil eines um diesen Punkt umschriebenen Kreises mit einem Radius von 42 ° 30 "(in Winkelmessung).

Der Beobachter kann manchmal mehrere Regenbogen gleichzeitig sehen - den Haupt-, den Neben- und den Nebenregenbogen. Der Hauptregenbogen ist ein farbiger Bogen auf den Tropfen eines zurückweichenden Regenschleiers und erscheint immer von der Seite des Himmels, die der Sonne gegenüberliegt. Wenn die Sonne am Horizont steht, beträgt die Höhe des oberen Randes des Hauptregenbogens im Winkelmaß 42 ° 30. Wenn die Sonne über dem Horizont aufgeht sichtbarer Teil der Regenbogen geht unter. Wenn die Sonne eine Höhe von 42 ° 30 "erreicht, wird der Regenbogen für den Beobachter auf der Erdoberfläche nicht sichtbar sein, aber wenn man im Moment seines Verschwindens auf den Turm oder Mast des Schiffes klettert, dann kann der Regenbogen sein wieder gesehen.

Der Regenbogen kann als gesehen werden großes Rad, die wie eine Achse auf eine imaginäre Gerade gelegt wird, die durch die Sonne und den Beobachter verläuft.

Die Position des Regenbogens in Bezug auf die umgebende Landschaft hängt von der Position des Beobachters in Bezug auf die Sonne ab, und die Winkelabmessungen des Regenbogens werden durch die Höhe der Sonne über dem Horizont bestimmt. Der Beobachter ist die Spitze des Kegels, dessen Achse entlang der Linie gerichtet ist, die den Beobachter mit der Sonne verbindet. Der Regenbogen ist der Teil des Umfangs der Basis dieses Kegels über dem Horizont. Wenn sich der Beobachter bewegt, bewegt sich der angegebene Kegel und damit der Regenbogen entsprechend.

Hier sind zwei Erklärungen erforderlich. Erstens, wenn wir von einer geraden Linie sprechen, die den Beobachter mit der Sonne verbindet, meinen wir nicht die wahre, sondern die beobachtete Richtung zur Sonne. Sie unterscheidet sich von der echten durch den Brechungswinkel.

Zweitens, wenn wir von einem Regenbogen über dem Horizont sprechen, meinen wir einen relativ weit entfernten Regenbogen – wenn der Regenvorhang mehrere Kilometer von uns entfernt ist.

Gespenster vom Brocken

Wenn in einigen Regionen der Erde der Schatten eines Beobachters auf einem Hügel bei Sonnenauf- oder -untergang hinter ihm auf Wolken fällt, die sich in geringer Entfernung befinden, markante Wirkung: Der Schatten nimmt kolossale Ausmaße an. Dies liegt an der Reflexion und Brechung des Lichts durch kleinste Wassertröpfchen im Nebel. Das beschriebene Phänomen wird nach dem Gipfel im Harz in Deutschland als „Gespenst vom Brocken“ bezeichnet.

Irrlichter

Ein schwaches Leuchten von bläulicher oder grünlicher Farbe, das manchmal in Sümpfen, Friedhöfen und Krypten beobachtet wird. Sie erscheinen oft als ruhig brennende, nicht erhitzende Kerzenflamme, die etwa 30 cm über dem Boden angehoben wird und für einen Moment über dem Objekt schwebt. Das Licht scheint völlig schwer fassbar zu sein, und wenn sich der Betrachter nähert, scheint es sich an einen anderen Ort zu bewegen. Ursache für dieses Phänomen ist die Zersetzung organischer Reststoffe und die Selbstentzündung von Sumpfgas Methan (CH 4) oder Phosphin (PH 3). Wanderlichter haben andere Form manchmal sogar kugelförmig.

Luftspiegelungen

Mirage ist ein atmosphärisches Phänomen, durch das unter Umständen Objekte in jedem Bereich sichtbar gemacht werden, dessen tatsächlicher Standort weit vom Ort ihrer Beobachtung durch den Betrachter entfernt ist. Sie wird dadurch erklärt, dass Strahlen an der Grenze zweier Luftschichten Totalreflexion aufweisen verschiedene Temperaturen, wenn der Lichtstrahl mit sehr starker Neigung auf die Begrenzungsebene fällt.

Befindet sich der Betrachter und ein entfernter Gegenstand an nur wenig erhöhten Stellen und liegt dazwischen ein von der Sonne stark erhitzter Sandboden, der seine Wärme an die nächstliegenden Luftschichten abgibt und diese dadurch stärker erwärmt als die darüber liegenden, sieht der Betrachter das Objekt in seiner tatsächlichen Position durch Strahlen, direkt vom Objekt auf es zugehend, und zweitens in einer umgekehrten Position mit Hilfe von Strahlen, die zuerst vom Objekt nach unten kommen, dann beim Auftreffen auf wärmere und daher seltenere Luftschichten, die reflektiert werden und zum Auge des Betrachters gelangen, der das Objekt so sieht, als würde es sich im Wasser spiegeln. Diese Erklärung wurde von Monge in "M é moires de l" Institut d "Egypte" gegeben. Befindet sich eine stark erhitzte warme Schicht nicht unten, sondern oben auf dem Beobachter und dem beobachteten Objekt, die sich in einer dichteren kalten Schicht befinden, kann es ebenfalls zu einem Luftspiegelungsphänomen kommen, jedoch nur nach oben.

So sind beispielsweise Schiffe, Türme, Burgen etc., in umgekehrter Form über dem Horizont betrachtet, Abbilder von realen Objekten.

An manchen Orten, in Neapel, Reggio, an der Küste der Meerenge von Sizilien, auf großen Sandebenen (morgens, wenn die unteren Luftschichten noch kälter sind als die oberen, bereits von der Sonne erwärmt), in Persien , Turkestan, Ägypten, wird dieses Phänomen oft beobachtet, genanntFata Morgana .

Fata Morgana

Fata Morgana - ein seltenes komplexes optisches Phänomen inAtmosphäre, bestehend aus mehreren FormenLuftspiegelungen, in denen entfernte Objekte wiederholt und mit verschiedenen Verzerrungen gesehen werden.

Fata Morgana tritt auf, wenn sich in den unteren Schichten der Atmosphäre mehrere abwechselnde Luftschichten unterschiedlicher Dichte bilden (normalerweise aufgrund von Temperaturunterschieden), die Spiegelreflexionen abgeben können. Als Ergebnis der Reflexion sowie der Brechung von Strahlen in der Realität bestehende Einrichtungen Sie geben mehrere verzerrte Bilder am Horizont oder darüber wieder, die sich teilweise überlagern und sich schnell in der Zeit ändern, was ein bizarres Bild der Fata Morgana ergibt.

Erklärung der unteren ("See") Fata Morgana

Wenn die Luft an der Erdoberfläche sehr heiß ist und daher ihre Dichte relativ gering ist, ist der Brechungsindex an der Oberfläche geringer als in höheren Luftschichten. Gemäß der aufgestellten Regel werden dabei Lichtstrahlen in der Nähe der Erdoberfläche so gebogen, dass ihre Flugbahn konvex nach unten verläuft.

Der Beobachter sieht den entsprechenden Himmelsausschnitt nicht über dem Horizont, sondern darunter. Es wird ihm scheinen, als würde er Wasser sehen, obwohl er tatsächlich ein Bild eines blauen Himmels vor sich hat.

Stellen wir uns vor, dass sich in Horizontnähe Hügel, Palmen oder andere Objekte befinden, dann sieht der Betrachter diese aufgrund der starken Krümmung der Strahlen auf dem Kopf und nimmt sie als Spiegelung der entsprechenden Objekte in nicht vorhandenem Wasser wahr. Es gibt also eine Illusion, die ein „See“-Trugbild ist.

P hohe überlegene Luftspiegelungen

Es ist davon auszugehen, dass die Luft an der Erd- oder Wasseroberfläche nicht erwärmt, sondern im Gegenteil gegenüber höheren Luftschichten merklich abgekühlt wird. Lichtstrahlen werden im betrachteten Fall so gebogen, dass ihre Flugbahn konvex nach oben verläuft. Daher kann der Beobachter jetzt Objekte sehen, die ihm hinter dem Horizont verborgen sind, und er wird sie oben sehen, als ob sie über der Horizontlinie hängen würden. Daher werden solche Trugbilder als überlegen bezeichnet.

Eine überlegene Fata Morgana kann sowohl aufrechte als auch umgekehrte Bilder erzeugen. Ein direktes Bild entsteht, wenn der Brechungsindex von Luft relativ langsam mit der Höhe abnimmt. Bei einer schnellen Abnahme des Brechungsindex entsteht ein umgekehrtes Bild.

Doppelte und dreifache Luftspiegelungen

Wenn sich der Brechungsindex von Luft zuerst schnell und dann langsam ändert, werden die Strahlen in Bereich 1 schneller gebeugt als in Bereich 2. Als Ergebnis erscheinen zwei Bilder. Lichtstrahlen, die sich innerhalb des Luftbereichs 1 ausbreiten, bilden ein invertiertes Bild des Objekts. Strahlen, die sich hauptsächlich innerhalb des Bereichs 2 ausbreiten, werden weniger gekrümmt und bilden ein gerades Bild.

Um zu verstehen, wie eine dreifache Fata Morgana erscheint, muss man sich drei aufeinanderfolgende Luftregionen vorstellen: die erste (nahe der Oberfläche), wo der Brechungsindex langsam mit der Höhe abnimmt, die nächste, wo der Brechungsindex schnell abnimmt, und die dritte Region, wo die Brechungsindex nimmt langsam wieder ab.

Fata Morgana des ultralangen Sehens

Die Natur dieser Trugbilder ist am wenigsten erforscht. Es ist klar, dass die Atmosphäre transparent sein muss, frei von Wasserdampf und Verschmutzung. Aber das ist nicht genug. In einiger Höhe über dem Boden sollte sich eine stabile Schicht gekühlter Luft bilden. Unter und über dieser Schicht sollte die Luft wärmer sein. Ein Lichtstrahl, der in eine dichte, kalte Luftschicht eingefallen ist, wird sozusagen darin „eingeschlossen“ und breitet sich darin wie eine Art Lichtleiter aus. Die Flugbahn des Strahls muss die ganze Zeit in Richtung der weniger dichten Bereiche der Luft konvex sein.

Chronomiragen

Chronomirages sind mysteriöse Phänomene, die nicht empfangen wurden wissenschaftliche Erklärung. Keiner bekannte Gesetze Physiker können nicht erklären, warum Luftspiegelungen Ereignisse widerspiegeln können, die in einiger Entfernung stattfinden, nicht nur im Raum, sondern auch in der Zeit. Besonders berühmt waren die Luftspiegelungen von Schlachten und Schlachten, die einst auf der Erde stattfanden. Im November 1956 übernachteten mehrere Touristen in den Bergen Schottlands. Gegen drei Uhr morgens wachten sie von einem seltsamen Geräusch auf, schauten aus dem Zelt und sahen Dutzende schottischer Bogenschützen in alten Militäruniformen, die schießend durch ein felsiges Feld flohen! Dann verschwand die Vision, ohne Spuren zu hinterlassen, aber einen Tag später geschah es erneut. Die schottischen Bogenschützen, alle verwundet, stapften über das Feld und stolperten über die Steine.

Einer Theorie zufolge mit einem besonderen Zusammenfluss natürliche Faktoren visuelle Informationen werden in Zeit und Raum eingeprägt. Und mit dem Zusammentreffen bestimmter Atmosphären, Wetter usw. Bedingungen wird es für externe Beobachter wieder sichtbar.

Luftspiegelungen - Verfolger

Eine Klasse von Phänomenen, die auch nicht erhalten wurden wissenschaftliche Begründung. Darunter sind Luftspiegelungen, die nach ihrem Verschwinden materielle Spuren hinterlassen. Es ist bekannt, dass im März 1997 in England frische reife Nüsse vom Himmel fielen. Bringen Sie mehrere Erklärungen für die Art des Auftretens dieser Spuren vor.

Erstens stehen diese Spuren nicht in direktem Zusammenhang mit der Fata Morgana. „Danach“ bedeutet nicht „deswegen“. Am schwierigsten ist es, die allgemeine Zuverlässigkeit der Tatsachen solcher Phänomene festzustellen.

Eine andere Erklärung ist, dass der Unterschied in den Temperaturschichten zur Bildung eines Wirbeleffekts führt, der verschiedene Abfälle in die Atmosphäre saugt. Die Bewegung von Luftströmungen liefert "absorbiert" in den Bereich der Fata Morgana-Bildung. Nach dem Temperaturausgleich verschwindet das "Himmelsbild" und die Trümmer fallen zu Boden.

Polarlichter

Aurora - Leuchten (Lumineszenz) der oberen Schichten der Atmosphäre von Planeten mit einer Magnetosphäre aufgrund ihrer Wechselwirkung mit geladenen Teilchen Sonnenwind. In den meisten Fällen haben Polarlichter eine grüne oder blaugrüne Farbe mit gelegentlichen Flecken oder Rändern in Rosa oder Rot.

Auroras werden in zwei Hauptformen beobachtet - in Form von Bändern und in Form von wolkenartigen Flecken. Wenn die Ausstrahlung intensiv ist, nimmt sie die Form von Bändern an. Wenn es an Intensität verliert, verwandelt es sich in Flecken. Viele Bänder verschwinden jedoch, bevor sie zu Flecken werden. Die Bänder scheinen im dunklen Raum des Himmels zu hängen und ähneln einem riesigen Vorhang oder Vorhang, der sich normalerweise über Tausende von Kilometern von Ost nach West erstreckt. Die Höhe dieses Vorhangs beträgt mehrere hundert Kilometer, die Dicke überschreitet nicht mehrere hundert Meter und ist so zart und transparent, dass Sterne durch ihn hindurch gesehen werden können.

Es gibt vier Arten von Polarlichtern

Gleichmäßiger Lichtbogen - der Leuchtstreifen hat die einfachste, ruhige Form. Es ist von unten heller und verschwindet allmählich nach oben vor dem Hintergrund des Himmelsglühens;

strahlender Bogen - das Band wird etwas aktiver und beweglicher, es bildet kleine Falten und Bäche;

strahlendes Band - mit zunehmender Aktivität werden kleinere Falten von größeren überlagert;

Oft gibt es Polarlichter anderer Art. Sie erfassen die gesamte Polarregion und sind sehr intensiv. Sie treten während einer Erhöhung auf Sonnenaktivität. Diese Lichter erscheinen als weißlich-grüne Kappe. Solche Lichter werden genanntAufregung.

Wie entstehen Polarlichter?

Die Erde ist ein riesiger Magnet Südpol die sich in der Nähe des Nordens befindet geografischer Pol, und der nördliche liegt in der Nähe des südlichen. Die Kraftlinien des Erdmagnetfeldes, sogenannte geomagnetische Linien, kommen aus dem Bereich, der an den magnetischen Nordpol der Erde angrenzt, überdeckt Erde und betrete es in der Region des Südens magnetischer Pol, die ein Torusgitter um die Erde bilden.

Es wurde lange angenommen, dass der Ort des Magneten Kraftlinien etwa symmetrisch Erdachse. Inzwischen ist klar, dass der sogenannte „Sonnenwind“ – ein von der Sonne ausgesandter Strom aus Protonen und Elektronen – aus einer Höhe von etwa 20.000 km auf die geomagnetische Hülle der Erde trifft, sie von der Sonne wegzieht, eine Art magnetischen "Schwanz" in der Nähe der Erde bilden.

falsche Sonnen

Nebensonnenkreis (oder Kreis falscher Sonnen) - ein weißer Ring, der am Zenitpunkt zentriert ist und parallel zum Horizont durch die Sonne verläuft. Es entsteht durch die Reflexion des Sonnenlichts an den Rändern der Oberflächen von Eiskristallen. Sind die Kristalle ausreichend gleichmäßig in der Luft verteilt, wird ein Vollkreis sichtbar. Nebensonnen oder falsche Sonnen sind hell leuchtende Punkte, die der Sonne ähneln und sich an den Schnittpunkten des Nebensonnenkreises mit dem Heiligenschein bilden und Winkelradien von 22, 46 und 90 Grad haben. Das am häufigsten gebildete und hellste Nebenschar bildet sich am Schnittpunkt mit einem 22-Grad-Halo, der normalerweise in fast allen Farben des Regenbogens gefärbt ist. Falsche Sonnen an Schnittpunkten mit 46- und 90-Grad-Halos werden viel seltener beobachtet.

Lichtmast

Eine Licht- oder Solarsäule ist ein vertikaler Lichtstreifen, der sich bei Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang von der Sonne aus erstreckt. Das Phänomen wird durch sechseckige flache oder säulenförmige Eiskristalle verursacht. In der Luft schwebende flache Kristalle verursachen Sonnensäulen, wenn die Sonne in einer Höhe von 6 Grad über dem Horizont steht, oder dahinter säulenförmig - wenn die Sonne in einer Höhe von 20 Grad über dem Horizont steht. Kristalle neigen dazu, eine horizontale Position einzunehmen, wenn sie in die Luft fallen, und die Form der Lichtsäule hängt von ihrer relativen Position ab.

Kronen

Halos sollten von Kronen unterschieden werden. Letztere haben eine kleinere Winkelgröße (sie ist umgekehrt proportional zu den Durchmessern der Tröpfchen in der Wolke, sodass sie zur Bestimmung der Größe der Tröpfchen in den Wolken verwendet werden kann) und werden durch die Beugung der Streuung der Strahlen erklärt Lichtquelle durch Wassertröpfchen, die eine Wolke oder einen Nebel bilden. Kronenphänomene treten in dünnen Wasserwolken auf, die aus kleinen homogenen Tropfen (normalerweise Altocumuluswolken) bestehen und die Scheibe des Sterns aufgrund von Beugung bedecken. Kronen erscheinen auch im Nebel in der Nähe von künstlichen Lichtquellen. Der wichtigste und oft einzige Teil der Krone ist ein Lichtkreis mit kleinem Radius, der die Scheibe der Leuchte eng umgibt (bzw künstliche Quelle Sweta). Der Kreis ist meist bläulich gefärbt und nur am äußeren Rand rötlich. Es wird auch Halo oder Krone genannt. Es kann von einem oder mehreren zusätzlichen Ringen derselben, aber helleren Farbe umgeben sein, die nicht an den Kreis und aneinander angrenzen. Halo-Radius 1-5°. Sie ist umgekehrt proportional zu den Durchmessern der Tröpfchen in der Wolke, kann also zur Bestimmung der Größe der Tröpfchen in der Wolke herangezogen werden, in anderen Fällen sind außen mindestens zwei konzentrische Ringe mit größerem Durchmesser, sehr schwach gefärbt, sichtbar der Heiligenschein. Dieses Phänomen wird von schillernden Wolken begleitet. Manchmal werden die Ränder sehr hoher Wolken eingefärbt helle Farben.

Fragebogen

Wie entsteht ein Regenbogen?

Was beeinflusst die Farbe des Himmels?

Ist es möglich, optische Phänomene unter Laborbedingungen zu wiederholen?

Was erklärt die Ablenkung eines Strahls in der Atmosphäre?

Wie viele Farben hat Licht?

Warum ist Luft transparent?

Welche Farbe hat der Weltraum?

Kann man auf einem Pferd über den Regenbogen rennen?

Ist die Fata Morgana eine Realität oder eine optische Täuschung?

Fazit

körperliche Natur Licht interessiert die Menschen seit jeher. Viele hervorragende Wissenschaftler haben während der gesamten Entwicklung des wissenschaftlichen Denkens darum gekämpft, dieses Problem zu lösen. Im Laufe der Zeit wird die Komplexität des Gewöhnlichen weißer Strahl, und seine Fähigkeit, sein Verhalten abhängig von zu ändern Umfeld, und seine Fähigkeit, Zeichen zu zeigen, die sowohl materiellen Elementen als auch der Natur innewohnen elektromagnetische Strahlung. Der Lichtstrahl, der verschiedenen technischen Einflüssen ausgesetzt war, begann seinen Einsatz in Wissenschaft und Technik im Bereich vom Schneidwerkzeug, das das gewünschte Teil auf den Mikrometer genau bearbeiten kann, bis hin zum schwerelosen Informationsübertragungskanal mit praktisch unerschöpflichen Möglichkeiten.

Aber vor der Gründung moderner Looküber die Natur des Lichts und der Lichtstrahl seine Anwendung im menschlichen Leben gefunden hat, wurden viele optische Phänomene, die überall in der Erdatmosphäre auftreten, vom bekannten Regenbogen bis zu komplexen, periodischen Luftspiegelungen, identifiziert, beschrieben, wissenschaftlich belegt und experimentell bestätigt. Aber trotzdem hat und zieht das bizarre Lichtspiel schon immer einen Menschen an. Weder die Betrachtung des Winterscheins, noch des strahlenden Sonnenuntergangs, noch des weiten, halben Himmelsstreifens lässt irgendjemanden gleichgültig. Nordlichter, kein bescheidener Mondpfad auf der Wasseroberfläche. Ein Lichtstrahl, der die Atmosphäre unseres Planeten durchdringt, beleuchtet ihn nicht nur, sondern verleiht ihm auch ein einzigartiges Aussehen und macht ihn schön.

Natürlich treten in der Atmosphäre unseres Planeten viel mehr optische Phänomene auf, als in dieser Hausarbeit betrachtet werden. Unter ihnen gibt es sowohl uns bekannte und von Wissenschaftlern gelöste als auch solche, die noch auf ihre Entdecker warten. Und wir können nur hoffen, dass wir im Laufe der Zeit immer mehr neue Entdeckungen auf dem Gebiet optischer atmosphärischer Phänomene erleben werden, die die Vielseitigkeit eines gewöhnlichen Lichtstrahls zeigen.

Literaturverzeichnis

Gershenzon E.M., Malov N.N., Mansurov A.N. "Brunnen Allgemeine Physik»

Korolev F.A. "Physikkurs" M., "Aufklärung" 1988

Internet-Ressourcen.

Anhang

Himmel Farbe

Die Struktur des Regenbogens

Gespenster vom Brocken

Irrlichter

Fata Morgana

Chronomiragen

Polarlichter

Wie entstehen Polarlichter?

falsche Sonnen

Leuchtende Säulen

Luftspiegelungen, flackernde Gestalten in der Luft, haben die Menschen seit jeher beunruhigt und entsetzt. Heutzutage haben Wissenschaftler viele Geheimnisse der Natur gelüftet, einschließlich optischer Phänomene. Sie sind nicht überrascht von natürlichen Geheimnissen, deren Essenz seit langem erforscht ist. In der High School werden optische Phänomene heute in der 8. Klasse in Physik unterrichtet, damit jeder Schüler ihre Natur verstehen kann.

Grundlegendes Konzept

Wissenschaftler der Antike glaubten, dass das menschliche Auge durch die Palpation von Objekten mit den dünnsten Tentakeln sieht. Optik war damals die Lehre vom Sehen.

Im Mittelalter beschäftigte sich die Optik mit dem Licht und seiner Essenz.

Die Optik ist heute ein Teilbereich der Physik, der die Ausbreitung von Licht durch verschiedene Medien und seine Wechselwirkung mit anderen Stoffen untersucht. Alle Fragen rund um das Sehen werden von der physiologischen Optik untersucht.

Optische Phänomene sind Manifestationen verschiedener Wirkungen, die von Lichtstrahlen ausgeführt werden. Sie werden von atmosphärischer Optik untersucht.

Ungewöhnliche Prozesse in der Atmosphäre

Der Planet Erde umgibt Gashülle Atmosphäre genannt. Seine Dicke beträgt Hunderte von Kilometern. Näher an der Erde ist die Atmosphäre dichter und wird nach oben hin dünner. Physikalische Eigenschaften atmosphärische Hüllen verändern sich ständig, die Schichten werden gemischt. Temperaturen ändern. Dichte, Transparenzgrad werden verschoben.

Von der Sonne und anderen Himmelskörpern gehen Lichtstrahlen zur Erde. Sie durchqueren die Erdatmosphäre, die ihnen als spezifisches optisches System dient, und verändern ihre Eigenschaften. reflektieren, streuen, durch die Atmosphäre gehen, die Erde erleuchten. Unter bestimmten Bedingungen wird der Strahlengang gebogen, sodass verschiedene Phänomene auftreten. Physiker betrachten die originellsten optischen Phänomene:

• der Sonnenuntergang der Sonne;
• das Erscheinen eines Regenbogens;
• Nordlichter;
• Fata Morgana;
• Heiligenschein.

Betrachten wir sie genauer.

Halo um die Sonne

Das griechische Wort „halo“ bedeutet „Kreis“. Welches optische Phänomen liegt ihr zugrunde?

Halo ist ein Prozess der Brechung und Reflexion von Strahlen, der in Wolkenkristallen hoch in der Atmosphäre auftritt. Das Phänomen sieht aus wie leuchtende Strahlen in der Nähe der Sonne, begrenzt durch ein dunkles Intervall. Normalerweise bilden sich Halos vor Wirbelstürmen und können deren Vorläufer sein.

Wassertropfen gefrieren in der Luft und nehmen die richtige prismatische Form mit sechs Seiten an. Jeder kennt die Eiszapfen, die unten erscheinen atmosphärische Schichten. Oben fallen solche Eisnadeln frei in vertikaler Richtung. Kristalline Eisschollen wirbeln, sinken zu Boden, während sie eine parallele Anordnung in Bezug auf den Boden haben. Eine Person lenkt das Sehen durch Kristalle, die als Linsen wirken und Licht brechen.

Andere Prismen sind flach oder sehen aus wie Sterne mit sechs Strahlen. Lichtstrahlen, die auf Kristalle fallen, unterliegen möglicherweise keiner Brechung oder einer Reihe anderer Prozesse. Es kommt selten vor, dass alle Prozesse deutlich sichtbar sind, meist tritt der eine oder andere Teil des Phänomens deutlicher hervor, während andere schlecht dargestellt werden.

Der kleine Halo ist ein Kreis um die Sonne mit einem Radius von etwa 22 Grad. Die Farbe des Kreises wird von innen rötlich, geht dann in gelb über, weiß und mischt sich mit blauer Himmel. Der innere Bereich des Kreises ist dunkel. Es entsteht durch Lichtbrechung in durch die Luft fliegenden Eisnadeln. Die Strahlen in den Prismen werden in einem Winkel von 22 Grad abgelenkt, sodass diejenigen, die die Kristalle passiert haben, dem Betrachter um 22 Grad abgelenkt erscheinen. Daher erscheint es dunkel.

Rot wird weniger gebrochen und zeigt die geringste Abweichung von der Sonne. Als nächstes kommt Gelb. Die anderen Strahlen werden gemischt und erscheinen dem Auge weiß.

Es gibt einen Halo mit einem Winkel von 46 Grad, er befindet sich um einen Halo von 22 Grad. Seine innere Region auch rötlich, weil das Licht in um 90 Grad zur Sonne gedrehten Eisnadeln gebrochen wird.

Bekannt ist auch der 90-Grad-Halo, er leuchtet schwach, hat fast keine Farbe oder ist außen rot gefärbt. Wissenschaftler haben diese Art noch nicht vollständig untersucht.

Halo um den Mond und andere Ansichten

Dieses optische Phänomen ist oft zu sehen, wenn leichte Wolken und viele kleine kristalline Eisschollen am Himmel sind. Jeder dieser Kristalle ist eine Art Prisma. Grundsätzlich ist ihre Form längliche Sechsecke. Licht tritt in den vorderen kristallinen Bereich ein und tritt dort aus gegenüberliegender Teil um 22 Grad gebrochen.

BEIM Winterzeit In der Nähe der Straßenlaternen ist ein Heiligenschein in der kalten Luft zu sehen. Es erscheint aufgrund des Lichts der Laterne.

Um die Sonne herum kann sich auch in frostiger Schneeluft ein Halo bilden. Schneeflocken liegen in der Luft, Licht dringt durch die Wolken. Bei Sonnenuntergang am Abend wird dieses Licht rot. In vergangenen Jahrhunderten waren abergläubische Menschen von solchen Phänomenen entsetzt.

Der Halo kann als regenbogenfarbener Kreis um die Sonne erscheinen. Es scheint, als gäbe es viele Kristalle mit sechs Gesichtern in der Atmosphäre, aber sie reflektieren nicht, sondern brechen die Sonnenstrahlen. Großer Teil Gleichzeitig werden die Strahlen gestreut und erreichen unseren Blick nicht. Der Rest der Strahlen reicht menschliche Augen, und wir bemerken einen Regenbogenkreis um die Sonne. Sein Radius beträgt ungefähr 22 Grad oder 46 Grad.

falsche Sonne

Wissenschaftler stellten fest, dass der Halo-Kreis an den Seiten immer heller ist. Dies erklärt sich dadurch, dass sich hier vertikale und horizontale Halos treffen. An ihren Schnittpunkten können falsche Sonnen erscheinen. Dies passiert besonders häufig, wenn die Sonne nah am Horizont steht, dann sehen wir einen Teil des vertikalen Kreises nicht mehr.

Auch eine falsche Sonne ist ein optisches Phänomen, eine Art Heiligenschein. Es erscheint aufgrund von Eiskristallen mit sechs Gesichtern, die wie Nägel geformt sind. Solche Kristalle schweben in vertikaler Richtung in der Atmosphäre, Licht wird an ihren Seitenflächen gebrochen.

Eine dritte "Sonne" kann sich auch bilden, wenn nur der Oberflächenteil des Halo-Kreises über der wahren Sonne sichtbar ist. Es kann ein Bogensegment oder ein leuchtender Fleck von unverständlicher Form sein. Manchmal sind falsche Sonnen so hell, dass sie nicht von der echten Sonne unterschieden werden können.

Regenbogen

Dies ist die Form eines unvollständigen Kreises mit verschiedenen Farben.

Alte Religionen, die vom Himmel auf die Erde geglaubt wurden. Aristoteles glaubte, dass der Regenbogen durch die Reflexion von Sonnenlichttropfen entsteht. Welches optische Phänomen vermag einen Menschen noch so zu erfreuen wie ein Regenbogen?

Im 17. Jahrhundert untersuchte Descartes die Natur des Regenbogens. Später experimentierte Newton mit Licht und ergänzte die Theorie von Descartes, konnte aber die Bildung mehrerer Regenbögen nicht verstehen, das Fehlen einzelner Farbtöne in ihnen.

Die vollständige Theorie des Regenbogens wurde im 19. Jahrhundert von einem Astronomen aus England, D. Erie, präsentiert. Er war es, der es schaffte, alle Prozesse des Regenbogens aufzudecken. Die von ihm entwickelte Theorie ist heute anerkannt.

Ein Regenbogen entsteht, wenn das Licht der Sonne in der der Sonne gegenüberliegenden Region des Himmels auf einen Vorhang aus Regenwasser trifft. Das Zentrum des Regenbogens befindet sich am Punkt mit Rückseite Die Sonne, das heißt, sie ist für das menschliche Auge nicht sichtbar. Der Bogen des Regenbogens ist der Teil des Kreises um diesen Mittelpunkt.

Die Farben im Regenbogen sind in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet. Er ist konstant. Rot - am oberen Rand, lila - am unteren Rand. Dazwischen verlaufen die Farben in strenger Anordnung. Der Regenbogen enthält nicht alle vorhandenen Farben. Die Dominanz von Grün zeigt den Übergang zu günstigem Wetter an.

Polar Lichter

Dies ist ein Leuchten in den oberen magnetischen Schichten der Atmosphäre aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung von Atomen und Elementen des Sonnenwinds. Aurora sind normalerweise grün oder blau mit einem Hauch von Rosa und Rot. Sie können die Form eines Bandes oder eines Punktes haben. Ihre Ausbrüche werden oft von lauten Geräuschen begleitet.

Fata Morgana

Einfache Fata Morgana-Täuschungen sind jedem vertraut. Wenn Sie beispielsweise auf aufgeheiztem Asphalt fahren, erscheint eine Luftspiegelung als Dies überrascht niemanden. Welches optische Phänomen erklärt das Auftreten von Luftspiegelungen? Lassen Sie uns näher auf dieses Problem eingehen.

Eine Fata Morgana ist ein optisches physikalisches Phänomen in der Atmosphäre, durch das das Auge verborgene Objekte darin sieht normale Bedingungen. Dies liegt an der Brechung des Lichtstrahls beim Durchströmen der Luftschichten. Objekte, die sich in beträchtlicher Entfernung befinden, können relativ zu ihrer wahren Position steigen oder fallen, oder sie können verzerrt sein und bizarre Formen annehmen.

Gebrochener Geist

Dies ist ein Phänomen, bei dem bei Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang der Schatten einer Person, die sich auf einer Anhöhe befindet, unverständliche Ausmaße annimmt, da er auf Wolken in der Nähe fällt. Dies ist auf die Reflexion und Brechung von Lichtstrahlen durch Wassertropfen bei Nebel zurückzuführen. Das Phänomen wurde nach einer der Höhen des deutschen Harzes benannt.

Das Feuer von St. Elmo

Dies sind leuchtende Pinsel von blauer oder violetter Farbe an den Masten von Seeschiffen. Lichter können auf bergigen Höhen erscheinen, auf Gebäuden von beeindruckender Höhe. Dieses Phänomen tritt aufgrund elektrischer Entladungen an den Enden der Leiter auf, da die elektrische Spannung ansteigt.

Dies sind die optischen Phänomene, die im Unterricht der 8. Klasse behandelt werden. Lassen Sie uns über optische Geräte sprechen.

Designs in Optik

Optische Geräte sind Geräte, die konvertieren Lichtemission. Typischerweise arbeiten diese Instrumente im sichtbaren Licht.

Alle optischen Geräte können in zwei Typen unterteilt werden:

1. Geräte, bei denen das Bild auf dem Bildschirm erhalten wird. Dies sind Kameras, Filmkameras, Projektionsgeräte.
2. Geräte, die mit dem menschlichen Auge interagieren, aber keine Bilder auf dem Bildschirm erzeugen. Dies ist eine Lupe, ein Mikroskop, Teleskope. Diese Geräte gelten als visuell.

Eine Kamera ist ein optomechanisches Gerät, mit dem Bilder eines Objekts auf Film aufgenommen werden. Das Design der Kamera umfasst eine Kamera und Linsen, die die Linse bilden. Das Objektiv erzeugt ein umgekehrtes Miniaturbild des Objekts, das auf Film festgehalten wird. Dies ist auf die Wirkung von Licht zurückzuführen.

Das Bild ist zunächst unsichtbar, wird aber dank der Entwicklerlösung sichtbar. Dieses Bild wird als Negativ bezeichnet, in dem helle Bereiche dunkel aussehen und umgekehrt. Machen Sie ein Positiv aus dem Negativ auf lichtempfindlichem Papier. Mit Hilfe eines Fotovergrößerers wird das Bild vergrößert.

Eine Lupe ist eine Linse oder ein Linsensystem, mit dem Objekte beim Betrachten vergrößert werden können. Die Lupe wird neben dem Auge platziert, die Entfernung ausgewählt, aus der das Objekt klar gesehen wird. Die Verwendung einer Lupe basiert auf der Vergrößerung des Blickwinkels, aus dem das Objekt betrachtet wird.

Um eine größere Winkelvergrößerung zu erhalten, wird ein Mikroskop verwendet. Die Vergrößerung von Objekten erfolgt bei diesem Gerät durch das optische System, bestehend aus einem Objektiv und einem Okular. Zuerst wird der Blickwinkel durch das Objektiv vergrößert, dann durch das Okular.

Wir haben also die wichtigsten optischen Phänomene und Geräte, ihre Varianten und Merkmale betrachtet.

Elektrische und optische Phänomene in der Atmosphäre. atmosphärische Phänomene. Elektrische und optische Phänomene in der Atmosphäre sind erstaunliche und manchmal gefährliche atmosphärische Phänomene.

Elektrische Phänomene in der Atmosphäre.

3. elektrische Phänomene Dies ist eine Manifestation atmosphärischer Elektrizität (Gewitter, Blitz, Aurora).

Gewitter - starke elektrische Entladungen in der Atmosphäre. Begleitet von böigen Winden, Regengüssen, Blitzen helles Licht(Blitz) und grelle Soundeffekte (Donner). Donnergrollen ist in einer Entfernung von bis zu zwanzig Kilometern zu hören. Der Grund sind Cumulonimbus-Wolken. Elektrische Entladungen können zwischen Wolken, innerhalb der Wolken selbst, zwischen Wolken und der Erdoberfläche auftreten. Ein Gewitter ist frontal, wenn sich eine Kalt- oder Warmfront bewegt. Luftmassen oder intramass. Ein masseninternes Gewitter entsteht, wenn die Luft lokal erwärmt wird. Gewitter ist sehr gefährlich Naturphänomen für einen Menschen. Nach Nummer genommen Menschenleben Gewitter werden nur von Überschwemmungen übertroffen. Neugierige Wissenschaftler haben festgestellt, dass auf der Erde anderthalbtausend Gewitter gleichzeitig auftreten. 46 Blitze schlagen jede Sekunde ein! Nur an den Polen und in den Polarregionen gibt es kein Gewitter.

Zarnitsa Dabei handelt es sich um ein Lichtphänomen, bei dem Wolken oder der Horizont kurzzeitig von Blitzen angestrahlt werden. Blitze selbst werden nicht beobachtet. Grund ist ein weitreichendes Gewitter (in einer Entfernung von mehr als zwanzig Kilometern). Donner während des Blitzes ist nicht hörbar.

Polar Lichter- mehrfarbiges Leuchten des Nachthimmels hohe Breiten. Grund ist eine starke Schwankung des Erdmagnetfeldes. Gleichzeitig hebt es hervor große Menge Energie. Die Dauer dieses Phänomens kann von einigen Minuten bis zu mehreren Tagen betragen.

Optische Phänomene in der Atmosphäre.

4. Optische Phänomene sind das Ergebnis der Beugung (Brechung) von Licht von der Sonne oder dem Mond (Trugbild, Regenbogen, Heiligenschein).

Mirage ist das Erscheinen eines imaginären Bildes eines wirklich existierenden Objekts. Normalerweise erscheinen imaginäre Objekte auf dem Kopf oder stark verzerrt. Der Grund ist die Krümmung der Lichtstrahlen aufgrund der optischen Inhomogenität der Luft. Atmosphärische Heterogenität tritt auf, wenn die Luft in unterschiedlichen Höhen ungleichmäßig erwärmt wird.

Regenbogen- ein großer mehrfarbiger Bogen vor dem Hintergrund von Regenwolken. Der äußere Teil des Regenbogens ist rot und der innere Teil ist lila. Oft erscheint auf der Außenseite des Regenbogens ein sekundärer Regenbogen, bei dem die Farben umgekehrt wechseln. Der Grund für das Auftreten ist die Brechung und Reflexion von Lichtstrahlen in Wasserdampftröpfchen. Regenbogen sind nur zu sehen, wenn die Sonne tief am Horizont steht.

Heiligenschein- leichte rötliche Bögen, Kreise, Flecken, die um die Sonne oder den Mond herum erscheinen. Grund für das Auftreten ist die Brechung und Reflexion von Lichtstrahlen an Eiskristallen in Cirrostratus-Wolken.

5. Nicht klassifizierte atmosphärische Phänomene sind alle Phänomene, die schwer einer anderen Art zuzuordnen sind (Bö, Tornado, Wirbelwind, Dunst).

Bö es ist eine unerwartete und starke Zunahme des Windes innerhalb von ein oder zwei Minuten. Der Wind erreicht Geschwindigkeiten von mehr als 10 Metern pro Sekunde. Der Grund ist die Bewegung von auf- und absteigenden Luftmassen. Die Bö wird von Gewittern, Starkregen und Cumulonimbus-Wolken begleitet.

Wirbel ist eine Rotations- und Translationsbewegung große Massen Luft. Der Durchmesser des Wirbels kann mehrere tausend Kilometer erreichen. Atmosphärische Wirbelstürme: Zyklon, Taifun.

Tornado oder ein Tornado - ein sehr starker Wirbel, der ein riesiger Trichter oder eine Wolkensäule ist. Der Durchmesser einer solchen Säule über dem Wasser kann bis zu 100 Meter und über dem Boden bis zu einem Kilometer betragen. Die Höhe des Tornados erreicht 10 Kilometer.

Wenn sich die Luft im Trichter oder in der Säule dreht, bildet sich eine Zone verdünnter Luft. Die Geschwindigkeit der Luftbewegung im Trichter wurde noch nicht bestimmt. Es gibt einfach keinen solchen Draufgänger, der es gewagt hat, mit Instrumenten in einen Trichter zu fallen. Ein Tornado zieht Wasser, Sand, Staub und andere Gegenstände an und trägt sie über beträchtliche Entfernungen. Die Lebensdauer eines Tornados reicht von wenigen Minuten bis zu anderthalb Stunden. Es entsteht in der Hitze und stammt aus einer Cumulonimbus-Wolke. Die Menschen haben den Mechanismus des Auftretens von Tornados noch nicht vollständig bestimmt.

Vorbereitet von einem Schüler der Klasse 11 "B".

Lukjanenko Anastasia

Optische Phänomene in der Atmosphäre

Luftspiegelungen

Es gibt drei Klassen von Luftspiegelungen. Die erste Klasse sind minderwertige Luftspiegelungen. Mit dieser Art von Fata Morgana, Unterteil Wüsten, d.h. ein kleiner Sandstreifen wird optisch zu einer Art Reservoir. Dies ist zu sehen, wenn es sich eine Ebene über diesem Band befindet. Solche Luftspiegelungen sind die häufigsten. Die zweite Art von Fata Morgana ist die überlegene Fata Morgana. Dies ist ein selteneres Ereignis und auch weniger malerisch. Überlegene Luftspiegelungen erscheinen in großen Entfernungen und bei Hohe Höheüber dem Horizont. Die dritte Klasse von Trugbildern entzieht sich jeder Erklärung, und seit vielen Jahren rätseln Wissenschaftler über die Lösung dieses Rätsels.

Was ist der Grund dafür erstaunliche Phänomene? Das liegt an dem erstaunlichen Spiel von Licht und Luft. So verstehen Sie es. Wenn die Lufttemperatur ziemlich hoch ist und in der Nähe der Erdoberfläche höher ist als in höheren Schichten, Bevorzugte Umstände für das Erscheinen von Luftspiegelungen. Die Dichte der Luft nimmt mit steigender Temperatur ab und umgekehrt. Und wie Sie wissen, was dichtere Luft desto besser bricht es Licht. Die vom Himmel fallenden Strahlen haben ein blaues Spektrum, und einige von ihnen werden gebrochen, während die anderen reichen menschliches Sehen und bildet ein allgemeines Bild des sichtbaren Himmels. Der gebrochene Teil der Strahlen trifft vor der Person auf den Boden und fällt an dessen Oberfläche gebrochen ebenfalls in das Sichtfeld der Person. Wir sehen diese Strahlen im blauen Spektrum, weshalb es scheint, dass vor uns ein blaues Reservoir liegt. Dieser Eindruck wird durch die vor uns oszillierende aufgeheizte Luft noch verstärkt.

Wenn eine Fata Morgana über der Meeresoberfläche auftritt, passiert alles genau umgekehrt. Unterhalb der Wasseroberfläche ist die Lufttemperatur niedriger und mit der Höhe höher. Bei einer solchen Kombination von Umständen entstehen überlegene Luftspiegelungen, in denen wir das Bild eines Objekts am Himmel beobachten.

Regenbogen.

Der Regenbogen ist ein wunderschönes Himmelsphänomen, das schon immer die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen hat. BEIM alte Zeiten, als die Menschen noch sehr wenig über die Welt um sie herum wussten, galt der Regenbogen als „Himmelszeichen“. Die alten Griechen dachten also, dass hundert Regenbogen das Lächeln der Göttin Irida sind. Der Regenbogen wird in der der Sonne entgegengesetzten Richtung vor dem Hintergrund von Regenwolken oder Regen beobachtet. Ein mehrfarbiger Bogen befindet sich normalerweise in einer Entfernung von 1-2 km vom Betrachter, manchmal kann er in einer Entfernung von 2-3 m vor dem Hintergrund von Wassertropfen beobachtet werden, die von Springbrunnen oder Wassersprays gebildet werden. Der Regenbogen hat sieben Grundfarben, die fließend ineinander übergehen.

Parhelia.

"Parhelion" bedeutet auf Griechisch "falsche Sonne". Dies ist eine der Formen eines Halo am Himmel, es werden ein oder mehrere zusätzliche Bilder der Sonne beobachtet, die sich auf der gleichen Höhe über dem Horizont wie die echte Sonne befinden. Millionen von Eiskristallen mit einer vertikalen Oberfläche, die die Sonne reflektieren, bilden dieses wunderschöne Phänomen.

Parhelien können bei ruhigem Wetter bei niedrigem Sonnenstand beobachtet werden, wenn sich eine beträchtliche Anzahl von Prismen in der Luft befindet, sodass ihre Hauptachsen vertikal sind und die Prismen langsam wie kleine Fallschirme absinken. In diesem Fall tritt das hellste gebrochene Licht in einem Winkel von 220 von den vertikalen Flächen in das Auge ein und erzeugt vertikale Säulen auf beiden Seiten der Sonne entlang des Horizonts. Diese Säulen können an einigen Stellen besonders hell sein und den Eindruck einer falschen Sonne erwecken.

Polarlichter

Eines der schönsten optischen Phänomene der Natur ist das Nordlicht. Es ist unmöglich, die Schönheit der Polarlichter in Worte zu fassen, die in den polaren Breiten vor dem dunklen Nachthimmel schimmern, schimmern, flammen.

In den meisten Fällen haben Polarlichter eine grüne oder blaugrüne Farbe mit gelegentlichen Flecken oder Rändern in Rosa oder Rot.

Die Aurora Borealis ist vom Weltraum aus sichtbar. Und zwar nicht nur sichtbar, sondern viel besser sichtbar als von der Erdoberfläche, da weder die Sonne noch die Wolken oder der verzerrende Einfluss der unteren dichten Schichten der Atmosphäre die Beobachtung der Polarlichter im Weltraum stören. Laut dem Astronauten sehen die Polarlichter aus der Umlaufbahn der ISS aus wie riesige grüne Amöben, die sich ständig bewegen.

Aurora Borealis kann tagelang anhalten. Oder vielleicht nur ein paar Dutzend Minuten.

Das Nordlicht kann nicht nur auf der Erde beobachtet werden. Es wird angenommen, dass die Atmosphären anderer Planeten (z. B. Venus) auch die Fähigkeit haben, Polarlichter zu erzeugen. Die Natur der Polarlichter auf Jupiter und Saturn ähnelt nach neuesten wissenschaftlichen Daten der Natur ihrer terrestrischen Gegenstücke.

In der Antike erschreckten Luftspiegelungen, Polarlichter, mysteriöse leuchtende Lichter und Feuerbälle abergläubische Menschen. Heute haben Wissenschaftler deren Geheimnisse gelüftet mysteriöse Phänomene die Art ihres Auftretens verstehen.

Phänomene im Zusammenhang mit der Reflexion von Sonnenlicht

Jeder hat viele Male gesehen, wie nach einem Regen oder nicht weit von einem Sturm entfernt Wasserfluss Eine farbige Brücke erscheint am Himmel - ein Regenbogen. Der Regenbogen verdankt seine Farben Sonnenstrahlen und in der Luft schwebende Feuchtigkeitströpfchen. Wenn Licht auf einen Wassertropfen trifft, spaltet es sich auf verschiedene Farben. In den meisten Fällen reflektiert der Tropfen das Licht nur einmal, aber manchmal wird das Licht zweimal vom Tropfen reflektiert. Dann blitzen zwei Regenbögen am Himmel auf.

Viele Wüstenreisende haben ein weiteres atmosphärisches Fata Morgana-Phänomen erlebt. Mitten in der Wüste erschien eine Oase mit Palmen, eine Karawane oder ein Schiff, das sich über den Himmel bewegte. Dies geschieht, wenn heiße Luft über der Oberfläche aufsteigt. Seine Dichte nimmt mit der Höhe zu. Dann Bild fernes Objektüber seiner tatsächlichen Position zu sehen ist.

Bei frostigem Wetter erscheinen ausgeprägte Halo-Ringe um die Sonne und die Lupe. Sie entstehen, wenn Licht von Eiskristallen reflektiert wird, die sich ziemlich hoch in der Atmosphäre befinden, wie z. B. Cirruswolken. Von innen kann der Halo eine helle Farbe und einen rötlichen Farbton haben. Eiskristalle reflektieren das Sonnenlicht manchmal so bizarr, dass andere Illusionen am Himmel erscheinen: zwei Sonnen, vertikale Lichtsäulen oder Sonnenbögen. Um die Sonne und den Mond herum bilden sich manchmal Halos - Kronen. Die Kronen sehen aus wie mehrere ineinander verschachtelte Ringe. Sie kommen in Altocumulus- und Altostratus-Wolken vor. Ein Farbkranz kann um einen Schatten erscheinen, der beispielsweise von einem Flugzeug auf darunter liegende Wolken geworfen wird.

Phänomene im Zusammenhang mit Elektrizität

Kleinste Teilchen aus dem Weltall gelangen oft in die oberen Schichten. Durch ihre Kollision mit Gas- und Staubpartikeln entsteht Aurora - das Leuchten des Himmels mit Blitzen in den polaren Breiten der nördlichen und südlichen Hemisphäre. Die Formen und Farben der Aurora Borealis sind vielfältig. Seine Dauer kann von einigen zehn Minuten bis zu mehreren Tagen betragen.

Tröpfchen und Eiskristalle, die sich in Kumulonimbuswolken bewegen, sammeln sich an elektrische Aufladungen. Daraus entsteht ein riesiger Funke zwischen den Wolken oder zwischen der Wolke und der Erde - Blitz, der von Donner begleitet wird. Die Akkumulation von Elektrizität in der Atmosphäre bildet sich manchmal leuchtende Kugel Zehn Zentimeter im Durchmesser sind Kugelblitze. Es bewegt sich mit der Luft und kann bei Berührung explodieren einzelne Dinge, vor allem aus Metall. Nachdem sie in das Haus eingedrungen sind, bewegen sich Kugelblitze schnell durch den Raum und hinterlassen verbrannte Stellen. Kugelblitz kann schwere Verbrennungen und den Tod verursachen. Eine genaue Erklärung der Natur dieses Phänomens gibt es noch nicht.

Ein weiteres Phänomen, das mit dem elektrischen Leuchten der Atmosphäre verbunden ist, sind die Feuer von St. Elmo. Das Leuchten kann bei Gewitter auf den hohen Spitzen der Türme sowie um die Schiffsmasten herum beobachtet werden. Es erschreckte abergläubische Seeleute, die es für ein schlechtes Zeichen hielten.