Lyzeum Petru Movila

Kursarbeit in Physik zum Thema:

Optische atmosphärische Phänomene

Die Arbeit eines Schülers der Klasse 11A

Bolyubasch Irina

Chisinau 2006 -

Planen:

1. Einführung

a) Was ist Optik?

b) Arten von Optiken

2. Die Erdatmosphäre als optisches System

3. sonniger sonnenuntergang

a) himmel farbe ändern

b) Sonnenstrahlen

in) Die Einzigartigkeit von Sonnenuntergängen

4. Regenbogen

a) Regenbogenbildung

b) Vielzahl von Regenbogen

5. Polarlichter

a) Arten von Polarlichtern

b) Sonnenwind als Ursache von Polarlichtern

6. Heiligenschein

a) Licht und Eis

b) Prismenkristalle

7. Fata Morgana

a) Erklärung der unteren ("See") Fata Morgana

b)überlegene Luftspiegelungen

in) Doppelte und dreifache Luftspiegelungen

G) Fata Morgana des ultralangen Sehens

e) Legende der Alpen

e) Parade des Aberglaubens

8. Einige Geheimnisse optischer Phänomene

Einführung

Was ist Optik?

Die ersten Vorstellungen antiker Wissenschaftler über Licht waren sehr naiv. Es wurde angenommen, dass spezielle dünne Tentakel aus den Augen kommen und visuelle Eindrücke entstehen, wenn sie Gegenstände fühlen. Optik wurde damals als Wissenschaft vom Sehen verstanden. Das ist die genaue Bedeutung des Wortes „Optik“. Im Mittelalter wandelte sich die Optik allmählich von der Wissenschaft des Sehens zur Wissenschaft des Lichts. Dies wurde durch die Erfindung von Linsen und der Camera Obscura erleichtert. In der heutigen Zeit ist die Optik ein Teilgebiet der Physik, das sich mit der Emission von Licht, seiner Ausbreitung in verschiedenen Medien und der Wechselwirkung mit Materie befasst. Was das Sehen, den Aufbau und die Funktion des Auges betrifft, ragten sie in einer speziellen wissenschaftlichen Richtung hervor, die als physiologische Optik bezeichnet wird.

Der Begriff „Optik“ hat in der modernen Wissenschaft eine vielschichtige Bedeutung. Dies sind atmosphärische Optik und Molekularoptik und Elektronenoptik und Neutronenoptik und nichtlineare Optik und Holographie und Radiooptik und Pikosekundenoptik und adaptive Optik und viele andere Phänomene und wissenschaftliche Forschungsmethoden, die eng mit optischen Phänomenen verbunden sind.

Die meisten der aufgeführten Arten von Optiken sind als physikalische Phänomene unserer Beobachtung nur unter Verwendung spezieller technischer Geräte zugänglich. 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

Unser Planet ist von einer gasförmigen Hülle umgeben, die wir Atmosphäre nennen. Es besitzt die größte Dichte an der Erdoberfläche und wird beim Aufstieg allmählich dünner und erreicht eine Mächtigkeit von mehr als hundert Kilometern. Und das ist kein gefrorenes Gasmedium mit homogenen physikalischen Daten. Im Gegenteil, die Erdatmosphäre ist in ständiger Bewegung. Unter dem Einfluss verschiedener Faktoren vermischen sich seine Schichten, ändern Dichte, Temperatur, Transparenz und bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten über große Entfernungen.

Für Lichtstrahlen, die von der Sonne oder anderen Himmelskörpern kommen, ist die Erdatmosphäre 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.

sonniger sonnenuntergang

Das einfachste und zugänglichste atmosphärische Phänomen für die Beobachtung ist der Sonnenuntergang unseres Himmelskörpers - der Sonne. Außergewöhnlich bunt, es wiederholt sich nie. Und das Bild des Himmels und seiner Veränderung im Verlauf des Sonnenuntergangs ist so hell, dass es bei jedem Menschen Bewunderung hervorruft.

Nähert sich die Sonne dem Horizont, verliert sie nicht nur an Helligkeit, sondern beginnt auch allmählich ihre Farbe zu verändern – der kurzwellige Anteil (rote Farben) wird in ihrem Spektrum zunehmend unterdrückt. Gleichzeitig beginnt sich der Himmel zu färben. In der Nähe der Sonne nimmt es gelbliche und orangefarbene Töne an, und über dem antisolaren Teil des Horizonts erscheint ein blasser Streifen mit einer schwach ausgeprägten Farbskala.

Bis zum Sonnenuntergang, der bereits eine dunkelrote Farbe angenommen hat, zieht sich entlang des Sonnenhorizonts ein helles Morgenband, dessen Farbe von unten nach oben von orange-gelb nach grünlich-blau wechselt. Darüber breitet sich ein runder, heller, fast farbloser Glanz aus. Gleichzeitig beginnt sich am gegenüberliegenden Horizont langsam ein bläulich-graues Segment des Erdschattens zu erheben, das von einem rosa Gürtel begrenzt wird. ("Gürtel der Venus").

Wenn die Sonne tiefer unter den Horizont sinkt, erscheint ein sich schnell ausbreitender rosa Fleck - der sogenannte "lila licht", erreicht seine größte Entwicklung in einer Tiefe der Sonne unter dem Horizont von etwa 4-5 o . Wolken und Berggipfel füllen sich mit scharlachroten und violetten Tönen, und wenn sich Wolken oder hohe Berge unter dem Horizont befinden, erstrecken sich ihre Schatten in die Nähe der Sonnenseite des Himmels und werden gesättigter. In Horizontnähe färbt sich der Himmel rot, und über den hellfarbigen Himmel ziehen sich Lichtstrahlen in Form deutlicher radialer Streifen von Horizont zu Horizont. ("Strahlen des Buddha"). Währenddessen bewegt sich der Schatten der Erde schnell in den Himmel, seine Umrisse verschwimmen und die rosa Umrandung ist kaum wahrnehmbar. Allmählich verblasst das violette Licht, die Wolken verdunkeln sich, ihre Silhouetten heben sich deutlich vom Hintergrund des verblassenden Himmels ab, und nur am Horizont, wo sich die Sonne versteckt hat, ist ein heller, vielfarbiger Ausschnitt der Morgendämmerung erhalten. Aber es schrumpft auch allmählich und wird blass und verwandelt sich zu Beginn der astronomischen Dämmerung in einen grünlich-weißlichen schmalen Streifen. Schließlich verschwindet sie – die Nacht kommt.

Das beschriebene Bild ist nur als typisch für klares Wetter anzusehen. Tatsächlich unterliegt die Natur des Sonnenuntergangsflusses großen Schwankungen. Bei zunehmender Lufttrübung verblassen die Farben der Morgendämmerung meist, besonders in Horizontnähe, wo statt Rot- und Orangetönen manchmal nur noch ein schwaches Braun zum Vorschein kommt. Nicht selten entwickeln sich gleichzeitige Leuchtphänomene in verschiedenen Teilen des Himmels unterschiedlich. Jeder Sonnenuntergang hat eine einzigartige Persönlichkeit und dies sollte als eines ihrer charakteristischsten Merkmale betrachtet werden.

Die extreme Individualität des Sonnenuntergangsflusses und die damit einhergehende Vielfalt optischer Phänomene hängen von verschiedenen optischen Eigenschaften der Atmosphäre ab – vor allem von ihren Schwächungs- und Streukoeffizienten, die sich je nach Zenitabstand der Sonne, Beobachtungsrichtung und der Höhe des Betrachters.

Regenbogen

Der Regenbogen ist ein wunderschönes Himmelsphänomen, das schon immer die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen hat. Früher, als die Menschen noch wenig über die Welt um sich herum wussten, galt der Regenbogen als „Himmelszeichen“. Die alten Griechen dachten also, dass der Regenbogen das Lächeln der Göttin Irida ist.

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 bis 2 km vom Betrachter und kann manchmal in einer Entfernung von 2 bis 3 m vor dem Hintergrund von Wassertropfen beobachtet werden, die von Springbrunnen oder Wassersprays gebildet werden.

Das Zentrum des Regenbogens liegt auf der Fortsetzung der geraden Linie, die die Sonne und das Auge des Betrachters verbindet - auf der Antisonnenlinie. Der Winkel zwischen der Richtung zum Hauptregenbogen und der Antisonnenlinie beträgt 41º - 42º

Zum Zeitpunkt des Sonnenaufgangs liegt der Antisonnenpunkt auf der Horizontlinie und der Regenbogen sieht aus wie ein Halbkreis. Wenn die Sonne aufgeht, fällt der Antisonnenpunkt unter den Horizont und die Größe des Regenbogens nimmt ab. Es ist nur ein Teil eines Kreises.

Oft gibt es einen sekundären Regenbogen, konzentrisch zum ersten, mit einem Winkelradius von etwa 52º und einer umgekehrten Anordnung der Farben.

Der Hauptregenbogen entsteht durch die Reflexion von Licht in Wassertropfen. Ein sekundärer Regenbogen entsteht durch eine doppelte Lichtreflexion in jedem Tropfen. In diesem Fall verlassen die Lichtstrahlen den Tropfen in anderen Winkeln als diejenigen, die den Hauptregenbogen erzeugen, und die Farben im sekundären Regenbogen sind in umgekehrter Reihenfolge.

Der Strahlengang in einem Wassertropfen: a - mit einer Reflexion, b - mit zwei Reflexionen

Bei einer Sonnenhöhe von 41º ist der Hauptregenbogen nicht mehr sichtbar und nur ein Teil des sekundären Regenbogens erscheint über dem Horizont, und bei einer Sonnenhöhe von mehr als 52º ist der sekundäre Regenbogen ebenfalls nicht sichtbar. Daher wird dieses Naturphänomen in den mittleren äquatorialen Breiten nie in der Nähe der Mittagsstunden beobachtet.

Der Regenbogen hat sieben Grundfarben, die fließend ineinander übergehen. Die Form des Bogens, die Helligkeit der Farben, die Breite der Streifen hängen von der Größe der Wassertropfen und ihrer Anzahl ab. Große Tropfen erzeugen einen schmaleren Regenbogen mit scharf hervortretenden Farben, kleine Tropfen erzeugen einen Bogen, der verschwommen, verblasst und sogar weiß ist. Deshalb ist im Sommer nach einem Gewitter, bei dem große Tropfen fallen, ein heller schmaler Regenbogen sichtbar.

Verschiedene optische (Licht-)Phänomene in der Atmosphäre sind darauf zurückzuführen, dass die Lichtstrahlen der Sonne und anderer Himmelskörper beim Durchgang durch die Atmosphäre Streuung und Beugung erfahren. In dieser Hinsicht treten in der Atmosphäre eine Reihe erstaunlich schöner optischer Phänomene auf:

die Farbe des Himmels, die Farbe der Morgendämmerung, Dämmerung, das Funkeln der Sterne, Kreise um die scheinbare Position von Sonne und Mond, ein Regenbogen, eine Fata Morgana usw. Sie alle spiegeln bestimmte physikalische Prozesse in der Atmosphäre wider, sind sehr eng mit dem Wetterwechsel und dem Zustand des Wetters verbunden und können sich daher als gute lokale Anzeichen für ihre Vorhersage summieren.

Wie Sie wissen, besteht das Spektrum des Sonnenlichts aus den sieben Grundfarben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett, wobei verschiedene Farben weißer Lichtstrahlen in einem genau definierten Verhältnis gemischt werden. Bei jeder Verletzung dieses Anteils wechselt das Licht von weiß zu farbig. Fallen Lichtstrahlen auf Teilchen, deren Abmessungen kleiner sind als die Wellenlängen der Strahlen, so werden sie nach dem Rayleighschen Gesetz an diesen Teilchen umgekehrt proportional zur vierten Potenz der Wellenlängen gestreut. Diese Partikel können sowohl Gasmoleküle sein, aus denen die Atmosphäre besteht, als auch kleinste Staubpartikel.

Die gleichen Teilchen streuen Strahlen unterschiedlicher Farbe auf unterschiedliche Weise. Violette, blaue und blaue Strahlen werden am stärksten gestreut, rote schwächer. Deshalb ist der Himmel blau gefärbt: Am Horizont hat er einen leichten Blauton und im Zenit ist er fast blau.
Blaue Strahlen werden beim Durchgang durch die Atmosphäre stark gestreut, während rote Strahlen fast ungestreut die Erdoberfläche erreichen. Dies erklärt die rote Farbe der Sonnenscheibe bei Sonnenuntergang oder unmittelbar nach Sonnenaufgang.

Wenn Licht auf Teilchen fällt, deren Durchmesser fast gleich oder größer als die Wellenlänge ist, dann werden die Strahlen aller Farben gleichmäßig gestreut. In diesem Fall haben gestreutes und einfallendes Licht die gleiche Farbe.
Wenn daher größere Partikel in der Atmosphäre schweben, wird die blaue Farbe des Himmels aufgrund der Streuung von Gasmolekülen weiß, und der Himmel wird blau mit einem weißlichen Farbton, der mit der Anzahl der schwebenden Partikel zunimmt in der Atmosphäre steigt.
Diese Farbe des Himmels wird beobachtet, wenn viel Staub in der Luft ist.
Die Farbe des Himmels wird weißlich, und wenn sich in der Luft große Mengen an Kondensationsprodukten von Wasserdampf in Form von Wassertröpfchen und Eiskristallen befinden, nimmt der Himmel einen rötlichen und orangen Farbton an.
Dieses Phänomen wird normalerweise beim Durchgang von Fronten oder Wirbelstürmen beobachtet, wenn Feuchtigkeit durch starke Luftströmungen hoch nach oben getragen wird.

Wenn sich die Sonne dem Horizont nähert, müssen die Lichtstrahlen in einer Luftschicht, die oft eine große Menge großer Feuchtigkeits- und Staubpartikel enthält, einen langen Weg bis zur Erdoberfläche zurücklegen. Dabei wird blaues Licht sehr schwach, rote und andere Strahlen stärker gestreut und färbt die untere Schicht der Atmosphäre je nach Staubgehalt, Feuchtigkeit und Trockenheit in verschiedenen hellen und braunen Rot-, Gelb- und anderen Farbtönen der Luft.

Eng verwandt mit der Farbe des Himmels ist ein Phänomen, das als opaleszenter Dunst bezeichnet wird. Das Phänomen der schillernden Trübung der Luft besteht darin, dass entfernte irdische Objekte in einen bläulichen Schleier gehüllt zu sein scheinen (verstreute violette, blaue, blaue Farben).
Dieses Phänomen wird in den Fällen beobachtet, in denen sich die Luft in einem schwebenden Zustand befindet (viele winzige Staubpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 4 Mikrometern.

Zahlreiche Studien der Himmelsfarbe mit einem speziellen Gerät (Cyanometer) und stellten visuell die Beziehung zwischen der Farbe des Himmels und der Art der Luftmasse her. Es stellte sich heraus, dass zwischen diesen beiden Phänomenen ein direkter Zusammenhang besteht.
Eine tiefblaue Farbe zeigt das Vorhandensein einer arktischen Luftmasse in der Gegend an, und eine weißliche Farbe zeigt eine staubige kontinentale und tropische an. Wenn durch die Kondensation von Wasserdampf in der Luft Wasserpartikel oder Eiskristalle gebildet werden, die größer als Luftmoleküle sind, reflektieren sie alle Strahlen gleichermaßen und der Himmel wird weißlich oder gräulich.

Feste und flüssige Partikel in der Atmosphäre verursachen erhebliche Trübungen in der Luft und verringern daher die Sicht erheblich. Unter Sichtweite versteht man in der Meteorologie die Grenzentfernung, bei der bei gegebenem Zustand der Atmosphäre die betrachteten Objekte nicht mehr unterscheidbar sind.

Die Farbe des Himmels und die Sichtweite, die maßgeblich von der Größe der Partikel in der Luft abhängen, ermöglichen es daher, den Zustand der Atmosphäre und das bevorstehende Wetter zu beurteilen.

Darauf basieren eine Reihe lokaler Zeichen der Wettervorhersage:

Dunkelblauer Himmel während des Tages (nur in Sonnennähe kann leicht weißlich sein), mäßige bis gute Sicht und ruhiges Wetter führen zu wenig Wasserdampf in der Troposphäre, sodass mit einem Antizyklonwetter von 12 Stunden oder mehr gerechnet werden kann.

Ein weißlicher Himmel während des Tages, durchschnittliche oder schlechte Sicht weisen auf das Vorhandensein einer großen Menge Wasserdampf, Kondensationsprodukte und Staub in der Troposphäre hin, d. H. Die Peripherie des Antizyklons passiert hier in Kontakt mit dem Zyklon: Wir können Erwarten Sie in den nächsten 6-12 Stunden einen Übergang zu Zyklonwetter.

Die grünliche Farbe des Himmels weist auf die große Trockenheit der Luft in der Troposphäre hin; Im Sommer deutet es auf heißes Wetter und im Winter auf Frost hin.

Ein gleichmäßig grauer Himmel am Morgen geht klarem Schönwetter voraus, ein grauer Abend und ein roter Morgen gehen stürmischem Wind voraus.

Der weißliche Farbton des Himmels nahe dem Horizont in geringer Höhe (während der Rest des Himmels blau ist) hat eine leichte Feuchtigkeit in der Troposphäre und deutet auf gutes Wetter hin.

Eine allmähliche Abnahme der Helligkeit und Bläue des Himmels, eine Zunahme eines weißlichen Flecks in der Nähe der Sonne, eine Bewölkung des Himmels in Horizontnähe und eine Verschlechterung der Sicht sind ein Zeichen für die Annäherung einer Warmfront oder einer warmen Okklusionsfront .

Wenn weit entfernte Objekte deutlich sichtbar sind und nicht näher erscheinen, als sie wirklich sind, ist antizyklonales Wetter zu erwarten.

Wenn entfernte Objekte deutlich sichtbar sind, die Entfernung zu ihnen jedoch geringer erscheint als die tatsächliche, befindet sich eine große Menge Wasserdampf in der Atmosphäre: Sie müssen warten, bis sich das Wetter verschlechtert.

Eine schlechte Sicht auf entfernte Objekte an der Küste weist auf das Vorhandensein einer großen Staubmenge in der unteren Luftschicht hin und ist ein Zeichen dafür, dass in den nächsten 6-12 Stunden kein Niederschlag zu erwarten ist.

Eine hohe Luftdurchlässigkeit mit einer Sichtweite von 20-50 km oder mehr ist ein Zeichen für das Vorhandensein einer arktischen Luftmasse in dem Gebiet

Die klare Sichtbarkeit des Mondes mit einer scheinbar vorgewölbten Scheibe weist auf eine hohe Luftfeuchtigkeit in der Troposphäre hin und ist ein Zeichen für schlechteres Wetter.

Ein gut sichtbares aschfahles Mondlicht deutet auf schlechtes Wetter hin. Aschenlicht ist ein Phänomen, wenn in den ersten Tagen nach Neumond neben der schmalen hellen Sichel des Mondes seine gesamte volle Scheibe sichtbar ist, schwach beleuchtet durch von der Erde reflektiertes Licht.

Dämmerung

Dawn ist die Farbe des Himmels bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang.

Die Farbvielfalt der Morgendämmerung wird durch unterschiedliche Bedingungen der Atmosphäre verursacht. Die farbigen Streifen der Morgendämmerung, vom Horizont gezählt, werden immer in der Reihenfolge der Spektralfarben Rot, Orange, Gelb, Blau beobachtet.
Einzelne Farben können vollständig fehlen, aber die Verteilungsreihenfolge ändert sich nie.Der Horizont unter Rot kann manchmal ein graues schmutziges Purpur haben, das lila erscheint. Der obere Teil der Dämmerung ist entweder weißlich oder blau.

Die Hauptfaktoren, die das Erscheinen der Morgendämmerung beeinflussen, sind die Produkte der Wasserdampfkondensation und des in der Atmosphäre enthaltenen Staubs:

Je mehr Feuchtigkeit in der Luft ist, desto ausgeprägter ist die rote Farbe der Morgendämmerung. Ein Anstieg der Luftfeuchtigkeit wird normalerweise vor dem Herannahen eines Zyklons beobachtet, einer Front, die Unwetter mit sich bringt. Daher ist bei leuchtend roten und orangefarbenen Morgendämmerungen mit nassem Wetter und starken Winden zu rechnen. Das Vorherrschen gelber (goldener) Töne der Morgendämmerung weist auf eine geringe Menge Feuchtigkeit und eine große Menge Staub in der Luft hin, was auf das bevorstehende trockene und windige Wetter hinweist.

Helle und purpurrote Morgendämmerungen, ähnlich dem Schein eines fernen Feuers mit wolkigen Farbtönen, weisen auf eine hohe Luftfeuchtigkeit hin und sind ein Zeichen für eine Verschlechterung des Wetters - die Annäherung eines Zyklons, einer Front in den nächsten 6-12 Stunden.

Das Vorherrschen von leuchtendem Gelb sowie Gold- und Rosatönen der Abenddämmerung weist auf eine geringe Luftfeuchtigkeit hin; trockenes, oft windiges Wetter ist zu erwarten.

Ein hellroter (rosa) Himmel am Abend zeigt leicht windiges Wetter ohne Niederschlag an.

Ein rötlicher Abend und ein grauer Morgen deuten auf einen klaren Tag und einen Abend mit leichten Winden hin.

Je zarter die rote Farbe der Wolken in der Abenddämmerung ist, desto günstiger wird das kommende Wetter.

Eine gelblich-braune Morgenröte im Winter bei Frost weist auf ihre Persistenz und mögliche Intensivierung hin.

Eine bewölkte gelblich-rosa Abenddämmerung ist ein Zeichen für eine wahrscheinliche Verschlechterung des Wetters.

Wenn die Sonne, die sich dem Horizont nähert, ihre übliche weißlich-gelbe Farbe kaum ändert und sehr hell untergeht, was mit einer hohen Transparenz der Atmosphäre, einem geringen Feuchtigkeits- und Staubgehalt verbunden ist, dann wird das gute Wetter anhalten.

Wenn die Sonne vor dem Untergang am Horizont oder bei Sonnenaufgang in dem Moment, in dem ihr Rand erscheint, einen hellgrünen Strahl abgibt, müssen wir mit der Erhaltung eines stabilen, klaren und ruhigen Wetters rechnen; Wenn Sie gleichzeitig einen blauen Strahl bemerken, können Sie damit rechnen. Besonders ruhiges und klares Wetter. Die Dauer des Blitzes des grünen Strahls beträgt nicht mehr als 1-3 Sekunden.

Das Vorherrschen von Grüntönen während der Abenddämmerung weist auf ein langes, trockenes, klares Wetter hin.

Ein heller silbriger Streifen ohne scharfe Grenzen, der nach Sonnenuntergang lange am Horizont in einem wolkenlosen Himmel sichtbar ist, deutet auf ein langes ruhiges antizyklonales Wetter hin.

Das sanfte rosa Leuchten bewegungsloser Cirruswolken während des Untergangs des Salzes in Abwesenheit anderer Wolken ist ein zuverlässiges Zeichen für etabliertes antizyklonales Wetter.

Das Vorherrschen einer leuchtend roten Farbe in der Abenddämmerung, die noch lange anhält, während die Sonne weiter unter den Horizont sinkt, ist ein Zeichen für das Herannahen einer Warmfront oder einer Okklusionsfront vom warmen Typ; es sollte mit anhaltenden Unruhen gerechnet werden windiges Wetter.

Eine zartrosa Morgendämmerung in Form eines Kreises über der hinter dem Horizont untergegangenen Sonne ist gutes stabiles Wetter. Verfärbt sich der Kreis rosa-rot, sind Niederschlag und verstärkter Wind möglich.

Die Farbe der Morgendämmerung hängt eng mit der Beschaffenheit der Luftmasse zusammen. Die für die gemäßigten Breiten des europäischen Teils der GUS erstellte Tabelle zeigt die Beziehung zwischen den Farben der Morgendämmerung und den Luftmassen nach N. I. Kucherov:

Sonnenuntergang

Da sich Zyklone hauptsächlich von den westlichen Punkten aus bewegen, ist das Erscheinen von Wolken in der westlichen Hälfte des Himmels normalerweise ein Zeichen für die Annäherung eines Zyklons, und wenn dies am Abend geschieht, dann geht die Sonne in den Wolken unter. Gleichzeitig muss jedoch die Abfolge von Wolkenformen berücksichtigt werden, die mit Wirbelstürmen, atmosphärischen Fronten, verbunden sind.

Wenn die Sonne hinter einer niedrigen, soliden Wolke untergeht, die sich scharf von einem grünlichen oder gelblichen Himmel abhebt, ist dies ein Zeichen für bevorstehendes gutes (trockenes, ruhiges und klares) Wetter.

Wenn die Sonne mit anhaltender geringer Bewölkung untergeht und am Horizont und über der Bewölkung Schichten von Cirrus- oder Cirrostratus-Wolken beobachtet werden, fällt Niederschlag, und in den nächsten 6-12 Stunden tritt windiges Zyklonwetter auf.

Der Sonnenuntergang hinter dunklen, dichten Wolken mit einer roten Farbe an den Rändern kündigt Zyklonwetter an.

Wenn nach Sonnenuntergang im Osten ein sich allmählich nach oben ausbreitender dunkler Kegel mit einem breiten unscharfen orangefarbenen Rand deutlich sichtbar ist - der Schatten der Erde -, dann nähert sich ein Zyklon von der Sonnenuntergangsseite.

Der Erdschatten im Osten nach Sonnenuntergang ist graugrau, ohne farbigen Rand oder mit einer blassrosa Farbe - ein Zeichen für das Fortbestehen des antizyklonalen Wetters.

Dies ist die Bezeichnung für einen Strahl einzelner Lichtstrahlen oder -bänder, die hinter den Wolken hervorkommen, die die Sonne bedecken. Die Sonnenstrahlen treten durch die Lücken zwischen den Wolken, beleuchten die in der Luft schwebenden Wassertröpfchen und ergeben ein Bündel von Lichtbändern in Form von Bändern (Buddha-Strahlen).

Da diese Ausstrahlung aufgrund des Vorhandenseins einer großen Anzahl kleiner Wassertröpfchen in der Luft beobachtet wird, deutet dies auf regnerisches, windiges Zyklonwetter hin.

Das Leuchten hinter einer dunklen Wolke, hinter der sich die Sonne befindet, ist ein Zeichen für das Einsetzen von windigem Wetter mit Regen in den nächsten 3-6 Stunden.

Das Leuchten aufgrund gelber Wolken, das unmittelbar nach dem letzten Regen beobachtet wird, weist auf die bevorstehende Wiederaufnahme von Regen und stärkerem Wind hin.

Die rote Farbe von Sonne, Mond und anderen Himmelskörpern weist auf eine hohe Luftfeuchtigkeit hin, d.h. Einrichtung in den nächsten 6-10 Stunden Zyklonwetter mit starkem Wind und Niederschlag.

Die rötliche Farbe der verdunkelten Sonnenscheibe ist zusammen mit der bläulichen Farbe entfernter Objekte (Berge usw.) ein Zeichen für die Ausbreitung staubiger tropischer Luft, und es ist bald mit einem deutlichen Anstieg der Lufttemperatur zu rechnen.

Wenn Sie das Himmelsgewölbe von einem offenen Ort aus (z. B. im Meer) betrachten, können Sie sehen, dass es die Form einer Halbkugel hat, aber in vertikaler Richtung abgeflacht ist. Es scheint oft, dass der Abstand des Beobachters zum Horizont drei- bis viermal größer ist als zum Zenit.

Dies wird wie folgt erklärt. Beim Blick nach oben, ohne den Kopf nach hinten zu neigen, erscheinen uns Gegenstände verkürzt im Vergleich zu denen, die in der Waagerechten liegen.

Beispielsweise erscheinen umgestürzte Masten oder Bäume länger als senkrechte. In horizontaler Richtung wirkt die atmosphärische Perspektive, wodurch Objekte, die in Dunst (von Staub und aufsteigenden Strömungen) gehüllt sind, weniger beleuchtet und daher weiter entfernt erscheinen.

Die scheinbare Abflachung des Firmaments variiert je nach Wetterlage. Große Transparenz der Atmosphäre und hohe Luftfeuchtigkeit verstärken die Abflachung des Himmels.

Ein abgeflachtes, niedriges Himmelsgewölbe ist vor Zyklonwetter zu sehen.

In den zentralen Regionen der Antizyklone wird ein hohes Himmelsgewölbe beobachtet; Es ist zu erwarten, dass gutes antizyklonales Wetter 12 Stunden oder länger anhält.

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Beachtung! Die Folienvorschau dient nur zu Informationszwecken und stellt möglicherweise nicht den vollen Umfang der Präsentation dar. Wenn Sie an dieser Arbeit interessiert sind, laden Sie bitte die Vollversion herunter.

Der Zweck der Lektion: sich eine Vorstellung von optischen Phänomenen in der Atmosphäre zu machen.

Erwartetes Ergebnis: Die Studierenden sollten wissen / verstehen und erklären, wie atmosphärische Phänomene aufgrund der Reflexion von Sonnenlicht entstehen; elektrische Phänomene.

Grundbegriffe und Konzepte: optische Phänomene in der Atmosphäre, Regenbogen, Fata Morgana, Halo, Aurora, Blitze, „St. Elmo's Lights“.

Ressourcen:
– Lehrbuch – S. 106–109;
– elektronische Ergänzung zum Lehrbuch;
– Präsentation für den Unterricht.

Ausrüstung:
- Beamer;
- Bildschirm;
- Computer des Lehrers;
– Laptops auf jedem Schreibtisch;
– Gefäß im orientalischen Stil;
- Anzug für Old Man Hottabych.

Während des Unterrichts

- Gibt es Kinder, eine Decke,
Um die ganze Erde zu bedecken?
Damit es für alle reicht
War es nicht sichtbar?
Nicht falten, nicht entfalten
Fühle nicht, schaue nicht?
Regen und Licht durchlassen
Gibt es, aber nicht?
- Was ist diese Decke? (Atmosphäre ist die Lufthülle der Erde.)

Und wir beschäftigen uns mit Ihnen weiter mit dem Thema „Atmosphäre“. Zuerst stelle ich Ihnen ein paar Fragen:

1. Woraus besteht die Erdatmosphäre? (Ein Gemisch aus Gasen, winzigen Wassertropfen und Eiskristallen, Staub, Ruß, organischen Stoffen.)

2. In welcher Form ist Feuchtigkeit in der Luft enthalten? (Wasserdampf, Wassertropfen und Eiskristalle.)

3. Die Atmosphäre ist nicht homogen, hat sie mehrere Schichten? (Tropo-Strato-Meso-Thermo-Exo-Ionosphäre.)

4. In welchen Schichten erscheint die Aurora? (Ionosphäre.)

- Polarlichter, Blitze, Luftspiegelungen machten den Menschen in der Antike Angst. Heute ist es Wissenschaftlern gelungen, die Geheimnisse dieser mysteriösen Phänomene aufzudecken. Und das Thema unserer Lektion ist „Optische Phänomene in der Atmosphäre“.

Und was ist dieses mysteriöse Gefäß auf meinem Tisch? Wissen Sie? Mal sehen?

(Er öffnet das Gefäß, Rauch quillt heraus, der alte Hottabych erscheint.)

– Apchi! Seid gegrüßt, mein weiser Herr! (DGassenworte Hottabycha, gespielt von einem der Schüler sind unterstrichen.)
- Wo kommst du her? Kommst du vom Theater?
– Oh nein, mein Herr! Ich bin von diesem Schiff!
– Also du..?
– Ja, ich bin der mächtige und verherrlichte Geist in allen vier Ländern der Welt Hassan Abdurakhman ibn Hottab, das heißt, der Sohn von Hottab!
- Hottabytsch?!
– Und wer sind diese schönen Jünglinge?
- SONDERN das sind Schüler der 6. A-Klasse, und jetzt haben wir Erdkundeunterricht.
– Geographieunterricht! Wisse, oh Schönste der Schönen, dass du ein unerhörtes Glück hast, denn ich bin reich an Geographiekenntnissen. Ich werde dich unterrichten, und du wirst unter den Schülern deiner Schule und unter den Schülern aller Schulen in deiner Region berühmt werden!
– Darüber freuen wir uns sehr, lieber Hottabych.
– Und was sind das für magische Black Boxes, die vor Ihnen liegen?
– Das sind Computer, mit denen Kinder heute Erdkunde lernen. Ich lade Sie ein, lieber Hottabych, heute mit uns zu arbeiten. Und ich werde die Jungs bitten, den Bildschirm der Lektion "Optische Phänomene in der Atmosphäre. Was denkst du, was sind optische Phänomene? (Licht, visuell) zu öffnen.
Heute lernen wir einige optische Phänomene kennen, füllen Sie die Tabelle aus, die vor Ihnen liegt. Nun, unser geschätzter Hottabych wird uns erzählen, wie die alten Wissenschaftler dieses oder jenes Phänomen darstellten.

Also lasst uns anfangen!

Phänomene im Zusammenhang mit der Reflexion von Sonnenlicht.

Regenbogen - Der Sommerregen war vorbei, und die Sonne schien wieder. Und wie durch Zauberei erschien ein Regenbogenbogen am Himmel.

Ich weiß, dass der Gott des alten Babylon den Regenbogen als Zeichen dafür schuf, dass er sich entschied, die Sintflut zu stoppen.

Was denken moderne Wissenschaftler darüber?

Sonnenlicht erscheint uns weiß, besteht aber eigentlich aus 7 Lichtfarben: Rot, Orange, Grün, Blau, Indigo und Violett. Beim Durchgang durch die Wassertropfen wird der Sonnenstrahl gebrochen und zerfällt in verschiedene Farben. Deshalb kann man nach dem Regen oder in der Nähe der Wasserfälle den Regenbogen sehen. (Eintrag in die Tabelle machen).

– Viele Wüstenreisende werden Zeuge eines anderen atmosphärischen Phänomens -Fata Morgana.

Die alten Ägypter glaubten, dass eine Fata Morgana der Geist eines Landes ist, das nicht mehr existiert.

(Kinder studieren diesen Abschnitt in der elektronischen Anwendung und sagen die moderne Version)

Warum entstehen Luftspiegelungen? Dies geschieht, wenn heiße Luft über der Oberfläche aufsteigt. Seine Dichte beginnt zuzunehmen. Luft mit unterschiedlichen Temperaturen hat unterschiedliche Dichten, und ein Lichtstrahl, der von Schicht zu Schicht geht, wird gebogen und bringt das Objekt visuell näher. M. entstehen über einer heißen (Wüste, Asphalt) oder im Gegenteil über einer gekühlten Oberfläche (Wasser).

Heiligenschein . Bei frostigem Wetter erscheinen ausgeprägte Ringe um Sonne und Mond -Heiligenschein.

„Das bedeutet, dass zu dieser Zeit ein Hexensabbat ist.

(Kinder studieren diesen Abschnitt in der elektronischen Anwendung und sagen die moderne Version.)

Sie entstehen, wenn Licht in den Eiskristallen von Cirrostratus-Wolken reflektiert wird. Kronen - mehrere ineinander verschachtelte Ringe (Aufzeichnungen).
Luft leitet keinen Strom, aber in einigen Fällen wird festgestellt, dass sie einfach mit Strom überfüllt ist.

Phänomene im Zusammenhang mit Elektrizität.

Polar Lichter - Bewohner der Polarregionen können die Nordlichter bewundern.

-E dann tritt selbstleuchtende Luft durch ein Loch in der Erde aus.

(Kinder studieren diesen Abschnitt in der elektronischen Anwendung und sagen die moderne Version.)

Die Sonne sendet einen Strom elektrisch geladener Teilchen zur Erde, die mit Luftteilchen kollidieren und zu leuchten beginnen. (Aufzeichnungen.)

Blitz - „Ein Feuerpfeil fliegt, niemand wird ihn fangen – weder der König noch die Königin noch die schöne Jungfrau.

- Es ist Gott Perun, der mit seiner Steinwaffe eine Schlange schlägt.

(Kinder studieren diesen Abschnitt in der elektronischen Anwendung und sagen die moderne Version.)

Eine sichtbare elektrische Entladung zwischen Wolken oder zwischen einer Wolke und dem Boden. Blitz Donner. Luft kann sich in Blitzen auf bis zu 30.000 gr erhitzen (das ist 5 mal mehr als auf der Sonnenoberfläche).

Arten von Blitzen (linear und Kugel), warum sind sie gefährlich? (Aufzeichnungen.)

Ein weiteres Phänomen, das mit dem elektrischen Leuchten der Atmosphäre verbunden ist

"Feuer von Saint Elmo".

Segler halten es für ein schlechtes Omen.

(Kinder studieren diesen Abschnitt in der elektronischen Anwendung und sagen die moderne Version.)

Heute haben wir einige ungewöhnliche Phänomene in der Natur kennengelernt.

– Dank Hottabych lernten wir die Ansichten der Alten über optische Phänomene in der Atmosphäre kennen.

– Nun, ich habe herausgefunden, wie eure modernen Wissenschaftler viele mysteriöse Phänomene erklären.

(Wenn Zeit ist: Ich schlage vor, Sie testen sich mit einem Quiz.)

Heute hast du es gut gemacht, dieses Thema ist sehr komplex, und du wirst es im Physikunterricht in den Klassen 10-11 vertiefen.

DZ : Machen Sie das Quiz für diese Lektion.

Wer möchte: In weiteren Informationsquellen erfahren, was ungewöhnliche atm. Phänomene haben sich jemals in Ihrer Gegend ereignet. Wie werden sie beschrieben?

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 sind eine Manifestation atmosphärischer Elektrizität (Gewitter, Blitz, Aurora).

Gewitter - starke elektrische Entladungen in der Atmosphäre. Begleitet von böigen Winden, starkem Regen, hellen Lichtblitzen (Blitz) und harten Soundeffekten (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 kann während der Bewegung einer Kalt- oder Warmfront von Luftmassen oder Intramassen frontal sein. Ein masseninternes Gewitter entsteht, wenn die Luft lokal erwärmt wird. Ein Gewitter ist ein sehr gefährliches Naturphänomen für den Menschen. In Bezug auf die Zahl der Todesopfer steht ein Gewitter an zweiter Stelle nach Überschwemmungen. 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 in hohen Breiten. Grund ist eine starke Schwankung des Erdmagnetfeldes. Dabei wird eine große Menge an Energie freigesetzt. 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, Halo).

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 die Rotations- und Translationsbewegung großer Luftmassen. 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.

Optische Phänomene in der Natur

Phänomene im Zusammenhang mit der Lichtbrechung.

Luftspiegelungen.

In einem inhomogenen Medium breitet sich Licht nicht geradlinig aus. Wenn wir uns ein Medium vorstellen, in dem sich der Brechungsindex von unten nach oben ändert, und es gedanklich in dünne horizontale Schichten unterteilen, dann stellen wir unter Berücksichtigung der Lichtbrechungsbedingungen beim Übergang von Schicht zu Schicht fest, dass in einem solchen Medium die Der Lichtstrahl sollte allmählich seine Richtung ändern.

Eine solche Krümmung des Lichtstrahls erfährt in der Atmosphäre, in der sich aus dem einen oder anderen Grund, hauptsächlich aufgrund seiner ungleichmäßigen Erwärmung, der Brechungsindex der Luft mit der Höhe ändert.

Die Luft wird normalerweise durch den Boden erwärmt, der die Energie der Sonnenstrahlen absorbiert. Daher nimmt die Lufttemperatur mit der Höhe ab. Es ist auch bekannt, dass die Luftdichte mit der Höhe abnimmt. Es wurde festgestellt, dass mit zunehmender Höhe der Brechungsindex abnimmt, sodass die durch die Atmosphäre tretenden Strahlen gebogen und zur Erde hinabgebogen werden. Dieses Phänomen wird als normale atmosphärische Refraktion bezeichnet. Aufgrund der Lichtbrechung erscheinen uns die Himmelskörper etwas „erhaben“ (über ihre wahre Höhe) über dem Horizont.


Luftspiegelungen werden in drei Klassen eingeteilt.
Die erste Klasse umfasst die gebräuchlichsten und einfachsten, die sogenannten See- (oder unteren) Luftspiegelungen, die bei Wüstenreisenden so viele Hoffnungen und Enttäuschungen hervorrufen.

Die Erklärung für dieses Phänomen ist einfach. Die vom Boden erwärmten unteren Luftschichten hatten noch keine Zeit aufzusteigen; ihr Brechungsindex ist kleiner als die oberen. Daher treten die Lichtstrahlen, die von Objekten ausgehen und sich in der Luft biegen, von unten in das Auge ein.

Um eine Fata Morgana zu sehen, muss man nicht nach Afrika reisen. Es kann an einem heißen, ruhigen Sommertag und über der erhitzten Oberfläche einer asphaltierten Autobahn beobachtet werden.

Fata Morganas der zweiten Klasse werden Fata Morganas mit überlegener oder entfernter Sicht genannt.

Sie treten für den Fall auf, dass sich die oberen Schichten der Atmosphäre aus irgendeinem Grund, zum Beispiel wenn erwärmte Luft dorthin gelangt, als besonders verdünnt erweisen. Dann werden die von terrestrischen Objekten ausgehenden Strahlen stärker gebeugt und erreichen die Erdoberfläche in einem großen Winkel zum Horizont. Das Auge des Betrachters projiziert sie in die Richtung, in der sie es betreten.

Anscheinend ist die Sahara schuld daran, dass an der Mittelmeerküste eine Vielzahl von Fernspiegelungen beobachtet werden. Heiße Luftmassen steigen darüber auf, werden dann nach Norden weggetragen und schaffen günstige Bedingungen für das Auftreten von Luftspiegelungen.

Hervorragende Luftspiegelungen werden auch in nördlichen Ländern beobachtet, wenn warme Südwinde wehen. Es stellt sich heraus, dass die oberen Schichten der Atmosphäre erhitzt werden und die unteren Schichten aufgrund des Vorhandenseins großer Massen von schmelzendem Eis und Schnee gekühlt werden.

Luftspiegelungen der dritten Klasse - ultralanges Sehen - sind schwer zu erklären. Es wurden jedoch Annahmen über die Bildung riesiger Luftlinsen in der Atmosphäre getroffen, über die Entstehung einer sekundären Fata Morgana, dh einer Fata Morgana. Möglicherweise spielt hier die Ionosphäre eine Rolle, die nicht nur Radiowellen, sondern auch Lichtwellen reflektiert.

Phänomene im Zusammenhang mit der Streuung von Licht

Der Regenbogen ist ein wunderschönes Himmelsphänomen, das schon immer die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen hat. Früher, als die Menschen noch sehr wenig über die Welt um sich 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 Beobachter Ra, manchmal kann er in einer Entfernung von 2-3 m vor dem Hintergrund von Wassertropfen beobachtet werden, die von Springbrunnen oder Wassersprühern gebildet werden

Der Regenbogen hat sieben Grundfarben, die fließend ineinander übergehen.

Die Form des Bogens, die Helligkeit der Farben, die Breite der Streifen hängen von der Größe der Wassertropfen und ihrer Anzahl ab. Große Tropfen erzeugen einen schmaleren Regenbogen mit scharf hervortretenden Farben, kleine Tropfen erzeugen einen Bogen, der verschwommen, verblasst und sogar weiß ist. Deshalb ist im Sommer nach einem Gewitter, bei dem große Tropfen fallen, ein heller schmaler Regenbogen sichtbar.

Die Regenbogentheorie wurde erstmals 1637 von R. Descartes aufgestellt. Er erklärte den Regenbogen als ein Phänomen, das mit der Reflexion und Brechung von Licht in Regentropfen verbunden ist.

Die Bildung von Farben und ihre Abfolge wurden später erklärt, nachdem die komplexe Natur des weißen Lichts und seine Streuung in einem Medium enträtselt worden war. Die Beugungstheorie des Regenbogens wurde von Airy und Pertner entwickelt.

Phänomene der Lichtinterferenz

Als Halos werden die weißen Lichtkreise um Sonne oder Mond bezeichnet, die durch Lichtbrechung oder -reflexion an Eis- oder Schneekristallen in der Atmosphäre entstehen. Es gibt kleine Wasserkristalle in der Atmosphäre, und wenn ihre Gesichter einen rechten Winkel mit der Ebene bilden, die durch die Sonne verläuft, demjenigen, der den Effekt beobachtet, und den Kristallen, wird am Himmel ein charakteristischer weißer Heiligenschein sichtbar, der die Sonne umgibt. Die Kanten reflektieren also die Lichtstrahlen mit einer Abweichung von 22 ° und bilden einen Heiligenschein. Während der kalten Jahreszeit reflektieren Halos, die von Eis- und Schneekristallen auf der Erdoberfläche gebildet werden, das Sonnenlicht und streuen es in verschiedene Richtungen, wodurch ein Effekt entsteht, der als "Diamantstaub" bezeichnet wird.

Das bekannteste Beispiel für einen großen Heiligenschein ist der berühmte, oft wiederholte „Brockenblick“. Beispielsweise stellt eine Person, die auf einem Hügel oder Berg steht, hinter dem die Sonne auf- oder untergeht, fest, dass ihr Schatten, der auf die Wolken gefallen ist, unglaublich groß wird. Das liegt daran, dass kleinste Nebeltropfen das Sonnenlicht in besonderer Weise brechen und reflektieren. Seinen Namen hat das Phänomen vom Brocken in Deutschland, wo dieser Effekt aufgrund häufiger Nebel regelmäßig zu beobachten ist.

Parhelia.

"Parhelion" bedeutet auf Griechisch "falsche Sonne". Dies ist eine der Halo-Formen (siehe Punkt 6): Am Himmel werden ein oder mehrere zusätzliche Bilder der Sonne beobachtet, die sich auf derselben Höhe über dem Horizont wie die echte Sonne befinden. Millionen von Eiskristallen mit einer senkrechten 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.

Polar Lichter.

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

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 des 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. Der untere Rand des Vorhangs ist recht klar und scharf umrissen und oft in Rot oder Rosa getönt, was an die Bordüre des Vorhangs erinnert, der obere verliert allmählich an Höhe und erzeugt so einen besonders wirkungsvollen Eindruck von Raumtiefe.

Es gibt vier Arten von Polarlichtern:

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

2. Strahlenbogen - das Band wird etwas aktiver und beweglicher, es bildet kleine Falten und Ströme;

3. Strahlenband - mit zunehmender Aktivität werden kleinere Falten von größeren überlagert;

4. Mit zunehmender Aktivität dehnen sich die Falten oder Schlaufen zu enormen Größen aus (bis zu Hunderten von Kilometern), der untere Rand des Bandes leuchtet mit rosa Licht. Wenn die Aktivität nachlässt, verschwinden die Falten und das Band nimmt wieder eine einheitliche Form an. Dies deutet darauf hin, dass die einheitliche Struktur die Hauptform der Aurora ist und die Falten mit einer Aktivitätssteigerung verbunden sind.

Oft gibt es Polarlichter anderer Art. Sie erfassen die gesamte Polarregion und sind sehr intensiv. Sie treten während einer Zunahme der Sonnenaktivität auf. Diese Polarlichter erscheinen als weißlich-grüner Schein von der gesamten Polkappe. Solche Polarlichter werden Sturmböen genannt.

Fazit

Einst erschreckten die Luftspiegelungen "Flying Dutchman" und "Fata Morgana" Seeleute. In der Nacht des 27. März 1898 erschrak die Besatzung der Matador mitten im Pazifischen Ozean durch eine Vision, als sie in einer Flaute um Mitternacht ein Schiff 2 Meilen (3,2 km) entfernt sah, das sich abmühte mit starkem Sturm. All diese Ereignisse fanden tatsächlich in einer Entfernung von 1700 km statt.

Heute kann jeder, der die Gesetze der Physik bzw. der Optik kennt, all diese mysteriösen Phänomene erklären.

In meiner Arbeit habe ich nicht alle optischen Phänomene der Natur beschrieben. Da sind viele von denen. Wir bewundern die blaue Farbe des Himmels, die rötliche Morgendämmerung, den flammenden Sonnenuntergang - diese Phänomene erklären sich aus der Absorption und Streuung des Sonnenlichts. Durch die Arbeit mit zusätzlicher Literatur war ich überzeugt, dass die Fragen, die sich bei der Beobachtung der Welt um uns herum stellen, immer beantwortet werden können. Natürlich muss man die Grundlagen der Naturwissenschaften kennen.

SCHLUSSFOLGERUNG: Optische Phänomene in der Natur werden durch die Brechung oder Reflexion von Licht oder die Welleneigenschaften von Licht erklärt - Dispersion, Interferenz, Beugung, Polarisation oder Quanteneigenschaften von Licht. Die Welt ist mysteriös, aber erkennbar.