Uma pessoa encontra constantemente fenômenos de luz. Tudo o que está relacionado com a aparência da luz, sua propagação e interação com a matéria, é chamado de fenômeno de luz. Exemplos vívidos de fenômenos ópticos podem ser: um arco-íris após a chuva, relâmpagos durante uma tempestade, o brilho das estrelas no céu noturno, o jogo de luz em um fluxo de água, a variabilidade do oceano e do céu e muitos outros.

Os alunos recebem uma explicação científica de fenômenos físicos e exemplos ópticos na 7ª série, quando começam a estudar física. Para muitos, a ótica será a seção mais fascinante e misteriosa do currículo de física escolar.

O que a pessoa vê?

Os olhos humanos são projetados de tal forma que ele só pode perceber as cores do arco-íris. Hoje já se sabe que o espectro do arco-íris não se limita ao vermelho de um lado e roxo do outro. O vermelho é seguido pelo infravermelho e o violeta é seguido pelo ultravioleta. Muitos animais e insetos são capazes de ver essas cores, mas infelizmente os humanos não conseguem. Mas, por outro lado, uma pessoa pode criar dispositivos que recebem e emitem ondas de luz de comprimento apropriado.

refração de raios

A luz visível é um arco-íris de cores, e a luz branca, como a luz solar, é uma simples combinação dessas cores. Se você colocar um prisma em um feixe de luz branca brilhante, ele se dividirá em cores ou em ondas de diferentes comprimentos em que consiste. Primeiro vem o vermelho com o comprimento de onda mais longo, depois laranja, amarelo, verde, azul e, finalmente, violeta, que tem o menor comprimento de onda na luz visível.

Se você pegar outro prisma para captar a luz do arco-íris e virá-lo de cabeça para baixo, ele combinará todas as cores em branco. Existem muitos exemplos de fenômenos ópticos na física, vamos considerar alguns deles.

Por que o céu é azul?

Pais jovens muitas vezes ficam perplexos com as perguntas mais simples, à primeira vista, de seu pequeno porquê. Às vezes, eles são os mais difíceis de responder. Quase todos os exemplos de fenômenos ópticos na natureza podem ser explicados pela ciência moderna.

A luz do sol que ilumina o céu durante o dia é branca, o que significa que, teoricamente, o céu também deveria ser branco brilhante. Para que pareça azul, são necessários alguns processos com a luz no momento de sua passagem pela atmosfera terrestre. Aqui está o que acontece: parte da luz passa pelo espaço livre entre as moléculas de gás na atmosfera, atingindo a superfície da Terra e permanecendo com a mesma cor branca do início da jornada. Mas a luz solar atinge as moléculas de gás, que, como o oxigênio, são absorvidas e depois espalhadas em todas as direções.

Os átomos nas moléculas de gás são ativados pela luz absorvida e novamente emitem fótons de luz em diferentes comprimentos de onda, do vermelho ao violeta. Assim, parte da luz vai para a terra, o resto volta para o sol. O brilho da luz emitida depende da cor. Oito fótons de luz azul são liberados para cada fóton de vermelho. Portanto, a luz azul é oito vezes mais brilhante que a vermelha. A luz azul intensa é emitida de todas as direções por bilhões de moléculas de gás e chega aos nossos olhos.

arco colorido

Era uma vez, as pessoas pensavam que os arco-íris eram sinais enviados a eles pelos deuses. De fato, belas fitas multicoloridas sempre aparecem no céu do nada e desaparecem misteriosamente. Hoje sabemos que o arco-íris é um dos exemplos de fenômenos ópticos da física, mas não deixamos de admirá-lo cada vez que o vemos no céu. O interessante é que cada observador vê um arco-íris diferente, criado por raios de luz vindos de trás dele e de gotas de chuva à sua frente.

Do que são feitos os arco-íris?

A receita para esses fenômenos ópticos na natureza é simples: gotas de água no ar, luz e um observador. Mas não basta que o sol apareça durante a chuva. Deve ser baixo, e o observador deve ficar de pé de modo que o sol esteja atrás dele, e olhar para o local onde está chovendo ou apenas chovendo.

Um raio de sol vindo do espaço distante ultrapassa uma gota de chuva. Agindo como um prisma, a gota de chuva refrata todas as cores escondidas na luz branca. Assim, quando um raio branco passa por uma gota de chuva, de repente se divide em lindos raios multicoloridos. Dentro da gota, eles atingem a parede interna da gota, que funciona como um espelho, e os raios são refletidos na mesma direção em que entraram na gota.

O resultado final é um arco-íris de cores arqueando-se no céu - luz dobrada e refletida por milhões de minúsculas gotas de chuva. Eles podem agir como pequenos prismas, dividindo a luz branca em um espectro de cores. Mas a chuva nem sempre é necessária para ver um arco-íris. A luz também pode ser refratada por neblina ou fumaça do mar.

De que cor é a água?

A resposta é óbvia - a água tem uma cor azul. Se você derramar água pura em um copo, todos verão sua transparência. Isso ocorre porque há muito pouca água no copo e sua cor é muito pálida para ser vista.

Ao encher um grande recipiente de vidro, você pode ver o tom azul natural da água. Sua cor depende de como as moléculas de água absorvem ou refletem a luz. A luz branca é composta de um arco-íris de cores, e as moléculas de água absorvem a maior parte das cores vermelhas a verdes que passam por elas. E a parte azul é refletida de volta. Então vemos azul.

Nascer do sol e pôr do sol

Esses também são exemplos de fenômenos ópticos que uma pessoa observa todos os dias. Quando o sol nasce e se põe, ele direciona seus raios em um ângulo para onde o observador está. Eles têm um caminho mais longo do que quando o sol está no seu zênite.

As camadas de ar acima da superfície da Terra geralmente contêm muita poeira ou partículas microscópicas de umidade. Os raios do sol passam em ângulo com a superfície e são filtrados. Os raios vermelhos têm o maior comprimento de onda de radiação e, portanto, chegam ao solo com mais facilidade do que os raios azuis, que têm ondas curtas que são repelidas por partículas de poeira e água. Portanto, durante a madrugada e a madrugada, uma pessoa observa apenas uma parte dos raios do sol que atingem a terra, ou seja, os vermelhos.

show de luzes do planeta

Uma aurora típica é uma aurora multicolorida no céu noturno que pode ser observada todas as noites no Pólo Norte. Mudando em formas bizarras, enormes faixas de luz azul-esverdeada com manchas laranja e vermelhas às vezes atingem mais de 160 km de largura e podem se estender por 1600 km de comprimento.

Como explicar esse fenômeno óptico, que é uma visão de tirar o fôlego? Auroras aparecem na Terra, mas são causadas por processos que ocorrem no Sol distante.

Como estão as coisas?

O sol é uma enorme bola de gás, consistindo principalmente de átomos de hidrogênio e hélio. Todos eles têm prótons com carga positiva e elétrons com carga negativa girando em torno deles. Um halo de gás quente se espalha constantemente no espaço na forma de vento solar. Este número incontável de prótons e elétrons estão correndo a uma velocidade de 1000 km por segundo.

Quando as partículas do vento solar atingem a Terra, elas são atraídas pelo forte campo magnético do planeta. A Terra é um ímã gigante com linhas magnéticas que convergem nos pólos norte e sul. As partículas atraídas fluem ao longo dessas linhas invisíveis perto dos pólos e colidem com os átomos de nitrogênio e oxigênio que compõem a atmosfera da Terra.

Alguns dos átomos da Terra perdem seus elétrons, outros são carregados com nova energia. Depois de colidir com os prótons e elétrons do Sol, eles emitem fótons de luz. Por exemplo, o nitrogênio que perdeu elétrons atrai a luz violeta e azul, enquanto o nitrogênio carregado brilha em vermelho escuro. O oxigênio carregado emite luz verde e vermelha. Assim, as partículas carregadas fazem com que o ar brilhe com muitas cores. Esta é a aurora boreal.

Miragens

Deve-se determinar imediatamente que as miragens não são uma invenção da imaginação humana, podem até ser fotografadas, são exemplos quase místicos de fenômenos físicos ópticos.

Há muitas evidências da observação de miragens, mas a ciência pode dar uma explicação científica para esse milagre. Eles podem ser tão simples quanto um pedaço de água em meio a areias quentes, ou podem ser incrivelmente complexos, construindo visões de castelos com pilares ou fragatas. Todos esses exemplos de fenômenos ópticos são criados pelo jogo de luz e ar.

As ondas de luz se curvam quando passam primeiro pelo ar quente e depois pelo ar frio. O ar quente é mais rarefeito que o ar frio, então suas moléculas são mais ativas e divergem em distâncias maiores. À medida que a temperatura diminui, o movimento das moléculas também diminui.

As visões vistas através das lentes da atmosfera terrestre podem ser altamente alteradas, comprimidas, expandidas ou invertidas. Isso ocorre porque os raios de luz se dobram ao passar pelo ar quente e depois pelo ar frio e vice-versa. E aquelas imagens que uma corrente de luz carrega consigo, por exemplo, o céu, podem se refletir na areia quente e parecer um pedaço de água, que sempre se afasta quando se aproxima.

Na maioria das vezes, as miragens podem ser observadas a grandes distâncias: em desertos, mares e oceanos, onde camadas de ar quente e frio com diferentes densidades podem ser localizadas simultaneamente. É a passagem por diferentes camadas de temperatura que pode torcer a onda de luz e acabar com uma visão que é reflexo de algo e apresentada pela fantasia como um fenômeno real.

aréola

Para a maioria das ilusões de ótica que podem ser vistas a olho nu, a explicação é a refração dos raios do sol na atmosfera. Um dos exemplos mais incomuns de fenômenos ópticos é o halo solar. Basicamente, um halo é um arco-íris ao redor do sol. No entanto, difere do arco-íris usual tanto na aparência quanto em suas propriedades.

Este fenômeno tem muitas variedades, cada uma das quais é bonita à sua maneira. Mas para a ocorrência de qualquer tipo dessa ilusão de ótica, certas condições são necessárias.

Um halo ocorre no céu quando vários fatores coincidem. Na maioria das vezes, pode ser visto em clima gelado com alta umidade. Ao mesmo tempo, há um grande número de cristais de gelo no ar. Rompendo-os, a luz solar é refratada de tal forma que forma um arco ao redor do Sol.

E embora os 3 últimos exemplos de fenômenos ópticos sejam facilmente explicados pela ciência moderna, para um observador comum eles muitas vezes permanecem místicos e um mistério.

Tendo considerado os principais exemplos de fenômenos ópticos, pode-se supor com segurança que muitos deles são explicados pela ciência moderna, apesar de seu misticismo e mistério. Mas à frente dos cientistas ainda há muitas descobertas, pistas para os fenômenos misteriosos que ocorrem no planeta Terra e além.

Fenômenos elétricos e ópticos na atmosfera. fenômenos atmosféricos. Fenômenos elétricos e ópticos na atmosfera são fenômenos atmosféricos surpreendentes e às vezes perigosos.

Fenômenos elétricos na atmosfera.

3. Os fenômenos elétricos são uma manifestação da eletricidade atmosférica (trovoadas, raios, auroras).

Tempestade - fortes descargas elétricas que ocorrem na atmosfera. Acompanhado por rajadas de vento, chuva forte, flashes de luz brilhante (relâmpago) e efeitos sonoros ásperos (trovão). Os trovões podem ser ouvidos a uma distância de até vinte quilômetros. O motivo são as nuvens cumulonimbus. Descargas elétricas podem ocorrer entre nuvens, dentro das próprias nuvens, entre nuvens e a superfície da Terra. Uma tempestade pode ser frontal durante o movimento de uma frente fria ou quente de massas de ar ou intramassa. Uma tempestade intramassa é formada quando o ar é aquecido localmente. Uma tempestade é um fenômeno natural muito perigoso para os seres humanos. Em termos de número de vidas humanas reivindicadas, uma tempestade está em segundo lugar após as inundações. Cientistas curiosos determinaram que mil e quinhentos trovões ocorrem simultaneamente na Terra. Quarenta e seis relâmpagos a cada segundo! Somente nos pólos e nas regiões polares não há trovoada.

Zarnitsa Este é um fenômeno de luz em que as nuvens ou o horizonte são iluminados por raios por um curto período de tempo. O relâmpago em si não é observado. O motivo é uma tempestade de longo alcance (a uma distância de mais de vinte quilômetros). O trovão durante o relâmpago não é audível.

Luzes polares- brilho multicolorido do céu noturno em altas latitudes. A razão é uma flutuação significativa do campo magnético da Terra. Isso libera uma grande quantidade de energia. A duração desse fenômeno pode ser de vários minutos a vários dias.

Fenômenos ópticos na atmosfera.

4. Os fenômenos ópticos são o resultado da difração (refração) da luz do Sol ou da Lua (miragem, arco-íris, halo).

Miragem é o aparecimento de uma imagem imaginária de um objeto realmente existente. Normalmente objetos imaginários aparecem de cabeça para baixo ou fortemente distorcidos. O motivo é a curvatura dos raios de luz devido à falta de homogeneidade óptica do ar. A heterogeneidade atmosférica aparece quando o ar é aquecido de forma desigual em diferentes alturas.

Arco-íris- um grande arco multicolorido contra o fundo de nuvens de chuva. A parte externa do arco-íris é vermelha e a parte interna é roxa. Muitas vezes, um arco-íris secundário aparece do lado de fora do arco-íris, no qual ocorre a alternância inversa de cores. O motivo da ocorrência é a refração e reflexão dos raios de luz em gotículas de vapor de água. Arco-íris só pode ser visto quando o sol está baixo no horizonte.

aréola- arcos avermelhados claros, círculos, manchas que aparecem ao redor do Sol ou da Lua. A razão para a ocorrência é a refração e reflexão dos raios de luz dos cristais de gelo em nuvens cirrostratus.

5. Fenômenos atmosféricos não classificados são todos os fenômenos difíceis de atribuir a qualquer outro tipo (rajadas, tornados, redemoinhos, neblina).

Tempestadeé um aumento inesperado e acentuado do vento dentro de um ou dois minutos. O vento atinge velocidades superiores a 10 metros por segundo. A razão é o movimento das massas de ar ascendentes e descendentes. A tempestade é acompanhada por trovoadas, chuva forte e nuvens cumulonimbus.

Vórticeé o movimento de rotação e translação de grandes massas de ar. O diâmetro do vórtice pode chegar a vários milhares de quilômetros. Redemoinhos atmosféricos: ciclone, tufão.

Tornado ou um tornado - um vórtice muito forte, que é um funil gigante ou coluna de nuvem. O diâmetro de tal coluna acima da água pode ser de até 100 metros e acima do solo até um quilômetro. A altura do tornado chega a 10 quilômetros.

Dentro do funil ou coluna, quando o ar gira, forma-se uma zona de ar rarefeito. A velocidade do movimento do ar no funil ainda não foi determinada. Simplesmente não existe tal temerário que se atreveu a cair em um funil com dispositivos. Um tornado atrai água, areia, poeira e outros objetos e os transporta por distâncias consideráveis. A vida útil de um tornado varia de alguns minutos a uma hora e meia. É formado no calor e vem de uma nuvem cumulonimbus. As pessoas ainda não determinaram completamente o mecanismo de ocorrência de tornados.

A atmosfera é um meio turvo e opticamente não homogêneo. Os fenômenos ópticos são o resultado da reflexão, refração e difração dos raios de luz na atmosfera.

Dependendo das causas de ocorrência, todos os fenômenos ópticos são divididos em quatro grupos:

1) fenômenos causados ​​pela dispersão da luz na atmosfera (crepúsculo, amanhecer);

2) fenômenos causados ​​pela refração dos raios de luz na atmosfera (refração) - miragens, cintilação de estrelas, etc.;

3) fenômenos causados ​​pela refração e reflexão de raios de luz em gotas e cristais de nuvens (arco-íris, halo);

4) fenômenos causados ​​pela difração da luz nas nuvens e neblina - coroas, gloria.

Pó causada pela dispersão da luz solar na atmosfera. Crepúsculo é o período de transição do dia para a noite (crepúsculo da tarde) e da noite para o dia (crepúsculo da manhã). O crepúsculo da noite começa a partir do momento em que o sol se põe e até a escuridão completa, o crepúsculo da manhã - vice-versa.

A duração do crepúsculo é determinada pelo ângulo entre a direção do movimento diário aparente do Sol e o horizonte; assim, a duração do crepúsculo depende da latitude geográfica: quanto mais próximo do equador, mais curto o crepúsculo.

Existem três períodos de crepúsculo:

1) crepúsculo civil (a imersão do Sol sob o horizonte não excede 6 o) - luz;

2) navegacional (imersão do Sol sob o horizonte até 12 o) - as condições de visibilidade estão muito deterioradas;

3) astronômico (imersão do Sol sob o horizonte até 18 o) - já está escuro perto da superfície da Terra, mas o amanhecer ainda é visível no céu.

Alvorecer - um conjunto de fenômenos luminosos coloridos na atmosfera, observados antes do nascer do sol ou ao pôr do sol. A variedade de cores do amanhecer depende da posição do Sol em relação ao horizonte e do estado da atmosfera.

A cor do firmamento é determinada pelos raios dispersos visíveis do sol. Em uma atmosfera limpa e seca, a dispersão da luz ocorre de acordo com a lei de Rayleigh. Os raios azuis se espalham cerca de 16 vezes mais que os raios vermelhos, então a cor do céu (luz solar espalhada) é azul (azul), e a cor do Sol e seus raios próximos ao horizonte são vermelhos, porque. Neste caso, a luz percorre um caminho mais longo na atmosfera.

Grandes partículas na atmosfera (gotas, partículas de poeira, etc.) espalham a luz de forma neutra, de modo que as nuvens e o nevoeiro são brancos. Com alta umidade, poeira, todo o céu fica não azul, mas esbranquiçado. Portanto, pelo grau de azul do céu, pode-se julgar a pureza do ar e a natureza das massas de ar.

refração atmosférica - fenômenos atmosféricos associados à refração dos raios de luz. A refração deve-se a: cintilação das estrelas, achatamento do disco visível do Sol e da Lua perto do horizonte, aumento da duração do dia em vários minutos, bem como miragens. Uma miragem é uma imagem imaginária visível no horizonte, acima do horizonte ou abaixo do horizonte, devido a uma violação acentuada da densidade das camadas de ar. Existem miragens inferiores, superiores, laterais. Miragens em movimento - "Fata Morgana" raramente são observadas.

Arco-íris - trata-se de um arco de luz, pintado em todas as cores do espectro, contra o fundo de uma nuvem iluminada pelo Sol, da qual caem gotas de chuva. A borda externa do arco é vermelha, a borda interna é roxa. Se o Sol está baixo no horizonte, vemos apenas metade do círculo. Quando o Sol está alto, o arco fica menor, porque. o centro do círculo cai abaixo do horizonte. A uma altura do Sol superior a 42 sobre o arco-íris não é visível. De um avião, você pode observar um arco-íris de quase um círculo completo.

Um arco-íris é formado pela refração e reflexão da luz solar em gotículas de água. O brilho e a largura do arco-íris dependem do tamanho das gotículas. Grandes gotas dão um arco-íris menor, mas mais brilhante. Com pequenas gotas, é quase branco.

aréola - são círculos ou arcos ao redor do Sol e da Lua, surgindo nas nuvens de gelo da camada superior (na maioria das vezes em cirrostratus).

coroas - anéis leves e levemente coloridos ao redor do Sol e da Lua, surgindo nas nuvens de água e gelo das camadas superior e intermediária, devido à difração da luz.

Na escola, o 6º ano estuda o tema "Fenômenos ópticos na atmosfera". No entanto, é de interesse não apenas para a mente inquisitiva de uma criança. na atmosfera, por um lado, eles combinam um arco-íris, uma mudança na cor do céu durante o nascer e o pôr do sol, que foi visto por todos mais de uma vez. Por outro lado, incluem miragens misteriosas, falsas Luas e Sóis, halos impressionantes que no passado aterrorizavam as pessoas. O mecanismo de formação de alguns deles permanece obscuro até hoje, no entanto, o princípio geral pelo qual os fenômenos ópticos "vivem" na natureza tem sido bem estudado pela física moderna.

concha de ar

A atmosfera da Terra é uma concha que consiste em uma mistura de gases e se estende por cerca de 100 km acima do nível do mar. A densidade da camada de ar muda com a distância da terra: seu valor mais alto está na superfície do planeta, diminui com a altura. A atmosfera não pode ser chamada de formação estática. As camadas do envelope gasoso estão em constante movimento e mistura. Suas características mudam: temperatura, densidade, velocidade de movimento, transparência. Todas essas nuances afetam os raios do sol que chegam à superfície do planeta.

Sistema óptico

Os processos que ocorrem na atmosfera, assim como sua composição, contribuem para a absorção, refração e reflexão dos raios de luz. Alguns deles atingem o alvo - a superfície da Terra, o outro é espalhado ou redirecionado de volta ao espaço sideral. Como resultado da curvatura e decaimento de parte dos raios em um espectro, e assim por diante, vários fenômenos ópticos são formados na atmosfera.

óptica atmosférica

Numa época em que a ciência estava apenas em sua infância, as pessoas explicavam fenômenos ópticos com base nas ideias predominantes sobre a estrutura do universo. O arco-íris conectou o mundo humano com o divino, o aparecimento de dois falsos sóis no céu testemunhou as catástrofes que se aproximavam. Hoje, a maioria dos fenômenos que assustaram nossos ancestrais distantes receberam uma explicação científica. A óptica atmosférica está envolvida no estudo de tais fenômenos. Esta ciência descreve fenômenos ópticos na atmosfera com base nas leis da física. Ela é capaz de explicar, durante o dia, ao pôr do sol e ao amanhecer, muda de cor, como se forma um arco-íris e de onde vêm as miragens. Numerosos estudos e experimentos hoje permitem entender fenômenos ópticos na natureza como o aparecimento de cruzes luminosas, Fata Morgana, halos iridescentes.

Céu azul

A cor do céu é tão familiar que raramente nos perguntamos por que é assim. No entanto, os físicos sabem bem a resposta. Newton provou que, sob certas condições, ele se decompõe em um espectro. Ao passar pela atmosfera, a parte correspondente à cor azul se espalha melhor. A seção vermelha é caracterizada por um comprimento de onda mais longo e é inferior ao violeta em termos de grau de espalhamento em 16 vezes.

Ao mesmo tempo, vemos o céu não roxo, mas azul. A razão para isso está nas peculiaridades da estrutura da retina e na proporção de partes do espectro na luz solar. Nossos olhos são mais sensíveis ao azul, e a parte violeta do espectro da estrela é menos intensa que o azul.

pôr do sol escarlate

Quando as pessoas descobriram, os fenômenos ópticos deixaram de ser evidência ou presságio de eventos terríveis para eles. No entanto, a abordagem científica não interfere em receber pores-do-sol coloridos e amanheceres suaves. Vermelhos e laranjas brilhantes, juntamente com rosas e azuis, gradualmente dão lugar à escuridão da noite ou à luz da manhã. É impossível observar dois amanheceres ou entardeceres idênticos. E a razão para isso está na mesma mobilidade das camadas atmosféricas e mudanças nas condições climáticas.

Durante o pôr do sol e o nascer do sol, os raios do sol percorrem um caminho mais longo até a superfície do que durante o dia. Como resultado, violeta difuso, azul e verde vão para os lados, e a luz direta fica vermelha e laranja. Nuvens, poeira ou partículas de gelo suspensas no ar contribuem para a imagem do pôr do sol e do amanhecer. A luz é refratada à medida que passa por eles e colore o céu em uma variedade de tons. Na parte do horizonte oposta ao Sol, muitas vezes pode-se observar o chamado Cinturão de Vênus - uma faixa rosa que separa o céu escuro da noite e o céu azul do dia. O belo fenômeno óptico, batizado em homenagem à deusa romana do amor, é visível antes do amanhecer e depois do pôr do sol.

Ponte de Arco-Íris

Talvez nenhum outro fenômeno de luz na atmosfera evoque tantos enredos mitológicos e imagens de contos de fadas quanto aqueles associados ao arco-íris. O arco ou círculo, composto por sete cores, é conhecido por todos desde a infância. Um belo fenômeno atmosférico que ocorre durante a chuva, quando os raios do sol passam pelas gotas, fascina até mesmo aqueles que estudaram a fundo sua natureza.

E a física do arco-íris hoje não é segredo para ninguém. A luz do sol, refratada por gotas de chuva ou neblina, se divide. Como resultado, o observador vê sete cores do espectro, do vermelho ao violeta. É impossível definir os limites entre eles. As cores misturam-se suavemente entre si através de vários tons.

Ao observar um arco-íris, o sol está sempre localizado atrás das costas da pessoa. O centro do sorriso de Irida (como os antigos gregos chamavam o arco-íris) está localizado em uma linha que passa pelo observador e pela luz do dia. Um arco-íris geralmente aparece como um semicírculo. Seu tamanho e forma dependem da posição do Sol e do ponto em que o observador está localizado. Quanto mais alto o luminar acima do horizonte, mais baixo o círculo da possível aparência de um arco-íris cai. Quando o Sol passa 42º acima do horizonte, um observador na superfície da Terra não consegue ver o arco-íris. Quanto mais acima do nível do mar uma pessoa que deseja admirar o sorriso de Irida estiver localizada, mais provável será que ela veja não um arco, mas um círculo.

Arco-íris duplo, estreito e largo

Muitas vezes, junto com o principal, você pode ver o chamado arco-íris secundário. Se o primeiro é formado como resultado de uma única reflexão de luz, o segundo é o resultado de uma dupla reflexão. Além disso, o arco-íris principal se distingue por uma certa ordem de cores: o vermelho está localizado do lado de fora e o roxo está no interior, mais próximo da superfície da Terra. A "ponte" lateral é o espectro invertido na sequência: o violeta está no topo. Isso acontece porque os raios saem em ângulos diferentes durante a dupla reflexão de uma gota de chuva.

Arco-íris variam em intensidade de cor e largura. Os mais brilhantes e estreitos aparecem após uma tempestade de verão. Grandes gotas, características dessa chuva, dão origem a um arco-íris altamente visível com cores distintas. Pequenas gotas dão um arco-íris mais embaçado e menos perceptível.

Fenômenos ópticos na atmosfera: aurora

Um dos fenômenos ópticos atmosféricos mais bonitos é a aurora. É característico de todos os planetas com uma magnetosfera. Na Terra, as auroras são observadas em altas latitudes em ambos os hemisférios, em zonas ao redor dos pólos magnéticos do planeta. Na maioria das vezes, você pode ver um brilho esverdeado ou azul esverdeado, às vezes complementado por flashes de vermelho e rosa ao longo das bordas. A intensa aurora boreal tem a forma de fitas ou dobras de tecido, transformando-se em manchas à medida que se desvanece. Listras com várias centenas de quilômetros de altura se destacam bem ao longo da borda inferior contra o céu escuro. O limite superior da aurora se perde no céu.

Esses belos fenômenos ópticos na atmosfera ainda mantêm seus segredos das pessoas: o mecanismo da ocorrência de certos tipos de luminescência, a causa do crepitar que ocorre durante os flashes agudos, não foi totalmente estudado. No entanto, o quadro geral da formação das auroras é conhecido hoje. Os céus acima dos pólos norte e sul são adornados com um brilho rosa esverdeado à medida que partículas carregadas do vento solar colidem com átomos na atmosfera superior da Terra. Estes últimos, como resultado da interação, recebem energia adicional e a emitem na forma de luz.

aréola

O sol e a lua muitas vezes aparecem diante de nós cercados por um brilho semelhante a uma auréola. Este halo é um anel altamente visível ao redor da fonte de luz. Na atmosfera, na maioria das vezes é formado devido às menores partículas de gelo que se formam acima da Terra. Dependendo da forma e tamanho dos cristais, as características do fenômeno mudam. Muitas vezes, o halo assume a forma de um círculo de arco-íris como resultado da decomposição do feixe de luz em um espectro.

Uma variação interessante do fenômeno é chamada de parélio. Como resultado da refração da luz nos cristais de gelo ao nível do Sol, duas manchas brilhantes são formadas, lembrando uma estrela diurna. Nas crônicas históricas pode-se encontrar descrições desse fenômeno. No passado, era frequentemente considerado um prenúncio de eventos formidáveis.

Miragem

Miragens também são fenômenos ópticos na atmosfera. Eles surgem como resultado da refração da luz na fronteira entre camadas de ar que diferem significativamente em densidade. A literatura descreve muitos casos em que um viajante no deserto viu oásis ou mesmo cidades e castelos que não poderiam estar próximos. Na maioria das vezes, são miragens "inferiores". Surgem sobre uma superfície plana (deserto, asfalto) e representam uma imagem refletida do céu, que parece ao observador um reservatório.

As chamadas miragens superiores são menos comuns. Eles se formam sobre superfícies frias. As miragens superiores são retas e invertidas, às vezes combinam as duas posições. O representante mais famoso desses fenômenos ópticos é Fata Morgana. Esta é uma miragem complexa que combina vários tipos de reflexos ao mesmo tempo. Objetos da vida real aparecem diante do observador, repetidamente refletidos e misturados.

eletricidade atmosférica

Fenômenos elétricos e ópticos na atmosfera são frequentemente mencionados juntos, embora suas causas sejam diferentes. A polarização das nuvens e a formação de raios estão associadas a processos que ocorrem na troposfera e na ionosfera. Descargas de faíscas gigantes são geralmente formadas durante uma tempestade. O relâmpago ocorre dentro das nuvens e pode atingir o solo. São uma ameaça à vida humana, e esta é uma das razões do interesse científico por tais fenômenos. Algumas propriedades do relâmpago ainda são um mistério para os pesquisadores. Hoje, a causa do raio de bola é desconhecida. Tal como acontece com alguns aspectos da teoria da aurora e da miragem, os fenômenos elétricos continuam a intrigar os cientistas.

Fenômenos ópticos na atmosfera, brevemente descritos no artigo, estão se tornando cada vez mais compreensíveis para os físicos a cada dia. Ao mesmo tempo, eles, como relâmpagos, nunca deixam de surpreender as pessoas com sua beleza, mistério e às vezes grandiosidade.

Para trás para a frente

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O objetivo da lição: formar uma idéia dos fenômenos ópticos na atmosfera.

Resultado esperado: os alunos devem conhecer/compreender e explicar como ocorrem os fenómenos atmosféricos devido à reflexão da luz solar; fenômenos elétricos.

Termos e conceitos básicos: fenômenos ópticos na atmosfera, arco-íris, miragem, halo, aurora, relâmpago, “Luzes de St. Elmo”.

Recursos:
– livro didático – pp. 106–109;
– suplemento eletrônico ao livro didático;
– apresentação para a aula.

Equipamento:
- Projetor;
- Tela;
- O computador do professor;
– Laptops em cada mesa;
– Embarcação em estilo oriental;
- Terno para o Velho Hottabych.

Durante as aulas

- Há crianças, um cobertor,
Para cobrir toda a Terra?
Para ter o suficiente para todos
Não era visível?
Não dobre, não desdobre
Não sinta, não olhe?
Deixe a chuva e a luz passarem
Existe, mas não é?
- O que é esse cobertor? (Atmosfera é o envelope de ar da Terra.)

E continuamos a estudar o tema “Atmosfera” com você. Primeiro, vou fazer algumas perguntas:

1. Em que consiste a atmosfera da Terra? (Uma mistura de gases, pequenas gotas de água e cristais de gelo, poeira, fuligem, matéria orgânica.)

2. De que forma a umidade está contida no ar? (Vapor de água, gotas de água e cristais de gelo.)

3. A atmosfera não é homogênea, possui várias camadas? (Tropo-estrato-meso-termo-exo-ionosfera.)

4. Em que camadas aparece a aurora? (Ionosfera.)

- Luzes polares, relâmpagos, miragens assustavam as pessoas nos tempos antigos. Hoje, os cientistas conseguiram descobrir os segredos desses fenômenos misteriosos. E o tema da nossa lição é “Fenômenos ópticos na atmosfera”.

E o que é esse misterioso vaso na minha mesa? Você não sabe? Vamos dar uma olhada?

(Ele abre o recipiente, sai fumaça, o velho Hottabych aparece.)

– Apchi! Saudações, meu sábio senhor! (Dpalavras de beco Hottabycha, tocadas por um dos alunos estão sublinhadas.)
- De onde você é? Você é do teatro?
– Ah não, meu senhor! Eu sou deste navio!
– Então você..?
– Sim, eu sou o gênio poderoso e glorificado em todos os quatro países do mundo Hassan Abdurakhman ibn Hottab, isto é, o filho de Hottab!
- Hottabych?!
– E quem são esses lindos jovens?
- MAS são alunos da 6ª turma "A", e agora temos uma aula de geografia.
– Aula de geografia! Saiba, ó mais bela das belas, que você tem uma sorte inaudita, pois sou rico em conhecimento de geografia. Eu vou te ensinar, e você ficará famoso entre os alunos da sua escola e entre os alunos de todas as escolas da sua região!
– Estamos muito felizes com isso, querido Hottabych.
– E o que são essas caixas pretas mágicas que estão na sua frente?
– São computadores com os quais as crianças de hoje aprendem geografia. Convido você, querido Hottabych, a trabalhar conosco hoje. E vou pedir para os caras abrirem a tela da lição "Fenômenos ópticos na atmosfera. O que você acha, o que são fenômenos ópticos? (luz, visual).
Hoje vamos nos familiarizar com alguns fenômenos ópticos, preencha a tabela que está à sua frente. Bem, nosso estimado Hottabych nos dirá como os antigos cientistas representavam este ou aquele fenômeno.

Então vamos começar!

Fenômenos associados à reflexão da luz solar.

Arco-íris - A chuva de verão passou e o sol voltou a brilhar. E como por magia, um arco-íris apareceu no céu.

Eu sei que o deus da antiga Babilônia criou o arco-íris como um sinal de que ele decidiu parar o Dilúvio.

O que os cientistas modernos pensam sobre isso?

A luz do sol parece branca para nós, mas na verdade é composta de 7 cores de luz: vermelho, laranja, verde, azul, índigo e violeta. Ao passar pelas gotas d'água, o raio do sol é refratado e se decompõe em diferentes cores. É por isso que depois da chuva ou perto das cachoeiras você pode ver o arco-íris. (fazer uma entrada na tabela).

– Muitos viajantes do deserto testemunham outro fenômeno atmosférico -Miragem.

Os antigos egípcios acreditavam que uma miragem é o fantasma de um país que não existe mais.

(As crianças estudam esta seção no aplicativo eletrônico e dizem a versão moderna)

Por que as miragens ocorrem? Isso acontece quando o ar quente acima da superfície sobe. Sua densidade começa a aumentar. O ar em diferentes temperaturas tem densidades diferentes, e um feixe de luz, passando de camada em camada, se curvará, aproximando visualmente o objeto. M. surgem sobre uma superfície quente (deserto, asfalto) ou, ao contrário, sobre uma superfície gelada (água).

aréola . Em clima gelado, anéis pronunciados aparecem ao redor do Sol e da Lua -aréola.

“Isso significa que neste momento há um sábado de bruxas.

(As crianças estudam esta seção no aplicativo eletrônico e dizem a versão moderna.)

Eles ocorrem quando a luz é refletida nos cristais de gelo das nuvens cirrostratus. Coroas - vários anéis aninhados uns nos outros. (Registros.)
O ar não conduz eletricidade, mas em alguns casos verifica-se que está simplesmente transbordando de eletricidade.

Fenômenos associados à eletricidade.

Luzes polares - Os moradores das regiões polares podem admirar a aurora boreal.

- E então o ar auto-luminoso sai por um buraco na Terra.

(As crianças estudam esta seção no aplicativo eletrônico e dizem a versão moderna.)

O sol envia um fluxo de partículas eletricamente carregadas para a Terra, que colidem com partículas de ar e começam a brilhar. (Registros.)

Raio - "Uma flecha de fogo está voando, ninguém vai pegá-la - nem o rei, nem a rainha, nem a bela donzela.

- É Deus Perun quem golpeia uma cobra com sua arma de pedra.

(As crianças estudam esta seção no aplicativo eletrônico e dizem a versão moderna.)

Uma descarga elétrica visível entre nuvens, ou entre uma nuvem e o solo. Relâmpago Trovão. O ar pode aquecer dentro de um raio até 30.000 gr. (Isso é 5 vezes mais do que na superfície do Sol.)

Tipos de raios (lineares e esféricos), por que são perigosos? (Registros.)

Outro fenômeno associado ao brilho elétrico da atmosfera

"Fogo de São Elmo".

Os marinheiros consideram isso um mau presságio.

(As crianças estudam esta seção no aplicativo eletrônico e dizem a versão moderna.)

Hoje nos familiarizamos com alguns fenômenos incomuns na natureza.

– Graças a Hottabych, aprendemos sobre as visões dos antigos sobre fenômenos ópticos na atmosfera.

– Bem, descobri como seus cientistas modernos explicam muitos fenômenos misteriosos.

(Se houver tempo: sugiro que você se teste com um teste.)

Hoje você fez um bom trabalho, este tópico é muito complexo e você o estudará mais profundamente no curso de física nas séries 10-11.

D.Z. : Faça o teste para esta lição.

Para aqueles que desejam: descubra de fontes adicionais de informação que caixa eletrônico incomum. fenômenos já ocorreram em sua área. Como eles são descritos?