1. Fenômenos ópticos na atmosfera foram os primeiros efeitos ópticos que foram observados por humanos. Com a compreensão da natureza desses fenômenos e da natureza da visão humana, começou a formação do problema da luz.
Número total fenômenos ópticos na atmosfera é muito grande. Aqui apenas o mais fenômenos famosos – miragens, arco-íris, halos, coroas, estrelas cintilantes, céu azul e cor escarlate alvorecer. A formação desses efeitos está associada a propriedades da luz como refração nas interfaces entre meios, interferência e difração.
2. refração atmosférica – é a curvatura dos raios de luz à medida que passam pela atmosfera do planeta. Dependendo das fontes de raios, existem astronômico e terrestre refração. No primeiro caso, os raios vêm de corpos celestiais(estrelas, planetas), no segundo caso - de objetos terrestres. Como resultado da refração atmosférica, o observador vê um objeto não onde está, ou não na forma que tem.
3. Refração astronômica já era conhecido no tempo de Ptolomeu (século II dC). Em 1604, I. Kepler sugeriu que atmosfera terrestre tem uma densidade independente da altura e uma certa espessura h(Fig. 199). Ray 1 vindo da estrela S direto para o observador UMA em linha reta, não cairá em seus olhos. Refratado no limite do vácuo e da atmosfera, atingirá o ponto NO.
O raio 2 atingirá o olho do observador, que, na ausência de refração na atmosfera, teria que passar. Como resultado da refração (refração), o observador verá a estrela não na direção S, mas na continuação do feixe refratado na atmosfera, ou seja, na direção S 1 .
Injeção γ , que se desvia para o zênite Z posição aparente da estrela S 1 vs. posição verdadeira S, chamado ângulo de refração. Na época de Kepler, os ângulos de refração já eram conhecidos a partir de resultados observações astronômicas algumas estrelas. então este esquema Kepler usado para estimar a espessura da atmosfera h. Segundo seus cálculos, h» 4km. Se contarmos pela massa da atmosfera, isso é cerca de metade do valor real.
Na verdade, a densidade da atmosfera da Terra diminui com a altitude. Portanto, as camadas inferiores de ar são opticamente mais densas que as superiores. Raios de luz que vão obliquamente para a Terra não são refratados em um ponto da fronteira do vácuo e da atmosfera, como no esquema de Kepler, mas são curvados gradualmente ao longo de todo o caminho. Isso é semelhante a como um feixe de luz passa por uma pilha de placas transparentes, cujo índice de refração é maior quanto mais baixa a placa estiver localizada. No entanto, o efeito total da refração se manifesta da mesma forma que no esquema Kepler. Notamos dois fenômenos devido à refração astronômica.
uma. As posições aparentes dos objetos celestes estão mudando para o zênite para o ângulo de refração γ
. Quanto mais baixa a estrela estiver no horizonte, mais notavelmente sua posição aparente no céu se eleva em comparação com a verdadeira (Fig. 200). Por isso a imagem céu estrelado, observado da Terra, está um pouco deformado em direção ao centro. Apenas o ponto não se move S localizado no zênite. Devido à refração atmosférica, estrelas que estão um pouco abaixo da linha geométrica do horizonte podem ser observadas.
Valores do ângulo de refração γ diminui rapidamente à medida que o ângulo aumenta. β a altura da luminária acima do horizonte. No β = 0 γ = 35" . Este é o ângulo máximo de refração. No β = 5º γ = 10" , no β = 15º γ = 3" , no β = 30º γ = 1" . Para luminárias cuja altura β > 30º, desvio refrativo γ < 1" .
b. O sol ilumina mais da metade da superfície o Globo
. Raios 1 - 1, que na ausência de atmosfera devem tocar a Terra nos pontos da seção diametral DD, graças à atmosfera, eles tocam um pouco mais cedo (Fig. 201).
A superfície da Terra é tocada pelos raios 2 - 2, que passariam sem a atmosfera. Como resultado, a linha de terminação BB, separando a luz da sombra, desloca-se para a região do hemisfério noturno. Portanto, a área da superfície do dia na Terra é maior que a área da noite.
4. Refração da Terra. Se os fenômenos refração astronômica condicionado efeito refrativo global da atmosfera, então os fenômenos de refração terrestre são devidos mudanças atmosféricas locais geralmente associada a anomalias de temperatura. As manifestações mais notáveis da refração terrestre são miragens.
uma. miragem superior(a partir de fr. miragem). Geralmente é observado em regiões árticas com ar limpo e baixas temperaturas de superfície. O forte resfriamento da superfície aqui se deve não apenas à baixa posição do sol acima do horizonte, mas também ao fato de que a superfície coberta de neve ou gelo reflete a maioria radiação para o espaço. Como resultado, na camada superficial, à medida que se aproxima da superfície da Terra, a temperatura diminui muito rapidamente e aumenta densidade ótica ar.
A curvatura dos raios em direção à Terra às vezes é tão significativa que são observados objetos que estão muito além da linha do horizonte geométrico. Feixe 2 na Fig. 202, que em uma atmosfera comum teria entrado em suas camadas superiores, em este caso curva em direção à Terra e entra no olho do observador.
Aparentemente, é justamente essa miragem que representa o lendário “ Holandeses voadores”- os fantasmas de navios que na verdade estão a centenas e até milhares de quilômetros de distância. O que surpreende nas miragens superiores é que não há diminuição perceptível no tamanho aparente dos corpos.
Por exemplo, em 1898, a tripulação do navio de Bremen "Matador" observou um navio fantasma, cujas dimensões aparentes correspondiam a uma distância de 3 a 5 milhas. De fato, como se viu mais tarde, esse navio estava naquela época a uma distância de cerca de mil milhas. (1 milha náutica igual a 1852 m). O ar de superfície não apenas dobra os raios de luz, mas também os concentra como um sistema óptico complexo.
NO condições normais temperatura do ar diminui com o aumento da altitude. O curso inverso da temperatura, quando a temperatura aumenta com o aumento da altitude, é chamado inversão de temperatura. As inversões de temperatura podem ocorrer não apenas em zonas árticas, mas também em outros lugares de latitudes mais baixas. Portanto, miragens superiores podem ocorrer onde o ar é suficientemente limpo e onde ocorrem inversões de temperatura. Por exemplo, miragens de visão distante às vezes são observadas na costa mar Mediterrâneo. A inversão de temperatura é criada aqui pelo ar quente do Saara.
b. miragem inferior ocorre quando curso inverso temperaturas e é geralmente observada em desertos durante o tempo quente. Ao meio-dia, quando o sol está alto, o solo arenoso do deserto, composto por partículas de minerais sólidos, aquece até 50 graus ou mais. Ao mesmo tempo, a uma altura de várias dezenas de metros, o ar permanece relativamente frio. Portanto, o índice de refração das camadas de ar acima é visivelmente maior em comparação com o ar próximo ao solo. Isso também leva à flexão da viga, mas em lado reverso(fig.203).
Raios de luz vindos das partes do céu localizadas abaixo do horizonte, que estão opostas ao observador, são constantemente dobradas para cima e entram no olho do observador na direção de baixo para cima. Como resultado, em sua continuação na superfície da terra, o observador vê um reflexo do céu, assemelhando-se a uma superfície de água. Esta é a chamada miragem do "lago".
O efeito é ainda mais acentuado quando há rochas, morros, árvores, prédios na direção de observação. Neste caso, são visíveis como ilhas no meio de um vasto lago. Além disso, não apenas o objeto é visível, mas também seu reflexo. Pela natureza da curvatura dos raios, a camada terrestre de ar atua como um espelho da superfície da água.
5. Arco-íris. é colorido um fenômeno óptico observado durante a chuva, iluminado pelo sol e representando um sistema de arcos coloridos concêntricos.
A primeira teoria do arco-íris foi desenvolvida por Descartes em 1637. Nessa época, os seguintes fatos experimentais relacionados ao arco-íris eram conhecidos:
uma. O centro do arco-íris O está na linha reta que liga o Sol ao olho do observador.(fig.204).
b. Ao redor da linha de simetria Olho - o Sol é um arco colorido com um raio angular de cerca de 42° . As cores estão dispostas, contando a partir do centro, na ordem: azul (d), verde (h), vermelho (k)(grupo de linhas 1). Isso é arco-íris principal. Dentro do arco-íris principal há arcos multicoloridos fracos de tons avermelhados e esverdeados.
dentro. O segundo sistema de arcos com um raio angular de cerca de 51° chamado arco-íris secundário. Suas cores são muito mais pálidas e entram em ordem reversa, contando a partir do centro, vermelho, verde, azul (um grupo de linhas 2) .
G. O arco-íris principal aparece apenas quando o sol está acima do horizonte em um ângulo não superior a 42 °.
Como Descartes estabeleceu, a principal razão para a formação do arco-íris primário e secundário é a refração e reflexão dos raios de luz nas gotas de chuva. Considere as principais disposições de sua teoria.
6. Refração e reflexão de um feixe monocromático em uma gota. Deixe um feixe monocromático com intensidade EU 0 cai em uma queda esférica de raio R na distância y do eixo no plano da seção diametral (Fig. 205). No ponto de queda UMA parte do feixe é refletida, e a parte principal da intensidade EU 1 passa dentro da gota. No ponto B a maior parte do feixe passa para o ar (na Fig. 205 NO feixe não mostrado), mas minoria refletida e cai para um ponto Com. Saiu no ponto Com intensidade do feixe EU 3 está envolvido na formação do arco principal e bandas secundárias fracas dentro do arco principal.
Vamos encontrar o canto θ , sob o qual o feixe sai EU 3 em relação ao feixe incidente EU 0. Observe que todos os ângulos entre o raio e a normal dentro da gota são iguais e iguais ao ângulo de refração β . (Triângulos OAB e OVS isósceles). Não importa o quanto o feixe “circule” dentro da gota, todos os ângulos de incidência e reflexão são iguais e iguais ao ângulo de refração β . Por esta razão, qualquer raio emergindo da gota nos pontos NO, Com etc., sai no mesmo ângulo, igual ao ângulo cair α .
Para encontrar um ângulo θ deflexão do feixe EU 3 do original, é necessário somar os ângulos de desvio nos pontos MAS, NO e Com: q = (α – β) + (π – 2β) + (α - β) = π + 2α – 4β . (25.1)
Mais conveniente para medir canto afiado φ \u003d π - q \u003d 4β – 2α . (25.2)
Tendo realizado o cálculo para várias centenas de raios, Descartes descobriu que o ângulo φ com crescimento y, ou seja, à medida que o feixe se afasta EU 0 do eixo da gota, primeiro cresce ao longo valor absoluto, no y/R≈ 0,85 aceita valor máximo e então começa a diminuir.
Agora este é o valor limite do ângulo φ pode ser encontrado examinando a função φ ao extremo no. Desde o pecado α = yçR, e pecado β = yçR· n, então α = arcsin( yçR), β = arcsin( yçRn). Então
, 
. (25.3)
Expandindo os termos em diferentes partes da equação e elevando ao quadrado, obtemos:
, Þ (25,4)
Para amarelo D-linhas de sódio λ = 589,3 nm índice de refração da água n= 1,333. Distância do ponto MAS ocorrências deste raio a partir do eixo y= 0,861R. O ângulo limite para este raio é
Interessante que o ponto NO a primeira reflexão do feixe na gota é também a distância máxima do eixo da gota. Explorando em um ângulo extremo d= p– α – ε = p– α – (p– 2β ) = 2β – α no tamanho no, obtemos a mesma condição no= 0,861R e d= 42,08°/2 = 21,04°.
A Figura 206 mostra a dependência do ângulo φ , sob a qual o feixe deixa a gota após a primeira reflexão (fórmula 25.2), na posição do ponto MAS entrada do feixe na gota. Todos os raios são refletidos dentro de um cone com um ângulo de vértice de ≈ 42º.
É muito importante para a formação de um arco-íris que os raios que entram na gota em uma camada cilíndrica de espessura uçR de 0,81 a 0,90, saem após reflexão na parede fina do cone na faixa angular de 41,48º a 42,08º. Do lado de fora, a parede do cone é lisa (há um extremo do ângulo φ
), por dentro - solto. A espessura angular da parede é ≈ 20 minutos de arco. Para raios transmitidos, a gota se comporta como uma lente com comprimento focal f= 1,5R. Os raios entram na gota sobre toda a superfície do primeiro hemisfério, são refletidos de volta por um feixe divergente no espaço de um cone com um ângulo axial de ≈ 42º e passam por uma janela com um raio angular de ≈ 21º (Fig. 207). ).
7. A intensidade dos raios que emergem da gota. Aqui falaremos apenas dos raios que emergiram da gota após a primeira reflexão (Fig. 205). Se um feixe incidir sobre uma gota em um ângulo α , tem intensidade EU 0 , então o feixe que passou na gota tem uma intensidade EU 1 = EU 0 (1 – ρ ), Onde ρ é o coeficiente de reflexão de intensidade.
Para luz não polarizada, o coeficiente de reflexão ρ pode ser calculado usando a fórmula de Fresnel (17.20). Como a fórmula inclui os quadrados das funções da diferença e a soma dos ângulos α e β , então o coeficiente de reflexão não depende se o feixe entra na gota ou da gota. Porque os cantos α e β em pontos MAS, NO, Com são iguais, então o coeficiente ρ em todos os pontos MAS, NO, Com o mesmo. Assim, a intensidade dos raios EU 1 = EU 0 (1 – ρ ), EU 2 = EU 1 ρ = EU 0 ρ (1 – ρ ), EU 3 = EU 2 (1 – ρ ) = EU 0 ρ (1 – ρ ) 2 .
A Tabela 25.1 mostra os valores dos ângulos φ , coeficiente ρ e relações de intensidade EU 3 cI 0 calculado em diferentes distâncias uçR entrada de feixe para linha amarela de sódio λ = 589,3 nm. Como pode ser visto na tabela, quando no≤ 0,8R no feixe EU 3, menos de 4% da energia do feixe incidente na gota cai. E só a partir de no= 0,8R e mais até no= R intensidade do feixe de saída EU 3 é multiplicado.
| Tabela 25.1 |
|||||
| y/R | α ,º | β ,º | φ ,º | ρ | EU 3 /EU 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0,020 | 0,019 |
| 0,30 | 17,38 | 12,94 | 16,99 | 0,020 | 0,019 |
| 0,50 | 29,87 | 21,89 | 27,82 | 0,021 | 0,020 |
| 0,60 | 36,65 | 26,62 | 33,17 | 0,023 | 0,022 |
| 0,65 | 40,36 | 29,01 | 35,34 | 0,025 | 0,024 |
| 0,70 | 44,17 | 31,52 | 37,73 | 0,027 | 0,025 |
| 0,75 | 48,34 | 34,09 | 39,67 | 0,031 | 0,029 |
| 0,80 | 52,84 | 36,71 | 41,15 | 0,039 | 0,036 |
| 0,85 | 57,91 | 39,39 | 42,08 | 0,052 | 0,046 |
| 0,90 | 63,84 | 42,24 | 41,27 | 0,074 | 0,063 |
| 0,95 | 71,42 | 45,20 | 37,96 | 0,125 | 0,095 |
| 1,00 | 89,49 | 48,34 | 18,00 | 0,50 | 0,125 |
Assim, os raios que emergem da gota no ângulo limite φ , têm uma intensidade muito maior em comparação com outros feixes por dois motivos. Em primeiro lugar, devido à forte compressão angular do feixe de raios na parede fina do cone, e em segundo lugar, devido às menores perdas na gota. Apenas a intensidade desses raios é suficiente para evocar no olho a sensação do brilho de uma gota.
8. Formação do arco-íris principal. Quando a luz incide sobre uma gota, o feixe se divide devido à dispersão. Como resultado, a parede do cone de reflexão brilhante é estratificada por cores (Fig. 208). raios roxos ( eu= 396,8 nm) saída em ângulo j= 40°36", vermelho ( eu= 656,3 nm) - em um ângulo j= 42°22". Neste intervalo angular D φ
\u003d 1 ° 46 "envolve todo o espectro de raios que emergem da gota. Os raios violeta formam um cone interno, os vermelhos formam um cone externo. Se as gotas de chuva iluminadas pelo sol são vistas pelo observador, então aquelas cujo cone os raios que entram no olho são vistos como os mais brilhantes. Como resultado, todas as gotas que estão em relação ao raio do sol que passa pelo olho do observador, em um ângulo de um cone vermelho, são vistas como vermelhas, em um ângulo de verde - verde (Fig. 209).
9. Formação secundária do arco-íris ocorre devido aos raios que emergem da gota após a segunda reflexão (Fig. 210). A intensidade dos raios após a segunda reflexão é cerca de uma ordem de magnitude menor do que a dos raios após a primeira reflexão e tem aproximadamente o mesmo caminho com uma mudança de uçR.
Os raios que emergem da gota após a segunda reflexão formam um cone com um ângulo de vértice de ≈ 51º. Se o cone primário tiver um lado liso do lado de fora, o cone secundário terá um lado liso do lado de dentro. Praticamente não há raios entre esses cones. Quanto maiores as gotas de chuva, mais brilhante o arco-íris. Com a diminuição do tamanho das gotículas, o arco-íris fica pálido. Quando a chuva se transforma em garoa R≈ 20 - 30 mícrons o arco-íris degenera em um arco esbranquiçado com cores quase indistinguíveis.
10. aréola(do grego. halos- anel) - um fenômeno óptico, que geralmente é círculos iridescentes ao redor do disco do sol ou da lua com um raio angular 22º e 46º. Esses círculos são formados como resultado da refração da luz por cristais de gelo em nuvens cirros, que têm a forma de prismas regulares hexagonais.
Os flocos de neve que caem no chão têm formas muito diversas. No entanto, os cristais formados como resultado da condensação de vapor na alta atmosfera estão principalmente na forma de prismas hexagonais. De tudo opções Existem três passagens mais importantes de um feixe através de um prisma hexagonal (Fig. 211).
No caso (a), o feixe passa por faces paralelas opostas do prisma sem se dividir ou desviar.
No caso (b), o feixe passa pelas faces do prisma, que formam um ângulo de 60º entre elas, e é refratado como em um prisma espectral. A intensidade do feixe que emerge no ângulo de menor desvio de 22º é máxima. No terceiro caso (c), o feixe passa por face lateral e a base do prisma. Ângulo de refração 90º, ângulo de menor desvio 46º. Nos dois últimos casos, os raios brancos são divididos, os raios azuis se desviam mais, os raios vermelhos menos. 
Os casos (b) e (c) provocam o aparecimento de anéis observados nos raios transmitidos e com dimensões angulares de 22º e 46º (Fig. 212).
Normalmente o anel externo (46º) é mais claro que o interno e ambos possuem uma tonalidade avermelhada. Isso se explica não apenas pela intensa dispersão dos raios azuis na nuvem, mas também pelo fato de a dispersão dos raios azuis no prisma ser maior que a dos vermelhos. Portanto, os raios azuis saem dos cristais em um feixe fortemente divergente, devido ao qual sua intensidade diminui. E os raios vermelhos saem em um feixe estreito, que tem uma intensidade muito maior. No condições fávoraveis quando as cores podem ser distinguidas parte interna anéis vermelhos, externos - azuis.
10. coroas- anéis de neblina brilhantes ao redor do disco da estrela. Seu raio de canto é menor que o raio halo e não excede 5º. As coroas surgem devido ao espalhamento de raios por difração por gotículas de água formando uma nuvem ou neblina.
Se o raio de queda R, então o primeiro mínimo de difração em feixes paralelos é observado em um ângulo j = 0,61∙lçR(ver fórmula 15.3). Aqui eué o comprimento de onda da luz. Os padrões de difração de gotas individuais em feixes paralelos coincidem; como resultado, a intensidade dos anéis de luz é aumentada.
O diâmetro das coroas pode ser usado para determinar o tamanho das gotículas na nuvem. Quanto maiores as gotas (mais R), menor o tamanho angular do anel. Os maiores anéis são observados a partir das menores gotas. A distâncias de vários quilômetros, os anéis de difração ainda são visíveis quando o tamanho da gota é de pelo menos 5 µm. Nesse caso j máx = 0,61 lçR≈ 5 ¸ 6°.
A cor dos anéis claros das coroas é muito fraca. Quando é perceptível, a borda externa dos anéis tem uma cor avermelhada. Ou seja, a distribuição de cores nas coroas é inversa à distribuição de cores nos anéis de halo. Além das dimensões angulares, isso também permite distinguir entre as coroas e o halo. Se houver gotículas de uma ampla variedade de tamanhos na atmosfera, os anéis das coroas, sobrepostos uns aos outros, formam um brilho geral ao redor do disco da estrela. Esse brilho é chamado aréola.
11. Céu azul e amanhecer escarlate. Quando o Sol está acima do horizonte, um céu sem nuvens parece azul. O fato é que dos raios do espectro solar, de acordo com a lei de Rayleigh EU rass ~ 1 /eu 4, raios curtos azuis, cianos e violetas são espalhados com mais intensidade.
Se o Sol estiver baixo acima do horizonte, seu disco será percebido como vermelho carmesim pelo mesmo motivo. Devido ao intenso espalhamento da luz de comprimento de onda curto, principalmente raios vermelhos fracamente dispersos atingem o observador. A dispersão dos raios do Sol nascente ou poente é especialmente grande porque os raios percorrem uma longa distância perto da superfície da Terra, onde a concentração de partículas de dispersão é especialmente alta.
Amanhecer da manhã ou da noite - coloração da parte do céu perto do Sol em cor rosa- devido à dispersão de luz por difração por cristais de gelo na atmosfera superior e reflexão geométrica luz de cristal.
12. estrelas cintilantes- Esse mudança rápida brilho e cor das estrelas, especialmente perceptíveis perto do horizonte. O cintilar das estrelas é devido à refração dos raios em jatos de ar que correm rapidamente, que, devido a diferentes densidades, têm indicador diferente refração. Como resultado, a camada da atmosfera através da qual o feixe passa se comporta como uma lente com distância focal variável. Pode ser tanto coleta quanto dispersão. No primeiro caso, a luz é concentrada, o brilho da estrela é aprimorado, no segundo, a luz é espalhada. Essa mudança de sinal é registrada até centenas de vezes por segundo.
Devido à dispersão, o feixe é decomposto em raios de cores diferentes, que seguem caminhos diferentes e podem divergir tanto mais quanto mais baixa a estrela estiver no horizonte. A distância entre os raios violeta e vermelho de uma estrela pode chegar a 10 metros perto da superfície da Terra. Como resultado, o observador vê uma mudança contínua no brilho e na cor da estrela.
Fenômenos devidos à refração, reflexão, espalhamento e difração da luz na atmosfera: a partir deles pode-se concluir sobre o estado das camadas correspondentes da atmosfera.
Estes incluem refração, miragens, numerosos fenômenos de halo, arco-íris, coroas, fenômenos de amanhecer e anoitecer, azul do céu, etc.
Miragem(fr. miragem - visibilidade iluminada) - um fenômeno óptico na atmosfera: a refração de fluxos de luz na fronteira entre camadas de ar que são nitidamente diferentes em densidade e temperatura. Para um observador, tal fenômeno consiste no fato de que, junto com um objeto distante realmente visível (ou uma seção do céu), seu reflexo na atmosfera também é visível.
Classificação
As miragens são divididas em inferior, visível sob o objeto, superior, visível acima do objeto e lateral.
miragem inferior
É observado com um grande gradiente de temperatura vertical (sua queda com a altura) sobre um superaquecido superfície plana, muitas vezes deserto ou estrada pavimentada. A imagem imaginária do céu cria a ilusão de água na superfície. Então, em uma estrada que vai ao longe em um dia quente de verão, uma poça é vista.
miragem superior
É observado acima da superfície da terra fria com uma distribuição de temperatura inversa (a temperatura do ar aumenta com a altitude).
Miragens superiores são geralmente menos comuns do que miragens inferiores, mas geralmente são mais estáveis porque ar frio não tende a subir e quente tende a descer.
Miragens superiores são mais comuns nas regiões polares, especialmente em grandes blocos de gelo planos com baixas temperaturas estáveis. Tais condições podem ocorrer na Groenlândia e ao redor da Islândia. Talvez devido a esse efeito, chamado montanhês(do islandês montanhês), os primeiros colonos da Islândia tomaram conhecimento da existência da Groenlândia.
Miragens superiores também são observadas em latitudes mais moderadas, embora nestes casos sejam mais fracas, menos distintas e estáveis. Uma miragem superior pode ser vertical ou invertida, dependendo da distância do objeto verdadeiro e do gradiente de temperatura. Muitas vezes a imagem aparece como um mosaico fragmentário de partes verticais e invertidas.
Um navio de tamanho normal está se movendo além do horizonte. No estado específico da atmosfera, seu reflexo acima do horizonte parece gigantesco.
Miragens superiores podem ter efeito marcante devido à curvatura da Terra. Se a curvatura dos raios for aproximadamente a mesma que a curvatura da Terra, os raios de luz podem percorrer longas distâncias, fazendo com que o observador veja objetos muito além do horizonte. Isso foi observado e documentado pela primeira vez em 1596, quando um navio sob o comando de Willem Barents, em busca da Passagem Nordeste, ficou preso no gelo em Novaya Zemlya. A tripulação foi forçada a esperar a noite polar. Ao mesmo tempo, o nascer do sol depois noite polar observado duas semanas antes do esperado. No século 20, esse fenômeno foi explicado e chamado de "Efeito Nova Terra".
Da mesma forma, navios que estão realmente tão distantes que não deveriam ser visíveis acima do horizonte podem aparecer no horizonte, e até acima do horizonte, como miragens superiores. Isso pode explicar algumas das histórias sobre voos de navios ou cidades costeiras no céu, conforme descrito por alguns exploradores polares.
miragem lateral
As miragens laterais podem ocorrer como um reflexo de uma parede aquecida. Um caso é descrito quando o muro de concreto liso da fortaleza de repente brilhou como um espelho, refletindo os objetos ao redor. Em um dia quente, uma miragem foi observada sempre que a parede foi suficientemente aquecida pelos raios do sol.
Fata Morgana
Fenômenos complexos de uma miragem com uma distorção acentuada da aparência dos objetos são chamados de Fata Morgana. Fata Morgana(ital. fata morgana- a fada Morgana, segundo a lenda, vive solo oceânico e enganar viajantes com visões fantasmagóricas) é um fenômeno óptico complexo raro na atmosfera, constituído por várias formas de miragens, nas quais objetos distantes são vistos repetidamente e com várias distorções.
Fata Morgana ocorre quando várias camadas alternadas de ar são formadas nas camadas inferiores da atmosfera (geralmente devido a diferenças de temperatura). densidade diferente capaz de dar reflexos de espelho. Como resultado da reflexão, bem como da refração dos raios, na realidade instalações existentes eles dão várias imagens distorcidas no horizonte ou acima dele, sobrepondo-se parcialmente umas às outras e mudando rapidamente no tempo, o que cria uma imagem bizarra da Fata Morgana.
miragem volumétrica
Nas montanhas é muito raro, sob certas condições, você pode ver um "eu distorcido" por bastante queima-roupa. Este fenômeno é explicado pela presença de vapor de água "estagnado" no ar.
aréola(de outro grego ἅλως - círculo, disco; também aura, nimbo, aréola) é um fenômeno óptico, um anel luminoso em torno de uma fonte de luz.
Física do fenômeno
O halo geralmente aparece ao redor do Sol ou da Lua, às vezes em torno de outras fontes de luz poderosas, como luzes de rua. Existem muitos tipos de halo e são causados principalmente por cristais de gelo em nuvens cirros a uma altitude de 5-10 km na troposfera superior. A aparência do halo depende da forma e localização dos cristais. A luz refletida e refratada por cristais de gelo é frequentemente decomposta em um espectro, o que faz com que o halo pareça um arco-íris. Parhelia e o arco do zênite são os mais brilhantes e coloridos, enquanto as tangentes do halo pequeno e grande são menos brilhantes. Em um pequeno halo de 22 graus, apenas parte das cores do espectro (do vermelho ao amarelo) é distinguível, o resto parece branco devido à mistura repetida de raios refratados. O círculo parélico e vários outros arcos do halo são quase sempre brancos. Uma característica interessante do grande halo de 46 graus é que ele é escuro e de baixa cor, enquanto o arco tangente superior, que quase coincide com ele a uma baixa altitude do Sol acima do horizonte, tem cores iridescentes pronunciadas.
No halo lunar escuro, as cores não são visíveis aos olhos, o que está associado às peculiaridades da visão crepuscular.
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Data de criação da página: 13-02-2016
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) - superfície da Terra já está escuro, 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 por refração e reflexão raios solares em gotas 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.
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. Atras do fica vermelho infravermelho, atrás do violeta está o 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 cor branca, por exemplo, ensolarado, é uma simples combinação dessas cores. Se você colocar um prisma em um feixe de luz branca brilhante, ele se dividirá em cores ou ondas. comprimentos diferentes, do qual 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, alguns processos com a luz são necessários 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 luz solar encontra moléculas de gás, que, como o oxigênio, são absorvidas e depois dispersas em todas as direções.
Os átomos nas moléculas de gás são ativados pela luz absorvida e novamente emitem fótons de luz em ondas vários comprimentos- do vermelho ao roxo. 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, lindas 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 feixe 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. luz brancaÉ composto por 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 salpicadas de laranja e vermelho às vezes atingem mais de 160 km de largura e podem se estender por 1.600 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 girando em torno deles com carga negativa. Um halo de gás quente se espalha constantemente no espaço na forma 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 por uma forte campo magnético planetas. A Terra é um imã gigante com linhas magnéticas que convergem no Norte e pólos 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 estão perdendo seus elétrons, outros estão sendo carregados 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 densidade diferente. É a passagem por diferentes camadas de temperatura que pode torcer Onda de luz e acabam 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 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 disso ilusão de óptica 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. No ar, há um grande número de cristais de gelo. 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, é seguro supor que muitos deles são explicados pela ciência moderna, apesar de seu misticismo e mistério. Mas os cientistas ainda têm muitas descobertas, pistas pela frente. fenômenos misteriosos que acontecem no planeta Terra e além.
Liceu Petru Movila
Trabalho do curso em física sobre o tema:
Fenômenos atmosféricos ópticos
O trabalho de um aluno do 11º ano
Bolyubash Irina
Chisinau 2006 -
Plano:
1. Introdução
a) O que é ótica?
b) Tipos de óptica
2. A atmosfera da Terra como um sistema óptico
3. pôr do sol ensolarado
a) mudança de cor do céu
b) raios solares
dentro) A singularidade do pôr do sol
4. Arco-íris
a) formação do arco-íris
b) Variedade de arco-íris
5. auroras
a) Tipos de auroras
b) Vento solar como causa das auroras
6. aréola
a) luz e gelo
b) Cristais de prisma
7. Miragem
a) Explicação da miragem inferior ("lago")
b) miragens superiores
dentro) Miragens duplas e triplas
G) Miragem de visão ultra-longa
e) lenda dos Alpes
e) Desfile de superstições
8. Alguns mistérios dos fenômenos ópticos
Introdução
O que é ótica?
As primeiras ideias dos cientistas antigos sobre a luz eram muito ingênuas. Acreditava-se que tentáculos finos especiais saíam dos olhos e as impressões visuais surgiam quando eles sentiam objetos. Naquela época, a óptica era entendida como a ciência da visão. Este é o significado exato da palavra "ótica". Na Idade Média, a óptica gradualmente passou da ciência da visão para a ciência da luz. Isso foi facilitado pela invenção das lentes e da câmera escura. Nos tempos modernos, a óptica é um ramo da física que estuda a emissão da luz, sua propagação em diversos meios e a interação com a matéria. Quanto às questões relacionadas com a visão, a estrutura e o funcionamento do olho, destacaram-se de forma especial direção científica chamada de óptica fisiológica.
O termo "óptica" Ciência moderna, é multifacetado. Estes são ótica atmosférica, ótica molecular, ótica de elétrons, ótica de nêutrons, ótica não linear, holografia, ótica de rádio, ótica de picossegundos, ótica adaptativa e muitos outros fenômenos e métodos. pesquisa científica intimamente relacionado com fenômenos ópticos.
A maioria dos tipos de ótica listados, como fenômeno físico, está disponível para nossa observação apenas ao usar dispositivos técnicos especiais. Pode ser sistemas a laser, emissores de raios X, radiotelescópios, geradores de plasma e muito mais. Mas os fenômenos ópticos mais acessíveis e, ao mesmo tempo, mais coloridos são os atmosféricos. Enormes em escala, eles são o produto da interação da luz e da atmosfera da Terra.
A atmosfera da Terra como um sistema óptico
Nosso planeta está cercado invólucro de gás que chamamos de atmosfera. Possuindo a maior densidade na superfície da Terra e gradualmente rarefeito à medida que sobe, atinge uma espessura de mais de cem quilômetros. E não está congelado ambiente gasoso com dados físicos idênticos. Por outro lado, a atmosfera terrestre é em constante movimento. Sob influência vários fatores, suas camadas se misturam, mudam a densidade, a temperatura, a transparência, percorrem longas distâncias em diferentes velocidades.
Para raios de luz vindos do sol ou de outros corpos celestes, a atmosfera terrestre é uma espécie de sistema óptico com parâmetros em constante mudança. Estando em seu caminho, reflete parte da luz, espalha-a, passa-a por toda a espessura da atmosfera, iluminando a superfície terrestre, sob certas condições, decompõe-a em componentes e desvia o caminho dos raios, causando diversos fenômenos atmosféricos. Os coloridos mais incomuns são o pôr do sol, arco-íris, Aurora boreal, miragem, halo solar e lunar.
pôr do sol ensolarado
O fenômeno atmosférico mais simples e acessível de se observar é o pôr do sol de nossa corpo celestial- Sol. Extraordinariamente colorido, nunca se repete. E a imagem do céu e sua mudança no processo do pôr do sol é tão brilhante que desperta admiração em todas as pessoas.
Aproximando-se do horizonte, o Sol não apenas perde seu brilho, mas também começa a mudar gradualmente sua cor - a parte de comprimento de onda curto (cores vermelhas) é cada vez mais suprimida em seu espectro. Ao mesmo tempo, o céu começa a colorir. Nas proximidades do Sol, adquire tons amarelados e alaranjados, e uma faixa pálida com uma gama de cores fracamente expressa aparece acima da parte anti-solar do horizonte.Na hora do pôr-do-sol, que já assumiu uma cor vermelho-escura, uma faixa brilhante de alvorada se estende ao longo do horizonte solar, cuja cor muda de baixo para cima, de amarelo alaranjado para azul esverdeado. Um brilho redondo, brilhante, quase incolor se espalha sobre ele. Ao mesmo tempo, no horizonte oposto, um segmento cinza-azulado da sombra da Terra começa a subir lentamente, cercado por um cinturão rosa. ("Cinturão de Vênus").
À medida que o Sol afunda mais abaixo do horizonte, aparece uma mancha rosa que se espalha rapidamente - a chamada "luz roxa" chegando maior desenvolvimento a uma profundidade do Sol sob o horizonte de cerca de 4-5 o. Nuvens e topos de montanhas são inundados com tons escarlates e roxos, e se nuvens ou Montanhas altas estão além do horizonte, suas sombras se estendem lado ensolarado o céu e tornam-se mais saturados. Perto do horizonte, o céu fica vermelho e, no céu de cores vivas, os raios de luz se estendem de horizonte a horizonte na forma de listras radiais distintas. ("Raios do Buda"). Enquanto isso, a sombra da Terra está se movendo rapidamente para o céu, seus contornos ficam embaçados e a borda rosa é quase imperceptível. 
Gradualmente, a luz roxa desaparece, as nuvens escurecem, suas silhuetas destacam-se distintamente contra o fundo do céu que se desvanece, e apenas no horizonte, onde o Sol se esconde, é preservado um segmento brilhante e multicolorido do amanhecer. Mas também gradualmente encolhe e empalidece, e no início do crepúsculo astronômico se transforma em uma faixa estreita esverdeada-esbranquiçada. Finalmente, ela desaparece - a noite chega. A imagem descrita deve ser considerada apenas como típica para tempo claro. De fato, a natureza do fluxo do pôr do sol está sujeita a grandes variações. Com o aumento da turbidez do ar, as cores do amanhecer geralmente ficam desbotadas, principalmente perto do horizonte, onde em vez de tons de vermelho e laranja, às vezes aparece apenas uma leve cor marrom. Muitas vezes, fenômenos de brilho simultâneos se desenvolvem de maneira diferente em diferentes partes do céu. Cada pôr do sol tem uma personalidade única e isso deve ser considerado um de seus traços mais característicos.
A extrema individualidade do fluxo do pôr-do-sol e a variedade de fenômenos ópticos que o acompanham dependem de várias características ópticas da atmosfera - principalmente seus coeficientes de atenuação e espalhamento, que se manifestam de forma diferente dependendo da distância zenital do Sol, da direção de observação e do altura do observador.
Arco-íris
O arco-íris é lindo fenômeno celestial sempre chamou a atenção das pessoas. NO velhos tempos, quando as pessoas ainda sabiam pouco sobre o mundo ao seu redor, o arco-íris era considerado um "sinal celestial". Assim, os antigos gregos pensavam que o arco-íris é o sorriso da deusa Irida. O arco-íris é observado na direção oposta ao Sol, contra o fundo de nuvens de chuva ou chuva. Um arco multicolorido geralmente está localizado a uma distância de 1-2 km do observador e, às vezes, pode ser observado a uma distância de 2-3 m no contexto de gotas de água formadas por fontes ou sprays de água.
O centro do arco-íris está na continuação da linha reta que liga o Sol e o olho do observador - na linha anti-solar. O ângulo entre a direção do arco-íris principal e a linha anti-solar é de 41º - 42º
Na hora do nascer do sol, o ponto anti-solar está na linha do horizonte e o arco-íris parece um semicírculo. À medida que o sol nasce, o ponto anti-solar cai abaixo do horizonte e o tamanho do arco-íris diminui. É apenas parte de um círculo.
Muitas vezes há um arco-íris secundário, concêntrico com o primeiro, com um raio angular de cerca de 52º e um arranjo inverso de cores.
O arco-íris principal é formado pela reflexão da luz em gotículas de água. Um arco-íris secundário é formado como resultado de uma dupla reflexão da luz dentro de cada gota. Nesse caso, os raios de luz saem da gota em ângulos diferentes daqueles que produzem o arco-íris principal, e as cores do arco-íris secundário estão na ordem inversa.
O caminho dos raios em uma gota de água: a - com uma reflexão, b - com duas reflexões
A uma altura do Sol de 41º, o arco-íris principal deixa de ser visível e apenas uma parte do arco-íris secundário aparece acima do horizonte, e a uma altura do Sol superior a 52º, o arco-íris secundário também não é visível. Portanto, nas latitudes equatoriais médias, esse fenômeno natural nunca é observado perto do meio-dia.
O arco-íris tem sete cores primárias que transitam suavemente de uma para outra. A forma do arco, o brilho das cores, a largura das listras dependem do tamanho das gotas de água e do seu número. Gotas grandes criam um arco-íris mais estreito, com cores nitidamente proeminentes, gotas pequenas criam um arco borrado, desbotado e até branco. Por isso brilhante arco-íris estreito visível no verão após uma tempestade, durante a qual grandes gotas caem.
