1. Fenomene optice în atmosferă au fost primii efecte optice care au fost observate de oameni. Odată cu înțelegerea naturii acestor fenomene și a naturii viziunii umane, a început formarea problemei luminii.
Numărul total fenomenele optice din atmosferă este foarte mare. Aici doar cele mai multe fenomene celebre – miraje, curcubee, halouri, coroane, stele sclipitoare, cer albastru și culoare stacojie zori. Formarea acestor efecte este asociată cu proprietăți ale luminii precum refracția la interfețele dintre medii, interferența și difracția.
2. refracția atmosferică – este curbura razelor de lumină pe măsură ce trec prin atmosfera planetei. În funcție de sursele de raze, există astronomice și terestre refracţie. În primul caz, razele provin de la corpuri cerești(stele, planete), în al doilea caz - din obiecte terestre. Ca rezultat al refracției atmosferice, observatorul vede un obiect care nu este acolo unde se află sau nu în forma pe care o are.
3. Refracția astronomică era deja cunoscută pe vremea lui Ptolemeu (secolul al II-lea d.Hr.). În 1604, I. Kepler a sugerat că atmosfera terestră are o densitate independentă de înălțime și o anumită grosime h(Fig. 199). Raza 1 vine de la stea S direct către observator Aîn linie dreaptă, nu va cădea în ochiul lui. Refractat la limita vidului și atmosferei, va atinge punctul LA.
Raza 2 va lovi ochiul observatorului, care, în absența refracției în atmosferă, ar trebui să treacă. Ca rezultat al refracției (refracției), observatorul va vedea steaua care nu este în direcție S, ci pe continuarea fasciculului refractat in atmosfera, adica in directie S 1 .
Injecţie γ , care deviază spre zenit Z pozitia aparenta a stelei S 1 vs. poziția adevărată S, numit unghiul de refracție. Pe vremea lui Kepler, unghiurile de refracție erau deja cunoscute din rezultate observatii astronomice niste stele. Asa de această schemă Kepler obișnuia să estimeze grosimea atmosferei h. Conform calculelor sale, h» 4 km. Dacă numărăm după masa atmosferei, atunci aceasta este aproximativ jumătate din valoarea adevărată.
De fapt, densitatea atmosferei Pământului scade odată cu altitudinea. Prin urmare, straturile inferioare de aer sunt optic mai dense decât cele superioare. Razele de lumină care merg oblic spre Pământ nu sunt refractate într-un punct al graniței vidului și atmosferei, ca în schema lui Kepler, ci sunt îndoite treptat de-a lungul întregului drum. Acest lucru este similar cu modul în care un fascicul de lumină trece printr-un teanc de plăci transparente, al căror indice de refracție este cu atât mai mare, cu atât placa este mai jos. Totuși, efectul total al refracției se manifestă în același mod ca și în schema Kepler. Observăm două fenomene datorate refracției astronomice.
A. Pozițiile aparente ale obiectelor cerești se deplasează spre zenit la unghiul de refracție γ
. Cu cât steaua este mai jos față de orizont, cu atât poziția sa aparentă pe cer se ridică mai vizibilă față de cea adevărată (Fig. 200). Prin urmare imaginea cer înstelat, observată de pe Pământ, este oarecum deformată spre centru. Doar punctul nu se mișcă S situat la zenit. Datorită refracției atmosferice, pot fi observate stele care se află puțin sub linia geometrică a orizontului.
Valorile unghiului de refracție γ scade rapid pe măsură ce unghiul crește. β înălțimea luminii deasupra orizontului. La β = 0 γ = 35" . Acesta este unghiul maxim de refracție. La β = 5º γ = 10" , la β = 15º γ = 3" , la β = 30º γ = 1" . Pentru corpurile de iluminat a căror înălțime β > 30º, deplasare de refracție γ < 1" .
b. Soarele luminează mai mult de jumătate din suprafață globul
. Razele 1 - 1, care în absența unei atmosfere ar trebui să atingă Pământul în punctele secțiunii diametrale DD, datorită atmosferei, o ating puțin mai devreme (Fig. 201).
Suprafața Pământului este atinsă de razele 2 - 2, care ar trece fără atmosferă. Ca rezultat, linia de terminare BB, separând lumina de umbră, se deplasează în regiunea emisferei nopții. Prin urmare, aria suprafeței de zi pe Pământ este mai mare decât aria nopții.
4. Refracția pământului. Dacă fenomene refracția astronomică condiţionat efectul refractiv global al atmosferei, atunci se datorează fenomenele de refracție terestră modificările atmosferice locale asociate de obicei cu anomalii de temperatură. Cele mai remarcabile manifestări ale refracției terestre sunt miraje.
A. mirajul superior(din fr. miraj). Se observă de obicei în regiunile arctice cu aer curat și temperaturi scăzute la suprafață. Răcirea puternică a suprafeței de aici se datorează nu numai poziției joase a soarelui deasupra orizontului, ci și faptului că suprafața acoperită cu zăpadă sau gheață reflectă cel mai radiații în spațiu. Ca urmare, în stratul de suprafață, pe măsură ce se apropie de suprafața Pământului, temperatura scade foarte rapid și crește densitate optica aer.
Curbura razelor spre Pământ este uneori atât de semnificativă încât sunt observate obiecte care se află cu mult dincolo de linia orizontului geometric. Fasciculul 2 din Fig. 202, care într-o atmosferă obișnuită ar fi intrat în straturile sale superioare, în acest caz se curbează spre Pământ și intră în ochiul observatorului.
Aparent, tocmai un astfel de miraj reprezintă legendarul „ Olandezi zburători”- fantomele navelor care sunt de fapt la sute și chiar mii de kilometri distanță. Ceea ce este surprinzător în mirajele superioare este că nu există o scădere vizibilă a dimensiunii aparente a corpurilor.
De exemplu, în 1898, echipajul navei Bremen „Matador” a observat o navă fantomă, ale cărei dimensiuni aparente corespundeau unei distanțe de 3-5 mile. De fapt, după cum sa dovedit mai târziu, această navă se afla în acel moment la o distanță de aproximativ o mie de mile. (unu milă nautică egală cu 1852 m). Aerul de suprafață nu numai că îndoaie razele de lumină, dar le concentrează și ca un sistem optic complex.
LA conditii normale temperatura aerului scade odata cu cresterea altitudinii. Se numește cursul invers al temperaturii, când temperatura crește odată cu creșterea altitudinii inversarea temperaturii. Inversiunile de temperatură pot apărea nu numai în zone arctice, dar și în alte locuri, cu latitudine inferioară. Prin urmare, mirajele superioare pot apărea oriunde aerul este suficient de curat și unde apar inversiuni de temperatură. De exemplu, pe coastă se observă uneori miraje cu vederea la distanță Marea Mediterana. Inversarea temperaturii este creată aici de aerul cald din Sahara.
b. mirajul inferior apare când curs invers temperaturile și se observă de obicei în deșerturi pe vreme caldă. Până la prânz, când soarele este înalt, solul nisipos al deșertului, format din particule de minerale solide, se încălzește până la 50 de grade sau mai mult. În același timp, la o înălțime de câteva zeci de metri, aerul rămâne relativ rece. Prin urmare, indicele de refracție al straturilor de aer de mai sus este vizibil mai mare în comparație cu aerul din apropierea solului. Acest lucru duce și la îndoirea fasciculului, dar înăuntru reversul(fig.203).
Razele de lumină care provin din părțile cerului situate jos deasupra orizontului, care sunt opuse observatorului, sunt îndoite constant în sus și intră în ochiul observatorului în direcția de jos în sus. Ca urmare, pe continuarea lor pe suprafața pământului, observatorul vede o reflexie a cerului, asemănătoare cu o suprafață a apei. Acesta este așa-numitul miraj „lac”.
Efectul este și mai sporit atunci când sunt stânci, dealuri, copaci, clădiri în direcția de observație. În acest caz, ele sunt vizibile ca insule în mijlocul unui lac vast. Mai mult, nu numai obiectul este vizibil, ci și reflectarea lui. Prin natura curburii razelor, stratul de aer de la sol acționează ca o oglindă a suprafeței apei.
5. Curcubeu. E colorat un fenomen optic observat în timpul ploii, iluminat de soare și reprezentând un sistem de arce concentrice colorate.
Prima teorie a curcubeului a fost dezvoltată de Descartes în 1637. Până în acel moment, erau cunoscute următoarele fapte experimentale legate de curcubeu:
A. Centrul curcubeului O se află pe linia dreaptă care leagă Soarele cu ochiul observatorului.(fig.204).
b. În jurul liniei de simetrie Ochi - Soarele este un arc colorat cu o rază unghiulară de aproximativ 42° . Culorile sunt aranjate, numărând din centru, în ordinea: albastru (d), verde (h), roșu (k)(grupul de linii 1). Aceasta este curcubeul principal. În interiorul curcubeului principal există arcuri vagi multicolore de nuanțe roșiatice și verzui.
în. Al doilea sistem de arce cu o rază unghiulară de aproximativ 51° numit curcubeul secundar. Culorile sale sunt mult mai palide și intră în ordine inversă, numărând din centru, roșu, verde, albastru (un grup de linii 2) .
G. Curcubeul principal apare numai atunci când soarele este deasupra orizontului la un unghi de cel mult 42 °.
După cum a stabilit Descartes, principalul motiv pentru formarea curcubeului primar și secundar este refracția și reflectarea razelor de lumină în picăturile de ploaie. Luați în considerare principalele prevederi ale teoriei sale.
6. Refracția și reflexia unui fascicul monocromatic într-o picătură. Lăsați un fascicul monocromatic cu intensitate eu 0 cade pe o picătură sferică de rază R pe distanta y din axa în planul secţiunii diametrale (Fig. 205). În punctul de cădere A o parte a fasciculului este reflectată, iar partea principală a intensității eu 1 trece în interiorul picăturii. La punctul B cea mai mare parte a fasciculului trece în aer (în Fig. 205 LA fasciculul nu este prezentat), dar minoritate reflectat și cade la un punct Cu. Ieșit la punct Cu intensitatea fasciculului eu 3 este implicat în formarea arcului principal și a benzilor secundare slabe în interiorul arcului principal.
Să găsim colțul θ , sub care iese grinda eu 3 cu privire la fasciculul incident eu 0 . Rețineți că toate unghiurile dintre rază și normala din interiorul picăturii sunt aceleași și egale cu unghiul de refracție β . (Triunghiuri OABși OVS isoscel). Indiferent cât de mult „cercurile” fasciculului în interiorul picăturii, toate unghiurile de incidență și reflexie sunt aceleași și egale cu unghiul de refracție β . Din acest motiv, orice rază care iese din picătură în puncte LA, Cu etc., iese în același unghi, egal cu unghiul toamna α .
Pentru a găsi un unghi θ abaterea fasciculului eu 3 de la original, este necesar să se însumeze unghiurile de abatere în puncte DAR, LAși Cu: q = (α – β) + (π – 2β) + (α - β) = π + 2α – 4β . (25.1)
Mai convenabil de măsurat colt ascutit φ \u003d π - q \u003d 4β – 2α . (25.2)
După ce a efectuat calculul pentru câteva sute de raze, Descartes a descoperit că unghiul φ cu crestere y, adică pe măsură ce fasciculul se îndepărtează eu 0 de axa picăturii, mai întâi crește de-a lungul valoare absolută, la y/R≈ 0,85 acceptă valoare maximăși apoi începe să scadă.
Acum aceasta este valoarea limită a unghiului φ poate fi găsit examinând funcția φ la extrem la. Din moment ce păcatul α = yçR, și păcatul β = yçR· n, apoi α = arcsin( yçR), β = arcsin( yçRn). Apoi
, 
. (25.3)
Expandând termenii în diferite părți ale ecuației și pătratului, obținem:
, Þ (25,4)
Pentru galben D-linii de sodiu λ = 589,3 nm indicele de refracție al apei n= 1,333. Distanța punctului DAR aparițiile acestei raze din axă y= 0,861R. Unghiul limitativ pentru această rază este
Interesant că ideea LA prima reflexie a fasciculului în cădere este, de asemenea, distanța maximă față de axa căderii. Explorând într-un unghi extrem d= p– α – ε = p– α – (p– 2β ) = 2β – α in marime la, avem aceeași condiție la= 0,861Rși d= 42,08°/2 = 21,04°.
Figura 206 arată dependența unghiului φ , sub care fasciculul părăsește picătura după prima reflexie (formula 25.2), pe poziția punctului DAR intrarea fasciculului în picătură. Toate razele sunt reflectate în interiorul unui con cu un unghi de vârf de ≈ 42º.
Este foarte important pentru formarea unui curcubeu ca razele care intră în picătură într-un strat cilindric de grosime uçR de la 0,81 la 0,90, iese după reflectarea în peretele subțire al conului în intervalul unghiular de la 41,48 ° la 42,08 °. În exterior, peretele conului este neted (există un extremum al unghiului φ
), din interior - liber. Grosimea unghiulară a peretelui este ≈ 20 minute arc. Pentru razele transmise, picătura se comportă ca o lentilă cu distanta focala f= 1,5R. Razele intră în picătură pe întreaga suprafață a primei emisfere, sunt reflectate înapoi de un fascicul divergent în spațiul unui con cu un unghi axial de ≈ 42º și trec printr-o fereastră cu o rază unghiulară de ≈ 21º (Fig. 207). ).
7. Intensitatea razelor care ies din picătură. Aici vom vorbi doar despre razele care au ieșit din picătură după prima reflexie (Fig. 205). Dacă un fascicul incident pe o picătură în unghi α , are intensitate eu 0 , atunci fasciculul care a trecut în picătură are o intensitate eu 1 = eu 0 (1 – ρ ), Unde ρ este coeficientul de reflexie a intensității.
Pentru lumina nepolarizată, coeficientul de reflexie ρ poate fi calculat folosind formula Fresnel (17.20). Deoarece formula include pătratele funcțiilor diferenței și suma unghiurilor α și β , atunci coeficientul de reflexie nu depinde dacă fasciculul intră în picătură sau din picătură. Pentru că colțurile α și β la puncte DAR, LA, Cu sunt aceleași, apoi coeficientul ρ în toate punctele DAR, LA, Cu aceeași. De aici, intensitatea razelor 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 .
Tabelul 25.1 prezintă valorile unghiurilor φ , coeficient ρ și rapoarte de intensitate eu 3 cI 0 calculat la distante diferite uçR intrare fascicul pentru linia galbenă de sodiu λ = 589,3 nm. După cum se vede din tabel, când la≤ 0,8Rîn grindă eu 3, mai puțin de 4% din energia din fasciculul incident pe picătură cade. Și doar începând de la la= 0,8R si mai mult pana la la= R intensitatea fasciculului de ieșire eu 3 se inmulteste.
| Tabelul 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 |
Deci, razele care ies din picătură la unghiul limitator φ , au o intensitate mult mai mare în comparație cu alte fascicule din două motive. În primul rând, datorită compresiei unghiulare puternice a fasciculului de raze în peretele subțire al conului și, în al doilea rând, datorită pierderilor mai mici în picătură. Doar intensitatea acestor raze este suficientă pentru a evoca în ochi o senzație de strălucire a unei picături.
8. Formarea curcubeului principal. Când lumina cade pe o picătură, fasciculul se desparte din cauza dispersării. Ca urmare, peretele conului de reflexie strălucitoare este stratificat prin culori (Fig. 208). raze violete ( l= 396,8 nm) ies la un unghi j= 40°36", roșu ( l= 656,3 nm) - la un unghi j= 42°22". În acest interval unghiular D φ
\u003d 1 ° 46 "închide întregul spectru de raze care ies din picătură. Razele violete formează un con interior, cele roșii formează un con exterior. Dacă picăturile de ploaie iluminate de soare sunt văzute de observator, atunci acelea dintre ele al căror con razele care intră în ochi sunt văzute ca fiind cele mai strălucitoare. Ca urmare, toate picăturile care sunt în raport cu raza soarelui care trec prin ochiul observatorului, la un unghi de con roșu, sunt văzute ca roșii, la un unghi de verde - verde (Fig. 209).
9. Formarea secundară a curcubeului apare din cauza razelor care ies din picătură după a doua reflexie (Fig. 210). Intensitatea razelor după a doua reflexie este cu aproximativ un ordin de mărime mai mică decât cea a razelor după prima reflexie și are aproximativ aceeași cale, cu o modificare a uçR.
Razele care ies din picătură după a doua reflexie formează un con cu un unghi de vârf de ≈ 51º. Dacă conul primar are o latură netedă în exterior, atunci conul secundar are o latură netedă în interior. Practic nu există raze între aceste conuri. Cu cât picăturile de ploaie sunt mai mari, cu atât curcubeul este mai strălucitor. Odată cu scăderea dimensiunii picăturilor, curcubeul devine palid. Când ploaia se transformă în burniță R≈ 20 - 30 microni curcubeul degenerează într-un arc albicios cu culori aproape imposibil de distins.
10. Aura(din greaca. halōs- inel) - un fenomen optic, care este de obicei cercuri irizate în jurul discului soarelui sau lunii cu o rază unghiulară 22º și 46º. Aceste cercuri se formează ca urmare a refracției luminii de către cristalele de gheață din norii cirus, care au forma unor prisme regulate hexagonale.
Fulgii de zăpadă care cad la pământ au forme foarte diverse. Cu toate acestea, cristalele formate ca urmare a condensării vaporilor în atmosfera superioară sunt în principal sub formă de prisme hexagonale. Dintre toate Opțiuni Există trei cele mai importante treceri ale unui fascicul printr-o prismă hexagonală (Fig. 211).
În cazul (a), fasciculul trece prin fețele paralele opuse ale prismei fără a se despica sau devia.
În cazul (b), fasciculul trece prin fețele prismei, care formează un unghi de 60º între ele, și este refractat ca într-o prismă spectrală. Intensitatea fasciculului care iese la unghiul de cea mai mică abatere de 22º este maximă. În al treilea caz (c), fasciculul trece fata laterala iar baza prismei. Unghi de refracție 90º, unghiul de abatere minimă 46º. În ultimele două cazuri, razele albe sunt scindate, razele albastre deviază mai mult, razele roșii mai puțin. 
Cazurile (b) și (c) provoacă apariția unor inele observate în razele transmise și având dimensiuni unghiulare de 22º și 46º (Fig. 212).
De obicei, inelul exterior (46º) este mai luminos decât cel interior și ambele au o nuanță roșiatică. Acest lucru se explică nu numai prin împrăștierea intensă a razelor albastre în nor, ci și prin faptul că dispersia razelor albastre în prismă este mai mare decât cea a celor roșii. Prin urmare, razele albastre lasă cristalele într-un fascicul puternic divergent, datorită căruia intensitatea lor scade. Iar razele roșii ies într-un fascicul îngust, care are o intensitate mult mai mare. La conditii favorabile când culorile pot fi distinse partea interioară inele roșii, exterioare - albastre.
10. coroane- inele de ceață strălucitoare în jurul discului stelei. Raza lor de colț este mai mică decât raza halo și nu depășește 5º. Coroanele apar din cauza împrăștierii prin difracție a razelor de către picăturile de apă care formează un nor sau ceață.
Dacă raza de cădere R, atunci primul minim de difracție în fascicule paralele este observat la un unghi j = 0,61∙lçR(vezi formula 15.3). Aici l este lungimea de undă a luminii. Modelele de difracție ale picăturilor individuale în fascicule paralele coincid; ca urmare, intensitatea inelelor de lumină este îmbunătățită.
Diametrul coroanelor poate fi folosit pentru a determina dimensiunea picăturilor din nor. Cu cât picăturile sunt mai mari (mai mult R), cu atât dimensiunea unghiulară a inelului este mai mică. Cele mai mari inele sunt observate din cele mai mici picături. La distanțe de câțiva kilometri, inelele de difracție sunt încă vizibile atunci când dimensiunea picăturilor este de cel puțin 5 µm. În acest caz j max = 0,61 lçR≈ 5 ¸ 6°.
Culoarea inelelor de lumină ale coroanelor este foarte slabă. Când este vizibil, marginea exterioară a inelelor are o culoare roșiatică. Adică, distribuția culorilor în coroane este inversă cu distribuția culorilor în inelele halo. Pe lângă dimensiunile unghiulare, acest lucru face posibilă și distincția între coroane și halou. Dacă în atmosferă există picături de o gamă largă de dimensiuni, atunci inelele coroanelor, suprapuse unele peste altele, formează o strălucire generală strălucitoare în jurul discului stelei. Această strălucire se numește Aura.
11. Cer albastru și zori stacojii. Când Soarele este deasupra orizontului, un cer fără nori apare albastru. Cert este că din razele spectrului solar, în conformitate cu legea Rayleigh eu rass ~ 1 /l 4, razele scurte albastre, cyan și violete sunt împrăștiate cel mai intens.
Dacă Soarele este jos deasupra orizontului, atunci discul său este perceput ca roșu purpuriu din același motiv. Datorită împrăștierii intense a luminii cu lungime de undă scurtă, la observator ajung în principal razele roșii slab împrăștiate. Imprăștirea razelor de la soarele răsărit sau la apus este deosebit de mare, deoarece razele parcurg o distanță lungă în apropierea suprafeței Pământului, unde concentrația de particule care se împrăștie este deosebit de mare.
Zorii de dimineață sau de seară - colorarea părții de cer apropiată de Soare în culoarea roz- datorită împrăștierii prin difracție a luminii de către cristalele de gheață din atmosfera superioară și reflexie geometrică lumina de cristal.
12. stele sclipitoare- Acest schimbare rapidă strălucirea și culoarea stelelor, vizibile mai ales în apropierea orizontului. Sclipirea stelelor se datorează refracției razelor în jeturile de aer care curg rapid, care, datorită densităților diferite, au indicator diferit refracţie. Ca urmare, stratul de atmosferă prin care trece fasciculul se comportă ca o lentilă cu distanță focală variabilă. Poate fi atât adunare, cât și împrăștiere. În primul caz, lumina este concentrată, strălucirea stelei este sporită, în al doilea, lumina este împrăștiată. O astfel de schimbare a semnului este înregistrată de până la sute de ori pe secundă.
Datorită dispersiei, fasciculul este descompus în raze de culori diferite, care urmează căi diferite și pot diverge cu atât mai mult, cu cât steaua este mai jos față de orizont. Distanța dintre razele violete și roșii de la o stea poate ajunge la 10 metri lângă suprafața Pământului. Ca rezultat, observatorul vede o schimbare continuă a luminozității și culorii stelei.
Fenomene datorate refracției, reflexiei, împrăștierii și difracției luminii în atmosferă: din acestea se poate concluziona despre starea straturilor corespunzătoare ale atmosferei.
Acestea includ refracția, mirajele, numeroase fenomene de halo, curcubee, coroane, fenomene de zori și amurg, albastrul cerului etc.
Miraj(fr. mirage - lit. vizibilitate) - un fenomen optic în atmosferă: refracția fluxurilor de lumină la limita dintre straturile de aer care diferă brusc ca densitate și temperatură. Pentru un observator, un astfel de fenomen constă în faptul că, alături de un obiect îndepărtat cu adevărat vizibil (sau o secțiune a cerului), este vizibilă și reflectarea acestuia în atmosferă.
Clasificare
Mirajele sunt împărțite în inferior, vizibil sub obiect, superior, vizibil deasupra obiectului și lateral.
mirajul inferior
Se observă cu un gradient vertical mare de temperatură (scăderea sa cu înălțimea) peste o supraîncălzire suprafață plană, adesea drum pustiu sau asfaltat. Imaginea imaginară a cerului creează iluzia apei la suprafață. Deci, pe un drum care merge în depărtare într-o zi fierbinte de vară, se vede o băltoacă.
mirajul superior
Se observă deasupra suprafeței pământului rece cu o distribuție inversă a temperaturii (temperatura aerului crește odată cu altitudinea).
Mirajele superioare sunt în general mai puțin frecvente decât mirajele inferioare, dar sunt adesea mai stabile deoarece aer rece nu tinde să se miște în sus și caldul tinde să se miște în jos.
Mirajele superioare sunt cele mai frecvente în regiunile polare, în special pe bancuri mari de gheață plate cu temperaturi scăzute stabile. Astfel de condiții pot apărea peste Groenlanda și în jurul Islandei. Poate din cauza acestui efect, numit hillingar(din islandeză hillingar), primii coloniști ai Islandei au luat cunoștință de existența Groenlandei.
Mirajele superioare se observă și la latitudini mai moderate, deși în aceste cazuri sunt mai slabe, mai puțin distincte și stabile. Un miraj superior poate fi vertical sau inversat, în funcție de distanța până la obiectul adevărat și de gradientul de temperatură. Adesea imaginea apare ca un mozaic fragmentar de părți verticale și inversate.
O navă de dimensiuni normale se deplasează dincolo de orizont. În starea specifică a atmosferei, reflectarea acesteia deasupra orizontului pare gigantică.
Mirajele superioare pot avea efect izbitor datorită curburii pământului. Dacă curbura razelor este aproximativ aceeași cu curbura Pământului, razele de lumină pot călători pe distanțe lungi, determinând observatorul să vadă obiecte mult dincolo de orizont. Acest lucru a fost observat și documentat pentru prima dată în 1596, când o navă sub comanda lui Willem Barents, în căutarea Pasajului de Nord-Est, a rămas blocată în gheața de pe Novaia Zemlya. Echipajul a fost nevoit să aștepte noaptea polară. În același timp, răsăritul după noapte polară observat cu două săptămâni mai devreme decât era de așteptat. În secolul al XX-lea, acest fenomen a fost explicat și numit „Efectul Pământului Nou”.
La fel, navele care sunt de fapt atât de departe încât nu ar trebui să fie vizibile deasupra orizontului pot apărea la orizont, și chiar deasupra orizontului, ca miraje superioare. Acest lucru poate explica unele dintre poveștile despre zborurile navelor sau orașelor de coastă pe cer, așa cum sunt descrise de unii exploratori polari.
miraj lateral
Mirajele laterale pot apărea ca o reflectare a unui perete încălzit. Este descris un caz când zidul neted de beton al cetății a strălucit brusc ca o oglindă, reflectând obiectele din jur. Într-o zi fierbinte, se observa un miraj ori de câte ori zidul era suficient de încălzit de razele soarelui.
fata Morgana
Fenomenele complexe ale unui miraj cu o distorsiune accentuată a aspectului obiectelor se numesc Fata Morgana. fata Morgana(ital. fata Morgana- Zâna Morgana, conform legendei, trăiește mai departe fundul măriiși înșelarea călătorilor cu viziuni fantomatice) este un fenomen optic complex rar în atmosferă, format din mai multe forme de miraje, în care obiectele îndepărtate sunt văzute în mod repetat și cu diverse distorsiuni.
Fata Morgana apare atunci când în straturile inferioare ale atmosferei se formează mai multe straturi alternative de aer (de obicei din cauza diferențelor de temperatură). densitate diferită capabil să dea reflexii în oglindă. Ca rezultat al reflexiei, precum și al refracției razelor, în realitate dotările existente ele dau mai multe imagini distorsionate la orizont sau deasupra lui, suprapunându-se parțial și schimbându-se rapid în timp, ceea ce creează o imagine bizară a Fata Morgana.
mirajul volumetric
La munte este foarte rar, în anumite condiții, poți vedea un „eu distorsionat” destul de distanta scurta. Acest fenomen se explică prin prezența vaporilor de apă „stagnanți” în aer.
Aura(din altă greacă ἅλως - cerc, disc; de asemenea aură, nimbus, Aura) este un fenomen optic, un inel luminos în jurul unei surse de lumină.
Fizica fenomenului
Aureola apare de obicei în jurul Soarelui sau Lunii, uneori în jurul altor surse de lumină puternice, cum ar fi luminile stradale. Există multe tipuri de halouri și sunt cauzate în principal de cristalele de gheață din norii cirus la o altitudine de 5-10 km în troposfera superioară. Aspectul halouului depinde de forma și locația cristalelor. Lumina reflectată și refractată de cristalele de gheață este adesea descompusă într-un spectru, ceea ce face ca haloul să arate ca un curcubeu. Parhelia și arcul zenit sunt cele mai strălucitoare și mai pline de culoare, în timp ce tangentele halouului mic și mare sunt mai puțin strălucitoare. Într-un halou mic de 22 de grade, se distinge doar o parte din culorile spectrului (de la roșu la galben), restul arată alb datorită amestecării repetate a razelor refractate. Cercul parhelic și o serie de alte arce ale halou sunt aproape întotdeauna albe. O caracteristică interesantă a halou-ului mare de 46 de grade este că este slab și de culoare scăzută, în timp ce arcul tangent superior, care aproape coincide cu acesta la o altitudine joasă a Soarelui deasupra orizontului, are culori irizate pronunțate.
În halou lunar slab, culorile nu sunt vizibile pentru ochi, ceea ce este asociat cu particularitățile viziunii crepusculare.
©2015-2019 site
Toate drepturile aparțin autorilor lor. Acest site nu pretinde autor, dar oferă o utilizare gratuită.
Data creării paginii: 2016-02-13
Atmosfera este un mediu tulbure, optic neomogen. Fenomenele optice sunt rezultatul reflexiei, refracției și difracției razelor de lumină din atmosferă.
În funcție de cauzele apariției, toate fenomenele optice sunt împărțite în patru grupe:
1) fenomene cauzate de împrăștierea luminii în atmosferă (amurg, zori);
2) fenomene cauzate de refracția razelor de lumină în atmosferă (refracția) - miraje, sclipire a stelelor etc.;
3) fenomene cauzate de refractia si reflectarea razelor de lumina asupra picaturilor si cristalelor de nori (curcubeu, halou);
4) fenomene cauzate de difracția luminii în nori și ceață - coroane, glorie.
Praf cauzate de împrăștierea luminii solare în atmosferă. Amurgul este perioada de tranziție de la zi la noapte (amurgul de seară) și de la noapte la zi (amurgul de dimineață). Amurgul de seară începe din momentul în care soarele apune și până când se apune întunericul complet, amurgul de dimineață - invers.
Durata crepusculului este determinată de unghiul dintre direcția mișcării zilnice aparente a Soarelui și orizont; astfel, durata crepusculului depinde de latitudinea geografică: cu cât este mai aproape de ecuator, cu atât amurgul este mai scurt.
Există trei perioade de amurg:
1) amurgul civil (cufundarea Soarelui sub orizont nu depășește 6 o) - lumină;
2) navigație (imersia Soarelui sub orizont până la 12 o) - condițiile de vizibilitate sunt foarte deteriorate;
3) astronomic (imersia Soarelui sub orizont până la 18 o) - suprafața pământului este deja întuneric, dar zorii sunt încă vizibili pe cer.
Zori - un ansamblu de fenomene de lumină colorată din atmosferă, observate înainte de răsărit sau la apus. Varietatea culorilor zorilor depinde de poziția Soarelui față de orizont și de starea atmosferei.
Culoarea firmamentului este determinată de razele vizibile împrăștiate ale soarelui. Într-o atmosferă curată și uscată, împrăștierea luminii are loc conform legii lui Rayleigh. Razele albastre împrăștie de aproximativ 16 ori mai mult decât razele roșii, așa că culoarea cerului (lumina soarelui împrăștiată) este albastră (albastru), iar culoarea Soarelui și a razelor sale de lângă orizont este roșie, deoarece. În acest caz, lumina parcurge o cale mai lungă în atmosferă.
Particulele mari din atmosferă (picături, particule de praf etc.) împrăștie lumina în mod neutru, astfel încât norii și ceața sunt albe. Cu umiditate ridicată, praf, întregul cer nu devine albastru, ci albicios. Prin urmare, după gradul de albastru al cerului, se poate judeca puritatea aerului și natura maselor de aer.
refracția atmosferică - fenomene atmosferice asociate cu refractia razelor de lumina. Refracția se datorează: sclipirii stelelor, aplatizării discului vizibil al Soarelui și Lunii în apropierea orizontului, creșterii duratei zilei cu câteva minute, precum și mirajelor. Un miraj este o imagine imaginară vizibilă la orizont, deasupra orizontului sau sub orizont, din cauza unei încălcări accentuate a densității straturilor de aer. Există miraje inferioare, superioare, laterale. Mirajele în mișcare - „Fata Morgana” sunt rar observate.
Curcubeu - acesta este un arc de lumină, pictat în toate culorile spectrului, pe fundalul unui nor luminat de Soare, din care cad picături de ploaie. Marginea exterioară a arcului este roșie, marginea interioară este violet. Dacă Soarele este jos la orizont, atunci vedem doar jumătate din cerc. Când Soarele este sus, arcul devine mai mic, deoarece. centrul cercului cade sub orizont. La o înălțime a Soarelui mai mare de 42 aproximativ curcubeul nu este vizibil. Din avion, puteți observa un curcubeu aproape de un cerc complet.
Un curcubeu este format prin refracție și reflexie razele de soareîn picături de apă. Luminozitatea și lățimea curcubeului depind de dimensiunea picăturilor. Picăturile mari dau un curcubeu mai mic, dar mai strălucitor. Cu picături mici, este aproape albă.
Aura - acestea sunt cercuri sau arce în jurul Soarelui și Lunii, care se ridică în norii de gheață ai nivelului superior (cel mai adesea în cirrostratus).
coroane - inele ușoare, ușor colorate, în jurul Soarelui și Lunii, care se ridică în norii de apă și gheață ai nivelurilor superioare și mijlocii, datorită difracției luminii.
O persoană întâlnește în mod constant fenomene luminoase. Tot ceea ce este legat de apariția luminii, de propagarea și interacțiunea ei cu materia, se numește fenomene luminoase. Exemple vii de fenomene optice pot fi: un curcubeu după ploaie, fulgere în timpul unei furtuni, sclipirea stelelor pe cerul nopții, jocul de lumină într-un curent de apă, variabilitatea oceanului și a cerului și multe altele.
Elevii primesc o explicație științifică a fenomenelor fizice și exemple opticeîn clasa a VII-a când încep să studieze fizica. Pentru mulți, optica va fi cea mai fascinantă și misterioasă secțiune din programa școlară de fizică.
Ce vede persoana?
Ochii umani sunt proiectați în așa fel încât să poată percepe doar culorile curcubeului. Astăzi se știe deja că spectrul curcubeului nu se limitează la roșu pe o parte și violet pe cealaltă. In spate devine roșu infraroșu, în spatele violetului este ultravioletul. Multe animale și insecte sunt capabile să vadă aceste culori, dar, din păcate, oamenii nu pot. Dar, pe de altă parte, o persoană poate crea dispozitive care primesc și emit unde luminoase de lungimea adecvată.
refracția razelor
Lumina vizibilă este un curcubeu de culori și lumină culoare alba, de exemplu, însorit, este o combinație simplă a acestor culori. Dacă plasați o prismă într-un fascicul de lumină albă strălucitoare, aceasta se va sparge în culori sau valuri. lungimi diferite, din care constă. Mai întâi vine roșu cu lungimea de undă cea mai mare, apoi portocaliu, galben, verde, albastru și în final violet, care are cea mai scurtă lungime de undă în lumina vizibilă.
Dacă luați o altă prismă pentru a prinde lumina curcubeului și o întoarceți cu susul în jos, aceasta va combina toate culorile în alb. Există multe exemple de fenomene optice în fizică, să luăm în considerare unele dintre ele.
De ce este cerul albastru?
Tinerii părinți sunt adesea perplexi de cele mai simple, la prima vedere, întrebări despre micul lor de ce. Uneori, ei sunt cel mai greu de răspuns. Aproape toate exemplele de fenomene optice din natură pot fi explicate de știința modernă.
Lumina soarelui care luminează cerul în timpul zilei este albă, ceea ce înseamnă că, teoretic, și cerul ar trebui să fie alb strălucitor. Pentru ca acesta să arate albastru, sunt necesare unele procese cu lumină în momentul trecerii sale prin atmosfera Pământului. Iată ce se întâmplă: o parte din lumină trece prin spațiul liber dintre moleculele de gaz din atmosferă, ajungând la suprafața pământului și rămânând aceeași culoare albă ca la începutul călătoriei. Dar lumina soareluiîntâlnește molecule de gaz, care, ca și oxigenul, sunt absorbite și apoi dispersate în toate direcțiile.
Atomii din moleculele de gaz sunt activați de lumina absorbită și emit din nou fotoni de lumină în valuri diverse lungimi- de la roșu la violet. Astfel, o parte din lumină merge spre pământ, restul se întoarce la soare. Luminozitatea luminii emise depinde de culoare. Opt fotoni de lumină albastră sunt eliberați pentru fiecare foton de roșu. Prin urmare, lumina albastră este de opt ori mai strălucitoare decât roșie. Lumină albastră intensă este emisă din toate direcțiile de la miliarde de molecule de gaz și ajunge la ochi.
arc colorat
Pe vremuri, oamenii credeau că curcubeele sunt semne trimise de zei. Într-adevăr, frumoasele panglici multicolore apar întotdeauna pe cer de nicăieri și apoi dispar la fel de misterios. Astăzi știm că curcubeul este unul dintre exemplele de fenomene optice din fizică, dar nu încetăm să-l admirăm de fiecare dată când îl vedem pe cer. Interesant este că fiecare observator vede un curcubeu diferit, creat de razele de lumină care vin din spatele lui și din picăturile de ploaie din fața lui.
Din ce sunt făcute curcubeele?
Rețeta acestor fenomene optice din natură este simplă: picături de apă în aer, lumină și un observator. Dar nu este suficient ca soarele să apară în timpul ploii. Ar trebui să fie joasă, iar observatorul ar trebui să stea astfel încât soarele să fie în spatele lui și să privească locul unde plouă sau doar plouă.
O rază de soare care vine din spațiul îndepărtat depășește o picătură de ploaie. Acționând ca o prismă, picătura de ploaie refractă fiecare culoare ascunsă în lumina albă. Astfel, când fascicul alb trece printr-o picătură de ploaie, se împarte brusc în frumoase raze multicolore. În interiorul picăturii, acestea lovesc peretele interior al picăturii, care acționează ca o oglindă, iar razele sunt reflectate în aceeași direcție din care au intrat în picătură.
Rezultatul final este un curcubeu de culori arcuit pe cer - lumina curbată și reflectată de milioane de picături de ploaie minuscule. Ele pot acționa ca niște prisme mici, împărțind lumina albă într-un spectru de culori. Dar ploaia nu este întotdeauna necesară pentru a vedea un curcubeu. Lumina poate fi, de asemenea, refracta de ceata sau vaporii din mare.
Ce culoare are apa?
Răspunsul este evident - apa are o culoare albastră. Dacă turnați apă pură într-un pahar, toată lumea își va vedea transparența. Acest lucru se datorează faptului că există prea puțină apă în pahar și culoarea lui este prea palidă pentru a o vedea.
Când umpleți un recipient mare de sticlă, puteți vedea nuanța albastră naturală a apei. Culoarea sa depinde de modul în care moleculele de apă absorb sau reflectă lumina. lumină albă Este alcătuit dintr-un curcubeu de culori, iar moleculele de apă absorb majoritatea culorilor roșii spre verde care trec prin ele. Și partea albastră este reflectată înapoi. Deci vedem albastru.
Răsăriri și apusuri
Acestea sunt, de asemenea, exemple de fenomene optice pe care o persoană le observă în fiecare zi. Când soarele răsare și apune, își direcționează razele într-un unghi față de locul în care se află observatorul. Au o cale mai lungă decât atunci când soarele este la zenit.
Straturile de aer de deasupra suprafeței Pământului conțin adesea mult praf sau particule microscopice de umiditate. Razele soarelui trec în unghi față de suprafață și sunt filtrate. Razele roșii au cea mai mare lungime de undă de radiație și, prin urmare, își parcurg drumul spre sol mai ușor decât razele albastre, care au unde scurte care sunt înlăturate de particulele de praf și apă. Prin urmare, în zorii zilei și serii, o persoană observă doar o parte din razele soarelui care ajung pe pământ, și anume cele roșii.
spectacol de lumină pe planetă
O auroră tipică este o auroră multicoloră pe cerul nopții care poate fi observată în fiecare noapte la Polul Nord. Schimbându-se în forme bizare, dungi uriașe de lumină albastră-verde pătată cu portocaliu și roșu ajung uneori la peste 160 km în lățime și se pot întinde pe 1.600 km în lungime.
Cum să explic acest fenomen optic, care este o priveliște atât de uluitoare? Aurorele apar pe Pământ, dar sunt cauzate de procese care au loc pe Soarele îndepărtat.
Cum merge totul?
Soarele este o minge imensă de gaz, constând în principal din atomi de hidrogen și heliu. Toate au protoni cu sarcină pozitivă și electroni care se rotesc în jurul lor sarcina negativa. Un halou de gaz fierbinte se răspândește constant în spațiu sub formă vântul solar. Acest număr nenumărat de protoni și electroni se grăbesc cu o viteză de 1000 km pe secundă.
Când particulele de vânt solar ajung pe Pământ, ele sunt atrase de un puternic camp magnetic planete. Pământul este un magnet gigant cu linii magnetice care converg spre Nord și polii sudici. Particulele atrase curg de-a lungul acestor linii invizibile în apropierea polilor și se ciocnesc cu atomii de azot și oxigen care formează atmosfera Pământului.
Unii dintre atomii pământului își pierd electronii, alții se încarcă energie nouă. După ce se ciocnesc cu protonii și electronii Soarelui, ei emit fotoni de lumină. De exemplu, azotul care și-a pierdut electroni atrage lumina violetă și albastră, în timp ce azotul încărcat strălucește roșu închis. Oxigenul încărcat emite lumină verde și roșie. Astfel, particulele încărcate fac ca aerul să strălucească cu multe culori. Aceasta este aurora boreala.
Miraje
Ar trebui să se stabilească imediat că mirajele nu sunt o născocire a imaginației umane, ele pot fi chiar fotografiate, sunt exemple aproape mistice de fenomene fizice optice.
Există multe dovezi ale observării mirajelor, dar știința poate da o explicație științifică pentru acest miracol. Ele pot fi la fel de simple ca un petic de apă în mijlocul nisipurilor fierbinți sau pot fi uimitor de complexe, construind viziuni ale castelelor cu stâlpi sau ale fregatelor. Toate aceste exemple de fenomene optice sunt create de jocul de lumină și aer.
Undele luminoase se îndoaie când trec mai întâi prin aer cald, apoi prin aer rece. Aerul cald este mai rarefiat decât aerul rece, astfel încât moleculele sale sunt mai active și diverg pe distanțe mai mari. Pe măsură ce temperatura scade, mișcarea moleculelor scade și ea.
Viziunile văzute prin lentilele atmosferei pământului pot fi puternic modificate, comprimate, extinse sau inversate. Acest lucru se datorează faptului că razele de lumină se îndoaie pe măsură ce trec prin aer cald și apoi rece și invers. Iar acele imagini pe care un flux de lumină le poartă cu el, de exemplu, cerul, pot fi reflectate pe nisipul fierbinte și par a fi o bucată de apă, care se îndepărtează mereu când este abordată.
Cel mai adesea, mirajele pot fi observate la distanțe mari: în deșerturi, mări și oceane, unde straturi calde și reci de aer cu densitate diferită. Este trecerea prin diferite straturi de temperatură care se pot răsuci undă de luminăși ajungi la o viziune care este o reflectare a ceva și prezentată de fantezie ca un fenomen real.
Aura
Pentru majoritatea iluziilor optice care pot fi văzute cu ochiul liber, explicația este refracția razelor solare în atmosferă. Unul dintre cele mai neobișnuite exemple de fenomene optice este halou solar. Practic, un halou este un curcubeu în jurul soarelui. Cu toate acestea, diferă de curcubeul obișnuit atât ca aspect, cât și prin proprietățile sale.
Acest fenomen are multe varietăți, fiecare fiind frumoasă în felul său. Dar pentru apariția oricărui fel de asta iluzie optica sunt necesare anumite condiții.
Un halou apare pe cer atunci când mai mulți factori coincid. Cel mai adesea poate fi văzut pe vreme geroasă, cu umiditate ridicată. În aer, există un numar mare de cristale de gheață. Spărgând prin ele, lumina soarelui este refractă în așa fel încât formează un arc în jurul Soarelui.
Și deși ultimele 3 exemple de fenomene optice sunt ușor de explicat de știința modernă, pentru un observator obișnuit ele rămân adesea mistice și un mister.
Luând în considerare principalele exemple de fenomene optice, se poate presupune cu siguranță că multe dintre ele sunt explicate de știința modernă, în ciuda misticismului și misterului lor. Dar oamenii de știință au încă o mulțime de descoperiri, indicii înainte. fenomene misterioase care au loc pe planeta Pământ și nu numai.
Liceul Petru Movila
Lucrări de curs la fizica pe tema:
Fenomene atmosferice optice
Lucrarea unui elev de clasa a 11-a
Bolyubash Irina
Chișinău 2006 -
Plan:
1. Introducere
A) Ce este optica?
b) Tipuri de optice
2. Atmosfera Pământului ca sistem optic
3. apus însorit
A) schimbarea culorii cerului
b) razele de soare
în) Unicitatea apusurilor
4. Curcubeu
A) formarea curcubeului
b) Varietate de curcubee
5. aurore
A) Tipuri de aurore
b) Vântul solar ca cauză a aurorelor
6. Aura
A) lumină și gheață
b) Cristale de prismă
7. Miraj
A) Explicația mirajului inferior („lac”)
b) miraje superioare
în) Miraje duble și triple
G) Mirajul vederii ultra-lungi
e) Legenda Alpilor
e) Parada superstițiilor
8. Câteva mistere ale fenomenelor optice
Introducere
Ce este optica?
Primele idei ale oamenilor de știință antici despre lumină au fost foarte naive. Se credea că din ochi ies tentacule subțiri speciale și că apar impresii vizuale atunci când simt obiecte. La acea vreme, optica era înțeleasă ca știința vederii. Acesta este sensul exact al cuvântului „optică”. În Evul Mediu, optica s-a transformat treptat din știința vederii în știința luminii. Acest lucru a fost facilitat de inventarea lentilelor și a camerei obscure. În timpurile moderne, optica este o ramură a fizicii care studiază emisia luminii, propagarea acesteia în diverse medii și interacțiunea cu materia. În ceea ce privește aspectele legate de vedere, structura și funcționarea ochiului, acestea s-au remarcat într-un mod deosebit direcție științifică numită optică fiziologică.
Termenul „optică” stiinta moderna, are mai multe fațete. Acestea sunt optica atmosferică și optica moleculară și optica electronilor și optica neutronilor și optica neliniară și holografia și optica radio și optică picosecundă și optica adaptivă și multe alte fenomene și metode cercetare științifică strâns legată de fenomenele optice.
Cele mai multe dintre tipurile de optică enumerate, ca fenomen fizic, sunt disponibile pentru observația noastră numai atunci când se utilizează dispozitive tehnice speciale. Poate fi sisteme laser, emițători de raze X, radiotelescoape, generatoare de plasmă și multe altele. Dar cele mai accesibile și, în același timp, cele mai colorate fenomene optice sunt cele atmosferice. Uriași la scară, ele sunt produsul interacțiunii luminii și a atmosferei pământului.
Atmosfera Pământului ca sistem optic
Planeta noastră este înconjurată plic de gaz pe care o numim atmosfera. Posedând cea mai mare densitate la suprafața pământului și rarificată treptat pe măsură ce se ridică, atinge o grosime de peste o sută de kilometri. Și nu este înghețată mediu gazos cu date fizice identice. În schimb, atmosfera pământului este în continuă mișcare. Sub influență diverși factori, straturile sale se amestecă, schimbă densitatea, temperatura, transparența, se deplasează pe distanțe mari la viteze diferite.
Pentru razele de lumină care provin de la soare sau de la alte corpuri cerești, atmosfera pământului este un fel de sistem optic cu parametrii în continuă schimbare. Fiind în calea lor, reflectă o parte din lumină, o împrăștie, o trece prin întreaga grosime a atmosferei, oferind iluminarea suprafeței pământului, în anumite condiții, o descompune în componente și îndoaie calea razelor, provocând astfel diverse fenomene atmosferice. Cele mai neobișnuite colorate sunt apusul, curcubeul, Auroră boreală, miraj, halou solar și lunar.
apus însorit
Cel mai simplu și mai accesibil fenomen atmosferic de observat este apusul nostru corp ceresc- Soare. Extraordinar de colorat, nu se repetă niciodată. Iar imaginea cerului și a schimbării sale în procesul apusului este atât de strălucitoare încât stârnește admirație în fiecare persoană.
Apropiindu-se de orizont, Soarele nu numai că își pierde luminozitatea, dar începe și să își schimbe treptat culoarea - partea cu lungime de undă scurtă (culorile roșii) este din ce în ce mai suprimată în spectrul său. În același timp, cerul începe să se coloreze. În vecinătatea Soarelui capătă tonuri gălbui și portocalii, iar deasupra părții antisolare a orizontului apare o dungă palidă cu o gamă de culori slab exprimată.Până la apusul soarelui, care a căpătat deja o culoare roșu închis, o bandă strălucitoare de zori se întinde de-a lungul orizontului solar, a cărei culoare se schimbă de jos în sus de la galben-portocaliu la albastru-verzui. Peste ea se întinde o strălucire rotundă, strălucitoare, aproape necolorată. În același timp, la orizontul opus, un segment slab de culoare gri-albăstruie din umbra Pământului începe să se ridice încet, mărginit de o centură roz. („Brâul lui Venus”).
Pe măsură ce Soarele se scufundă mai adânc sub orizont, apare o pată roz care se răspândește rapid - așa-numita „lumină violet” ajungând cea mai mare dezvoltare la o adâncime a Soarelui sub orizontul de aproximativ 4-5 o . Norii și vârfurile munților sunt inundate cu tonuri stacojii și violete, iar dacă nori sau munti inalti sunt dincolo de orizont, umbrele lor se întind partea însorită cerul și devin mai saturate. Aproape de orizont, cerul devine roșu, iar pe cerul viu colorat, razele de lumină se întind de la orizont la orizont sub forma unor dungi radiale distincte. („Razele lui Buddha”).Între timp, umbra Pământului se mișcă rapid spre cer, contururile sale devin neclare, iar chenarul roz abia se observă. 
Treptat, lumina violet se estompează, norii se întunecă, siluetele lor ies în evidență distinct pe fundalul cerului care se estompează și doar la orizont, unde s-a ascuns Soarele, se păstrează un segment luminos multicolor al zorilor. Dar, de asemenea, se micșorează treptat și devine palid, iar la începutul crepusculului astronomic se transformă într-o fâșie îngustă verzuie-albicioasă. În cele din urmă, ea dispare - vine noaptea. Imaginea descrisă trebuie considerată doar tipică pentru vreme senină. De fapt, natura fluxului de apus este supusă unor variații largi. Odată cu o turbiditate crescută a aerului, culorile zorilor sunt de obicei estompate, mai ales lângă orizont, unde în loc de tonuri de roșu și portocaliu, uneori apare doar o culoare maro slabă. Destul de des, fenomenele de strălucire simultană se dezvoltă diferit în diferite părți ale cerului. Fiecare apus are o personalitate unică și aceasta ar trebui considerată una dintre cele mai caracteristice trăsături ale lor.
Individualitatea extremă a fluxului de apus și varietatea fenomenelor optice care îl însoțesc depind de diverse caracteristici optice ale atmosferei - în primul rând coeficienții de atenuare și împrăștiere, care se manifestă diferit în funcție de distanța zenitală a Soarelui, de direcția de observație și de înălțimea observatorului.
Curcubeu
Curcubeul este frumos fenomen ceresc a atras mereu atenția oamenilor. LA vremurile de demult, când oamenii încă știau puțin despre lumea din jurul lor, curcubeul era considerat un „semn ceresc”. Așadar, grecii antici credeau că curcubeul este zâmbetul zeiței Irida. Curcubeul se observă în direcția opusă Soarelui, pe fundalul norilor de ploaie sau ploii. Un arc multicolor este de obicei situat la o distanță de 1-2 km de observator și, uneori, poate fi observat la o distanță de 2-3 m pe fondul picăturilor de apă formate de fântâni sau pulverizări de apă.
Centrul curcubeului se află pe continuarea liniei drepte care leagă Soarele și ochiul observatorului - pe linia antisolară. Unghiul dintre direcția către curcubeul principal și linia anti-solară este 41º - 42º
În momentul răsăritului, punctul antisolar se află pe linia orizontului, iar curcubeul arată ca un semicerc. Pe măsură ce soarele răsare, punctul antisolar cade sub orizont și dimensiunea curcubeului scade. Este doar o parte dintr-un cerc.
Adesea există un curcubeu secundar, concentric cu primul, cu o rază unghiulară de aproximativ 52º și un aranjament invers al culorilor.
Curcubeul principal este format prin reflectarea luminii în picăturile de apă. Un curcubeu secundar se formează ca urmare a unei duble reflexii a luminii în interiorul fiecărei picături. În acest caz, razele de lumină ies din picătură în unghiuri diferite decât cele care produc curcubeul principal, iar culorile din curcubeul secundar sunt în ordine inversă.
Calea razelor într-o picătură de apă: a - cu o singură reflexie, b - cu două reflexii
La o înălțime a Soarelui de 41º, curcubeul principal încetează să mai fie vizibil și doar o parte a curcubeului secundar apare deasupra orizontului, iar la o înălțime a Soarelui mai mare de 52º, nici curcubeul secundar nu este vizibil. Prin urmare, în latitudinile ecuatoriale mijlocii, acest fenomen natural nu este niciodată observat în orele apropiate de amiază.
Curcubeul are șapte culori primare care trec ușor de la una la alta. Forma arcului, luminozitatea culorilor, lățimea dungilor depind de dimensiunea picăturilor de apă și de numărul acestora. Picăturile mari creează un curcubeu mai îngust, cu culori puternic proeminente, picăturile mici creează un arc care este neclar, estompat și chiar alb. De aceea strălucitoare curcubeu îngust vizibil vara după o furtună, în timpul căreia cad picături mari.
