Optische verschijnselen. Optische verschijnselen: voorbeelden
Optische verschijnselen in de natuur: reflectie, verzwakking, totale interne reflectie, regenboog, luchtspiegeling.
Russische Staats Agrarische Universiteit Moskou Landbouwacademie vernoemd naar K.A. Timiryazeva
Onderwerp: Optische verschijnselen in de natuur
Voltooid
Bakhtina Tatjana Igorevna
Docent:
Momdzji Sergej Georgievitsj
Moskou, 2014
1. Soorten optische verschijnselen
3. Totale interne reflectie
Conclusie
1. Soorten optische verschijnselen
Het optische fenomeen van elke zichtbare gebeurtenis is het resultaat van de interactie van licht en de materiële media van het fysieke en biologische. Een groene lichtstraal is een voorbeeld van een optisch fenomeen.
Veel voorkomende optische verschijnselen treden vaak op als gevolg van de interactie van licht van de zon of de maan met de atmosfeer, wolken, water, stof en andere deeltjes. Sommigen van hen zijn, net als een groene lichtstraal, zo zeldzaam dat ze soms als mythisch worden beschouwd.
Optische verschijnselen omvatten die welke voortkomen uit de optische eigenschappen van de atmosfeer, de rest van de natuur (andere verschijnselen); van objecten, zowel natuurlijk als menselijk van aard (optische effecten), waarbij onze ogen een entoptische aard van verschijnselen hebben.
Er zijn veel verschijnselen die ontstaan als gevolg van de kwantum- of golfkarakteristiek van licht. Sommige daarvan zijn behoorlijk subtiel en alleen waarneembaar door nauwkeurige metingen met wetenschappelijke instrumenten.
In mijn werk wil ik nadenken over en praten over optische verschijnselen die verband houden met spiegels (reflectie, verzwakking) en atmosferische verschijnselen (luchtspiegeling, regenboog, aurora's), die we vaak tegenkomen in het dagelijks leven.
2. Spiegel optische verschijnselen
Mijn licht, spiegel, vertel me...
Als we een eenvoudige en precieze definitie nemen, dan is dat de Spiegel glad oppervlak, ontworpen om licht (of andere straling) te reflecteren. Het bekendste voorbeeld is een vlakke spiegel.
De moderne geschiedenis van spiegels gaat terug tot de 13e eeuw, of beter gezegd, vanaf 1240, toen Europa leerde glazen vaten te blazen. De uitvinding van de echte glazen spiegel dateert uit 1279, toen de franciscaan John Peckham een methode beschreef om glas te bedekken met een dunne laag tin.
Naast spiegels die door de mens zijn uitgevonden en gemaakt, is de lijst met reflecterende oppervlakken groot en uitgebreid: het oppervlak van een reservoir, soms ijs, soms gepolijst metaal, gewoon glas, als je er vanuit een bepaalde hoek naar kijkt, maar toch het is een door de mens gemaakte spiegel die praktisch een ideaal reflecterend oppervlak kan worden genoemd.
Het principe van het pad van de door een spiegel weerkaatste stralen is eenvoudig als we de wetten van de geometrische optica toepassen, zonder rekening te houden met de golfkarakteristiek van licht. Er valt een lichtstraal op spiegel oppervlak(we beschouwen een volledig ondoorzichtige spiegel) onder een hoek alfa ten opzichte van de normaal (loodrecht) getekend op het punt van inval van de straal op de spiegel. De hoek van de gereflecteerde straal zal gelijk zijn aan dezelfde waarde: alpha. Een straal die loodrecht op het vlak van de spiegel op een spiegel valt, wordt naar zichzelf teruggekaatst.
Voor de eenvoudigste - platte - spiegel zal het beeld symmetrisch ten opzichte van het object achter de spiegel worden geplaatst ten opzichte van het vlak van de spiegel; het zal virtueel, recht en even groot zijn als het object zelf;
Dat het landschap weerspiegeld in stilstaand water niet verschilt van het werkelijke, maar alleen op zijn kop staat, is verre van waar. Als iemand laat op de avond kijkt hoe lampen in het water worden weerspiegeld of hoe de kust die naar het water afdaalt, wordt weerspiegeld, dan zal de weerspiegeling voor hem ingekort lijken en volledig ‘verdwijnen’ als de waarnemer zich hoog boven het wateroppervlak bevindt. het water. Ook zie je nooit de weerspiegeling van de bovenkant van een steen, waarvan een deel in water is ondergedompeld. Het landschap ziet er voor de waarnemer uit alsof het wordt bekeken vanaf een punt dat net zo ver onder het wateroppervlak ligt als het oog van de waarnemer zich boven het wateroppervlak bevindt. Het verschil tussen het landschap en het beeld wordt kleiner naarmate het oog het wateroppervlak nadert, maar ook naarmate het object zich verwijdert. Mensen denken vaak dat de weerspiegeling van struiken en bomen in een vijver helderdere kleuren en rijkere tinten heeft. Dit kenmerk kan ook worden opgemerkt door de reflectie van objecten in een spiegel te observeren. Hier speelt de psychologische perceptie een grotere rol dan de fysieke kant van het fenomeen. Spiegellijst, vijveroevers beperken klein gebied landschap, waardoor het perifere zicht van een persoon wordt beschermd tegen overmatig verstrooid licht dat uit de hele lucht komt en de waarnemer wordt verblind, dat wil zeggen dat hij naar een klein deel van het landschap kijkt alsof hij door een donkere, smalle pijp gaat. Door de helderheid van gereflecteerd licht te verminderen in vergelijking met direct licht, kunnen mensen gemakkelijker de lucht, wolken en andere helder verlichte objecten waarnemen die, wanneer ze rechtstreeks worden bekeken, te helder zijn voor het oog.
3. Totale interne reflectie van licht
Een prachtig schouwspel is de fontein, waarvan de uitgeworpen stralen van binnenuit worden verlicht. Dit kan worden afgebeeld in normale omstandigheden, nadat ik het volgende experiment had gedaan. In de hoogte blikje op een hoogte van 5 cm vanaf de bodem moet je een rond gat boren met een diameter van 5-6 mm. De gloeilamp met de fitting moet zorgvuldig in cellofaanpapier worden gewikkeld en tegenover het gat worden geplaatst. Je moet water in de pot gieten. Door het gat te openen, krijgen we een straal die van binnenuit wordt verlicht. In een donkere kamer gloeit hij helder en ziet er zeer indrukwekkend uit. De stroom kan elke gewenste kleur krijgen door gekleurd glas in de baan van de lichtstralen te plaatsen. Als je je vinger in het pad van de beek legt, spat het water en gloeien deze druppels helder. De verklaring voor dit fenomeen is vrij eenvoudig. Een lichtstraal passeert een waterstroom en raakt een gebogen oppervlak onder een hoek die groter is dan de beperkende hoek, ondergaat totale interne reflectie en raakt dan opnieuw de andere kant van de stroom onder een hoek die opnieuw groter is dan de beperkende hoek. De straal passeert dus langs de straal en buigt mee. Maar als het licht volledig in de jet zou worden gereflecteerd, zou het van buitenaf niet zichtbaar zijn. Een deel van het licht wordt verstrooid door water, luchtbellen en verschillende daarin aanwezige onzuiverheden, maar ook door het oneffen oppervlak van de straal, waardoor het van buitenaf zichtbaar is.
Ik zal hier een fysieke verklaring voor dit fenomeen geven. Laat de absolute brekingsindex van het eerste medium groter zijn dan de absolute brekingsindex van het tweede medium nl > n2, dat wil zeggen dat het eerste medium optisch dichter is. Hier zijn de absolute indicatoren van de media respectievelijk gelijk:
Als je vervolgens een lichtstraal van een optisch dichter medium naar een optisch minder dicht medium richt, zal de gebroken straal, naarmate de invalshoek groter wordt, het grensvlak tussen de twee media naderen en vervolgens langs het grensvlak gaan, en met een Bij een verdere toename van de invalshoek zal de gebroken straal verdwijnen, d.w.z. de invallende straal zal volledig worden gereflecteerd door het grensvlak tussen de twee media.
De grenshoek (alfa nul) is de invalshoek, die overeenkomt met de brekingshoek van 90 graden. Voor water is de grenshoek 49 graden. Voor glas - 42 graden. Manifestaties in de natuur: - luchtbellen op onderwaterplanten lijken spiegelachtig - dauwdruppels flitsen met veelkleurige lichten - het "spel" van diamanten in de lichtstralen - het wateroppervlak in een glas zal schijnen als je het van onderaf bekijkt door de wand van het glas.
4. Atmosferische optische verschijnselen
Een luchtspiegeling is een optisch fenomeen in de atmosfeer: de reflectie van licht door een grens tussen luchtlagen die qua dichtheid sterk verschillen. Voor een waarnemer betekent een dergelijke reflectie dat, samen met een ver verwijderd object (of een deel van de lucht), zijn virtuele beeld, verplaatst ten opzichte daarvan, zichtbaar is.
Dat wil zeggen, een luchtspiegeling is niets meer dan een spel van lichtstralen. Feit is dat in de woestijn de aarde erg opwarmt. Maar tegelijkertijd varieert de luchttemperatuur boven de grond op verschillende afstanden enorm. De temperatuur van de luchtlaag tien centimeter boven het maaiveld is bijvoorbeeld 30-50 graden lager dan de oppervlaktetemperatuur.
Alle wetten van de natuurkunde zeggen: licht plant zich in een homogeen medium in een rechte lijn voort. Onder dergelijke extreme omstandigheden is de wet echter niet van toepassing. Wat is er aan de hand? Bij zulke temperatuurverschillen beginnen de stralen te worden gebroken, en op de grond zelf beginnen ze over het algemeen te worden gereflecteerd, waardoor illusies ontstaan die we gewend zijn luchtspiegelingen te noemen. Dat wil zeggen, de lucht nabij het oppervlak wordt een spiegel.
Hoewel luchtspiegelingen meestal worden geassocieerd met woestijnen, kunnen ze vaak worden waargenomen boven het wateroppervlak, in de bergen en soms zelfs in grote steden. Met andere woorden, waar dan ook plotselinge veranderingen temperaturen, kun je deze fantastische foto's zien.
Dit fenomeen komt vrij vaak voor. In de grootste woestijn op onze planeet worden bijvoorbeeld jaarlijks ongeveer 160 duizend luchtspiegelingen waargenomen.
Het is heel interessant dat hoewel luchtspiegelingen worden beschouwd als kinderen van de woestijn, Alaska al lang wordt erkend als de onbetwiste leider in hun voorkomen. Hoe kouder het is, hoe helderder en mooier de waargenomen luchtspiegeling.
Hoe vaak dit fenomeen ook voorkomt, het is erg moeilijk om te bestuderen. Waarom? Ja, alles is heel eenvoudig. Niemand weet waar en wanneer hij zal verschijnen, hoe hij zal zijn en hoe lang hij zal leven.
Nadat er veel verschillende documenten over luchtspiegelingen waren verschenen, moesten ze natuurlijk worden geclassificeerd. Het bleek dat het, ondanks al hun diversiteit, mogelijk was om slechts zes soorten luchtspiegelingen te identificeren: lager (meer), hoger (verschijnen in de lucht), zijkant, "Fata Morgana", spookluchtspiegelingen en weerwolfluchtspiegelingen.
Meer complexe uitstraling De luchtspiegeling heet Fata Morgana. Er is nog geen verklaring voor gevonden.
Lagere luchtspiegeling (meer).
Dit zijn de meest voorkomende luchtspiegelingen. Ze hebben hun naam gekregen vanwege de plaatsen waar ze vandaan kwamen. Ze worden waargenomen op het oppervlak van de aarde en het water.
Superieure luchtspiegelingen (luchtspiegelingen op afstand).
Dit type luchtspiegeling is van oorsprong net zo eenvoudig als het vorige type. Dergelijke luchtspiegelingen zijn echter veel diverser en mooier. Ze verschijnen in de lucht. De meest fascinerende daarvan zijn de beroemde spooksteden. Het is heel interessant dat ze meestal afbeeldingen weergeven van objecten - steden, bergen, eilanden - die zich vele duizenden kilometers verderop bevinden.
Luchtspiegelingen opzij
Ze verschijnen in de buurt van verticale oppervlakken die sterk worden verwarmd door de zon. Dit kunnen rotsachtige oevers van de zee of het meer zijn, wanneer de kust al verlicht is door de zon, maar het wateroppervlak en de lucht erboven nog steeds koud zijn. Dit type luchtspiegeling komt veel voor in het Meer van Genève.
Fata morgana
Fata Morgana is het meest complexe type luchtspiegeling. Het is een combinatie van verschillende vormen van luchtspiegelingen. Tegelijkertijd worden de objecten die de luchtspiegeling afbeeldt vele malen uitvergroot en behoorlijk vervormd. Interessant genoeg dankt dit type luchtspiegeling zijn naam aan Morgana, de zus van de beroemde Arthur. Ze zou zich aanstoot hebben genomen aan Lancelot omdat hij haar had afgewezen. Om hem te dwarsbomen, vestigde ze zich in de onderwaterwereld en begon wraak te nemen op alle mannen, door hen te misleiden met spookachtige visioenen.
Onder de Fata Morganas bevinden zich ook talloze ‘vliegende Nederlanders’, die nog steeds door zeelieden worden gezien. Ze tonen meestal schepen die honderden of zelfs duizenden kilometers verwijderd zijn van waarnemers.
Misschien valt er niets meer te zeggen over de soorten luchtspiegelingen.
Ik zou eraan willen toevoegen dat dit weliswaar een buitengewoon mooi en mysterieus schouwspel is, maar ook erg gevaarlijk. Ik dood luchtspiegelingen en drijf mijn slachtoffers tot waanzin. Dit geldt vooral voor woestijnluchtspiegelingen. En de verklaring van dit fenomeen maakt het lot van reizigers er niet gemakkelijker op.
Mensen proberen dit echter te bestrijden. Ze creëren speciale gidsen die de plaatsen aangeven waar luchtspiegelingen het vaakst verschijnen, en soms hun vormen.
Luchtspiegelingen worden trouwens verkregen in laboratoriumomstandigheden.
Een eenvoudig experiment gepubliceerd in het boek van V.V. Myra "Totale reflectie van licht in eenvoudige experimenten"(Moskou, 1986), hier gegeven gedetailleerde beschrijving het verkrijgen van luchtspiegelingsmodellen in verschillende omgevingen. De gemakkelijkste manier om een luchtspiegeling waar te nemen is in water (fig. 2). Bevestig een donker, bij voorkeur zwart, exemplaar op de bodem van een vat met witte bodem. blikje van onder de koffie. Kijk naar beneden, bijna verticaal, langs de muur en giet snel heet water in de pot. Het oppervlak van de pot wordt onmiddellijk glanzend. Waarom? Het is een feit dat de brekingsindex van water toeneemt met de temperatuur. De watertemperatuur nabij het hete oppervlak van de pot is veel hoger dan op afstand. De lichtstraal wordt dus op dezelfde manier gebogen als bij luchtspiegelingen in de woestijn of op heet asfalt. De pot lijkt voor ons glanzend door de volledige reflectie van licht.
Elke ontwerper wil weten waar hij Photoshop kan downloaden.
Een atmosferisch optisch en meteorologisch fenomeen dat wordt waargenomen wanneer de zon (soms de maan) veel waterdruppels verlicht (regen of mist). Een regenboog ziet eruit als een veelkleurige boog of cirkel die bestaat uit de kleuren van het spectrum (vanaf de buitenrand: rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo, violet). Dit zijn de zeven kleuren die in de Russische cultuur gewoonlijk in de regenboog worden geïdentificeerd, maar we moeten niet vergeten dat het spectrum in feite continu is en dat de kleuren vloeiend in elkaar overgaan via vele tussenliggende tinten.
Het middelpunt van de cirkel die wordt beschreven door een regenboog ligt op een rechte lijn die door de waarnemer en de zon gaat. Bovendien staat de zon bij het observeren van een regenboog (in tegenstelling tot een halo) altijd achter de waarnemer en is het onmogelijk om tegelijkertijd de waarnemer te zien. Zon en de regenboog zonder het gebruik van optische apparaten. Voor een waarnemer op de grond ziet een regenboog er meestal uit als een boog, een deel van een cirkel, en hoe hoger het observatiepunt, hoe completer deze is (vanaf een berg of een vliegtuig kun je ook zien volledige cirkel). Wanneer de zon boven de 42 graden boven de horizon opkomt, is er geen regenboog zichtbaar vanaf het aardoppervlak.
Regenbogen ontstaan wanneer zonlicht wordt gebroken en gereflecteerd door waterdruppels (regen of mist) die in de atmosfeer zweven. Deze druppeltjes buigen licht van verschillende kleuren op verschillende manieren (de brekingsindex van water voor licht met langere golflengte (rood) is minder dan voor licht met korte golflengte (violet), dus rood licht wordt het zwakst afgebogen over 137 ° 30 ", en violet licht het sterkst met 139°20"). Als gevolg hiervan wordt wit licht ontleed in een spectrum (er treedt lichtverspreiding op). Een waarnemer die met zijn rug naar de lichtbron staat, ziet een veelkleurige gloed die langs concentrische cirkels (bogen) uit de ruimte straalt.
Meestal wordt een primaire regenboog waargenomen, waarin het licht één interne reflectie ondergaat. Het pad van de stralen wordt weergegeven in de figuur rechtsboven. In de primaire regenboog ligt de rode kleur buiten de boog, de hoekstraal is 40-42°.
Soms zie je een andere, minder heldere regenboog rond de eerste. Dit is een secundaire regenboog, die wordt gevormd door licht dat tweemaal in druppels wordt gereflecteerd. In de secundaire regenboog is de volgorde van de kleuren “omgekeerd”: violet bevindt zich aan de buitenkant en rood aan de binnenkant. De hoekstraal van de secundaire regenboog is 50-53°. De lucht tussen twee regenbogen is meestal merkbaar donkerder, een gebied dat de Alexanderstreep wordt genoemd.
Het verschijnen van een regenboog van de derde orde in natuurlijke omstandigheden is uiterst zeldzaam. Er wordt aangenomen dat er de afgelopen 250 jaar slechts vijf wetenschappelijke rapporten zijn geweest over de waarneming van dit fenomeen. Des te verrassender is de verschijning in 2011 van een bericht dat het niet alleen mogelijk was om een regenboog van de vierde orde waar te nemen, maar deze ook op een foto te registreren. In laboratoriumomstandigheden is het mogelijk om regenbogen van veel hogere ordes te verkrijgen. Zo werd in een artikel uit 1998 gesteld dat de auteurs met behulp van laserstraling een regenboog van de tweehonderdste orde wisten te verkrijgen.
Het licht van een primaire regenboog is voor 96% gepolariseerd langs de boogrichting. Het licht van de secundaire regenboog is voor 90% gepolariseerd.
Op een heldere maanverlichte nacht kun je vanaf de maan ook een regenboog zien. Omdat de receptoren van het menselijk oog bij weinig licht – de ‘staafjes’ – geen kleur waarnemen, ziet een maanregenboog er witachtig uit; Hoe helderder het licht, hoe "kleurrijker" de regenboog (kleurreceptoren - "kegeltjes") in zijn waarneming wordt opgenomen.
Onder bepaalde omstandigheden kun je een dubbele, omgekeerde of zelfs ringregenboog zien. In feite zijn dit verschijnselen van een ander proces: de breking van licht in ijskristallen verspreid in de atmosfeer, en behoren tot de halo. Om een omgekeerde regenboog (bijna-zenithboog, zenitboog - een van de soorten halo) aan de hemel te laten verschijnen, moet er specifiek weersomstandigheden, kenmerkend voor de Noord- en Zuidpool. Een omgekeerde regenboog wordt gevormd door de breking van licht dat door het ijs van een dun wolkengordijn gaat op een hoogte van 7 - 8 duizend meter. De kleuren in zo'n regenboog bevinden zich ook omgekeerd: paars staat bovenaan en rood onderaan.
Aurora
Aurora (noorderlicht) is de gloed (luminescentie) van de bovenste lagen van de atmosfeer van planeten met een magnetosfeer als gevolg van hun interactie met geladen deeltjes van de zonnewind.
In een zeer beperkt deel van de bovenste atmosfeer kunnen aurorae worden veroorzaakt doordat laagenergetische geladen deeltjes van de zonnewind de polaire ionosfeer binnendringen via de noord- en zuidpolaire knobbels. Op het noordelijk halfrond kunnen in de middaguren boven Spitsbergen cusp-aurora's worden waargenomen.
Wanneer energetische deeltjes van de plasmalaag botsen met de bovenste atmosfeer, worden de atomen en moleculen van gassen die deel uitmaken van de samenstelling ervan opgewonden. De straling van aangeslagen atomen bevindt zich in het zichtbare bereik en wordt waargenomen als de aurora. De spectra van aurora's zijn afhankelijk van de samenstelling van de atmosfeer van de planeten: als voor de aarde bijvoorbeeld de emissielijnen van aangeslagen zuurstof en stikstof in het zichtbare bereik het helderst zijn, dan zijn voor Jupiter de emissielijnen van waterstof in het ultraviolette gebied.
Omdat ionisatie door geladen deeltjes het meest effectief plaatsvindt aan het einde van het pad van het deeltje en de dichtheid van de atmosfeer afneemt met toenemende hoogte in overeenstemming met de barometrische formule, hangt de hoogte van het verschijnen van aurora's vrij sterk af van de parameters van de atmosfeer van de planeet. Voor de aarde met zijn nogal complexe atmosferische samenstelling wordt bijvoorbeeld de rode gloed van zuurstof waargenomen op een hoogte van 200-400 km, en de gecombineerde gloed van stikstof en zuurstof op een hoogte van ~110 km. Bovendien bepalen deze factoren de vorm van de aurora's: wazige bovengrenzen en tamelijk scherpe ondergrenzen.
Aurora's worden voornamelijk waargenomen op hoge breedtegraden van beide halfronden in ovale zones - riemen rond de magnetische polen van de aarde - poollichtovalen. De diameter van de aurorale ovalen is ~ 3000 km tijdens een rustige zon aan de dagzijde; de zonegrens ligt op 10--16° van de magnetische pool, aan de nachtzijde - 20--23°. Omdat de magnetische polen van de aarde ~12° gescheiden zijn van de geografische polen, worden aurorae waargenomen op breedtegraden van 67-70°. Tijdens perioden van zonneactiviteit breidt het aurorae-ovaal zich echter uit en kunnen aurorae waargenomen worden op lagere breedtegraden - 20°. --25° ten zuiden of ten noorden van de grenzen van hun gebruikelijke manifestatie. Op Stewart Island, dat slechts op de breedtegraad van 47° ligt, komen bijvoorbeeld regelmatig aurora's voor. De Maori noemden het zelfs ‘Burning Ones’.
In het spectrum van de aurora's van de aarde is de meest intense straling afkomstig van de belangrijkste componenten van de atmosfeer: stikstof en zuurstof, terwijl hun emissielijnen zowel in atomaire als moleculaire (neutrale moleculen en moleculaire ionen) toestanden worden waargenomen. De meest intense zijn de emissielijnen van atomaire zuurstof- en geïoniseerde stikstofmoleculen.
De gloed van zuurstof is het gevolg van de emissie van aangeslagen atomen in metastabiele toestanden met golflengten van 557,7 nm (groene lijn, levensduur 0,74 sec.) en een doublet van 630 en 636,4 nm (rood gebied, levensduur 110 sec.). Als gevolg hiervan wordt het rode doublet uitgezonden op een hoogte van 150-400 km, waar, vanwege de hoge verdunning van de atmosfeer, de snelheid waarmee de aangeslagen toestanden tijdens botsingen worden uitgedoofd laag is. Geïoniseerde stikstofmoleculen emitteren bij 391,4 nm (bijna ultraviolet), 427,8 nm (violet) en 522,8 nm (groen). Elk fenomeen heeft echter zijn eigen unieke bereik vanwege zijn vergankelijkheid chemische samenstelling sfeer- en weerfactoren.
Het spectrum van aurora's verandert met de hoogte en, afhankelijk van de emissielijnen die overheersen in het aurora-spectrum, zijn aurora's verdeeld in twee typen: aurora's op grote hoogte van type A met een overwicht van atoomlijnen en aurora's van type B op relatief lage hoogten ( 80-90 km) met een overwicht aan moleculaire lijnen in het spectrum als gevolg van uitdoving door botsingen van atomaire aangeslagen toestanden in een relatief dichte atmosfeer op deze hoogten.
Aurora's komen merkbaar vaker voor in de lente en de herfst dan in de winter en de zomer. De piekfrequentie treedt op tijdens perioden die het dichtst bij de lente- en herfst-equinox liggen. Tijdens de aurora komt er in korte tijd een enorme hoeveelheid energie vrij. Zo kwam er tijdens een van de in 2007 geregistreerde verstoringen 5,1014 joule vrij, ongeveer hetzelfde als tijdens een aardbeving met een kracht van 5,5.
Wanneer het noorderlicht vanaf het aardoppervlak wordt waargenomen, verschijnt het als een algemene, snel veranderende gloed van de hemel of bewegende stralen, strepen, corona’s of ‘gordijnen’. De duur van aurora varieert van tientallen minuten tot enkele dagen.
Aangenomen werd dat de aurorae op het noordelijk en zuidelijk halfrond symmetrisch waren. De gelijktijdige waarneming van de aurora in mei 2001 vanuit de ruimte vanaf de noord- en zuidpool toonde echter aan dat het noorder- en zuidlicht aanzienlijk van elkaar verschillen.
optisch licht kwantumregenboog
Conclusie
Natuurlijke optische verschijnselen zijn erg mooi en gevarieerd. In de oudheid, toen mensen hun aard niet begrepen, gaven ze ze mystieke, magische en religieuze betekenissen, vreesden en vreesden ze. Maar nu, wanneer we überhaupt in staat zijn om elk van de verschijnselen te produceren met mijn eigen handen in laboratoriumomstandigheden (en soms zelfs geïmproviseerde) omstandigheden is de primitieve gruwel verdwenen, en we kunnen in het dagelijks leven met plezier een regenboog aan de hemel zien flitsen, naar het noorden gaan om de aurora te bewonderen, en met nieuwsgierigheid een mysterieuze luchtspiegeling opmerken die in de lucht flitst. de woestijn. En spiegels zijn een nog belangrijker onderdeel van ons dagelijks leven geworden - zowel in het dagelijks leven (bijvoorbeeld thuis, in auto's, in videocamera's) als in verschillende wetenschappelijke instrumenten: spectrofotometers, spectrometers, telescopen, lasers, medische apparatuur.
Soortgelijke documenten
Wat is optica? De typen en rol ervan in de ontwikkeling van de moderne natuurkunde. Verschijnselen die verband houden met de reflectie van licht. Afhankelijkheid van de reflectiecoëfficiënt van de invalshoek van het licht. Veiligheidsbril. Verschijnselen die verband houden met de breking van licht. Regenboog, luchtspiegeling, aurora's.
samenvatting, toegevoegd 01-06-2010
Soorten optica. De atmosfeer van de aarde is als optisch systeem. Zonsondergang. Kleurverandering in de lucht. Regenboogvorming, verscheidenheid aan regenbogen. Poollicht. Zonnewind als oorzaak van aurora's. Luchtspiegeling. Mysteries van optische verschijnselen.
cursuswerk, toegevoegd op 17-01-2007
De opvattingen van oude denkers over de aard van licht, gebaseerd op de eenvoudigste observaties van natuurlijke verschijnselen. Prisma-elementen en optische materialen. Demonstratie van de invloed van de lichtbrekingsindices van het prismamateriaal en de omgeving op het fenomeen lichtbreking in het prisma.
cursuswerk, toegevoegd op 26-04-2011
Studie van corpusculaire en golftheorieën van licht. Studie van de voorwaarden van maxima en minima van het interferentiepatroon. Toevoeging van twee monochromatische golven. De golflengte en kleur van het licht dat door het oog wordt waargenomen. Lokalisatie van interferentieranden.
samenvatting, toegevoegd op 20/05/2015
Verschijnselen gerelateerd aan breking, spreiding en interferentie van licht. Luchtspiegelingen in verre visie. Diffractietheorie van regenbogen. Halo-formatie. Diamantstofeffect. Het fenomeen ‘Broken Vision’. Observatie van parhelia, kronen en aurora aan de hemel.
presentatie, toegevoegd op 14-01-2014
Diffractie mechanische golven. Het verband tussen de verschijnselen van lichtinterferentie aan de hand van het voorbeeld van Jungs experiment. Het Huygens-Fresnel-principe, het belangrijkste postulaat van de golftheorie, maakt het mogelijk diffractieverschijnselen te verklaren. Grenzen van de toepasbaarheid van geometrische optica.
presentatie, toegevoegd op 18-11-2014
Theorie van het fenomeen. Diffractie is een reeks verschijnselen tijdens de voortplanting van licht in een medium met scherpe inhomogeniteiten. Het vinden en bestuderen van de litijdens diffractie vanuit een rond gat. Wiskundig model van diffractie.
cursuswerk, toegevoegd op 28-09-2007
Basiswetten van optische verschijnselen. Wetten van rechtlijnige voortplanting, reflectie en breking van licht, onafhankelijkheid van lichtstralen. Fysieke principes lasertoepassingen. Fysische verschijnselen en principes van een kwantumgenerator van coherent licht.
presentatie, toegevoegd op 18-04-2014
Kenmerken van de fysica van licht- en golfverschijnselen. Analyse van enkele menselijke observaties van de eigenschappen van licht. De essentie van de wetten van de geometrische optica (rechtlijnige voortplanting van licht, wetten van reflectie en breking van licht), fundamentele lichttechnische grootheden.
cursuswerk, toegevoegd op 13-10-2012
Studie van diffractie, het fenomeen van afwijking van licht van de rechtlijnige voortplantingsrichting bij het passeren in de buurt van obstakels. Kenmerken van het buigen van lichtgolven rond de grenzen van ondoorzichtige lichamen en de penetratie van licht in het gebied van een geometrische schaduw.
Optische verschijnselen in de natuur
Verschijnselen die verband houden met de breking van licht.
Luchtspiegelingen.
In een inhomogeen medium plant licht zich niet-lineair voort. Als we ons een medium voorstellen waarin de brekingsindex van onder naar boven verandert, en dit mentaal in dunne horizontale lagen verdelen, dan merken we, gezien de omstandigheden voor de breking van licht bij het verplaatsen van laag naar laag, dat in zo’n medium de lichtstraal moet geleidelijk van richting veranderen.
De lichtbundel ondergaat een dergelijke buiging in de atmosfeer, waarbij om de een of andere reden, voornamelijk als gevolg van de ongelijkmatige verwarming, de brekingsindex van de lucht verandert met de hoogte.
De lucht wordt meestal verwarmd door de bodem, die energie uit de zonnestralen absorbeert. Daarom neemt de luchttemperatuur af met de hoogte. Het is ook bekend dat de luchtdichtheid afneemt met de hoogte. Er is vastgesteld dat met toenemende hoogte de brekingsindex afneemt, waardoor stralen die door de atmosfeer gaan, worden afgebogen en naar de aarde buigen. Dit fenomeen wordt normale atmosferische breking genoemd. Door breking lijken de hemellichamen voor ons enigszins “verheven” (boven hun werkelijke hoogte) boven de horizon. 
Mirages zijn onderverdeeld in drie klassen.
De eerste klasse omvat de meest voorkomende en eenvoudig van oorsprong, de zogenaamde luchtspiegelingen van het meer (of lager), die zoveel hoop en teleurstelling veroorzaken onder woestijnreizigers.
De verklaring voor dit fenomeen is eenvoudig. De onderste luchtlagen, verwarmd door de grond, hebben nog geen tijd gehad om naar boven te stijgen; hun brekingsindex van licht is kleiner dan die van de bovenste. Daarom komen lichtstralen die afkomstig zijn van objecten en die in de lucht buigen, van onderaf het oog binnen.
Om een luchtspiegeling te zien hoef je niet naar Afrika te gaan. Het kan worden waargenomen op een warme, rustige zomerdag en boven het verwarmde oppervlak van een asfaltsnelweg.
Luchtspiegelingen van de tweede klasse worden luchtspiegelingen van bovenaf of veraf genoemd.
Ze verschijnen als de bovenste lagen van de atmosfeer om de een of andere reden bijzonder ijl blijken te zijn, bijvoorbeeld wanneer er verwarmde lucht binnenkomt. Vervolgens worden de stralen die afkomstig zijn van aardse objecten sterker gebogen en bereiken het aardoppervlak, onder een grote hoek ten opzichte van de horizon. Het oog van de waarnemer projecteert ze in de richting waarin ze het binnenkomen.
Blijkbaar is de Sahara-woestijn verantwoordelijk voor het feit dat er aan de Middellandse Zeekust een groot aantal verre luchtspiegelingen worden waargenomen. Hete luchtmassa's stijgen erbovenuit, worden vervolgens naar het noorden gedragen en ontstaan gunstige omstandigheden voor het optreden van luchtspiegelingen.
Er worden ook superieure luchtspiegelingen waargenomen noordelijke landen als er warme zuidelijke wind waait. De bovenste lagen van de atmosfeer worden verwarmd en de onderste lagen worden gekoeld door de aanwezigheid van grote hoeveelheden smeltend ijs en sneeuw.
Luchtspiegelingen van de derde klasse – ultralangeafstandsvisie – zijn moeilijk uit te leggen. Er zijn echter aannames gedaan over de vorming van gigantische luchtlenzen in de atmosfeer, over het creëren van een secundaire luchtspiegeling, dat wil zeggen een luchtspiegeling van een luchtspiegeling. Het is mogelijk dat de ionosfeer hierbij een rol speelt en niet alleen radiogolven reflecteert, maar ook lichtgolven.
Verschijnselen gerelateerd aan lichtverspreiding
Regenboog is een prachtig hemels fenomeen dat altijd menselijke aandacht heeft getrokken. In vroegere tijden, toen mensen nog heel weinig wisten over de wereld om hen heen, werd de regenboog als een ‘hemels teken’ beschouwd. Dus de oude Grieken dachten dat honderd regenbogen de glimlach van de godin Iris waren. Een regenboog wordt waargenomen in de richting tegengesteld aan de zon, tegen de achtergrond van regenwolken of regen. Een veelkleurige boog bevindt zich meestal op een afstand van 1-2 km van de waarnemer Ra, soms kan deze worden waargenomen op een afstand van 2-3 m tegen de achtergrond van waterdruppels gevormd door fonteinen of waternevels
De regenboog heeft zeven primaire kleuren, die vloeiend van de ene naar de andere overgaan.
Het type boog, de helderheid van de kleuren en de breedte van de strepen zijn afhankelijk van de grootte van de waterdruppels en hun aantal. Grote druppels creëren een smallere regenboog, met scherp prominente kleuren, terwijl kleine druppels een wazige, vervaagde en zelfs witte boog creëren. Daarom is er in de zomer na een onweersbui, waarbij grote druppels vallen, een heldere, smalle regenboog zichtbaar.
De theorie van de regenboog werd voor het eerst gegeven in 1637 door R. Descartes. Hij legde regenbogen uit als een fenomeen dat verband houdt met de reflectie en breking van licht in regendruppels.
De vorming van kleuren en hun volgorde werden later verklaard, na het ontrafelen van de complexe aard van wit licht en de verspreiding ervan in het medium. De diffractietheorie van regenbogen is ontwikkeld door Ehry en Pertner.
Verschijnselen die verband houden met de interferentie van licht
Witte lichtcirkels rond de zon of maan die het gevolg zijn van de breking of reflectie van licht door ijs- of sneeuwkristallen in de atmosfeer, worden halo's genoemd. Er zijn kleine waterkristallen in de atmosfeer, en wanneer hun gezichten een rechte hoek vormen met het vlak dat door de zon gaat, zal degene die het effect waarneemt en de kristallen een karakteristieke witte halo zien die de zon aan de hemel omringt. De vlakken reflecteren dus lichtstralen met een afwijking van 22° en vormen zo een halo. Tijdens het koude seizoen reflecteren halo's gevormd door ijs- en sneeuwkristallen op het aardoppervlak het zonlicht en verstrooien het verschillende richtingen, waardoor een effect ontstaat dat "diamantstof" wordt genoemd.
Het bekendste voorbeeld van een grote halo is het beroemde, vaak herhaalde "Broken Vision". Een persoon die bijvoorbeeld op een heuvel of berg staat terwijl de zon achter hem opkomt of ondergaat, ontdekt dat zijn schaduw die op de wolken valt ongelooflijk groot wordt. Dit gebeurt omdat kleine mistdruppels het zonlicht op een speciale manier breken en reflecteren. Het fenomeen dankt zijn naam aan de Brocken-piek in Duitsland, waar dit effect vanwege frequente mist regelmatig kan worden waargenomen.
Parhelia.
"Parhelium" vertaald uit het Grieks betekent "valse zon." Dit is een van de vormen van een halo (zie punt 6): een of meer extra beelden van de zon worden aan de hemel waargenomen, gelegen op dezelfde hoogte boven de horizon als de echte zon. Miljoenen ijskristallen met een verticaal oppervlak, die de zon reflecteren, vormen dit prachtige fenomeen.
Parhelia kan worden waargenomen bij kalm weer met een lage stand van de zon, wanneer een aanzienlijk aantal prisma's zich in de lucht bevinden, zodat hun hoofdassen verticaal zijn, en de prisma's langzaam naar beneden dalen als kleine parachutes. In dit geval komt het helderste gebroken licht het oog binnen onder een hoek van 220° vanaf de verticaal gelegen vlakken, en creëert verticale pilaren aan beide zijden van de zon langs de horizon. Deze pilaren kunnen op sommige plaatsen bijzonder helder zijn, waardoor de indruk ontstaat van een valse zon.
Poollicht.
Een van de mooiste optische verschijnselen van de natuur is de aurora. Het is onmogelijk om in woorden de schoonheid van de aurora's over te brengen, iriserend, flikkerend, vlammend tegen de achtergrond van de donkere nachtelijke hemel op de poolstreken.
In de meeste gevallen hebben aurora's een groene of blauwgroene tint met af en toe vlekken of een roze of rode rand.
Aurora's worden in twee hoofdvormen waargenomen: in de vorm van linten en in de vorm van wolkachtige vlekken. Wanneer de uitstraling intens is, neemt deze de vorm aan van linten. Het verliest intensiteit en verandert in vlekken. Veel banden verdwijnen echter voordat ze de tijd hebben gehad om in te breken. De linten lijken in de donkere ruimte van de lucht te hangen en lijken op een gigantisch gordijn of gordijn, dat zich gewoonlijk duizenden kilometers van oost naar west uitstrekt. De hoogte van het gordijn bedraagt enkele honderden kilometers, de dikte bedraagt niet meer dan enkele honderden meters, en het is zo delicaat en transparant dat de sterren er doorheen zichtbaar zijn. De onderrand van het gordijn is vrij duidelijk en scherp omlijnd en is vaak rood of roze getint, wat doet denken aan een gordijnrand, terwijl de bovenrand geleidelijk in hoogte verloren gaat en hierdoor een bijzonder indrukwekkende indruk van de diepte van de ruimte ontstaat .
Er zijn vier soorten aurora’s:
1. Homogene boog - de lichtgevende streep heeft de eenvoudigste, rustigste vorm. Het is helderder van onderaf en verdwijnt geleidelijk naar boven tegen de achtergrond van de hemelgloed;
2. Stralende boog - de tape wordt iets actiever en mobieler, hij vormt kleine plooien en stroompjes;
3. Stralende streep - bij toenemende activiteit overlappen grotere plooien kleine;
4. Bij verhoogde activiteit breiden de vouwen of lussen zich uit tot enorme afmetingen (tot honderden kilometers), de onderkant van het lint schijnt met roze licht. Wanneer de activiteit afneemt, verdwijnen de plooien en keert de tape terug naar een uniforme vorm. Dit suggereert dat een homogene structuur de belangrijkste vorm van de aurora is, en dat plooien gepaard gaan met toenemende activiteit.
Vaak verschijnen er stralen van een ander type. Ze bestrijken het hele poolgebied en zijn zeer intens. Ze ontstaan tijdens een toename van de zonneactiviteit. Deze aurorae verschijnen als een witachtig groene gloed over de hele poolkap. Dergelijke aurora's worden buien genoemd.
Conclusie
Ooit maakten de luchtspiegelingen “The Flying Dutchman” en “Fata Morgana” zeelieden bang. In de nacht van 27 maart 1898, midden in de Stille Oceaan, werd de bemanning van de Matador bang gemaakt door een visioen toen ze in de kalmte van middernacht een schip op 3,2 km afstand zagen, worstelend met een schip. sterke storm. Al deze gebeurtenissen vonden feitelijk plaats op een afstand van 1700 km.
Tegenwoordig kan iedereen die de wetten van de natuurkunde kent, of beter gezegd de tak van de optica, al deze mysterieuze verschijnselen verklaren.
In mijn werk heb ik niet alle optische verschijnselen van de natuur beschreven. Er zijn er veel. We bewonderen de blauwe kleur van de lucht, de blozende dageraad, de brandende zonsondergang - deze verschijnselen worden verklaard door de absorptie en verstrooiing van zonlicht. Door gebruik te maken van aanvullende literatuur raakte ik ervan overtuigd dat de vragen die opkomen bij het observeren van de wereld om ons heen altijd beantwoord kunnen worden. Het is waar dat je de basisprincipes van de natuurwetenschappen moet kennen.
CONCLUSIE: Optische verschijnselen in de natuur worden verklaard door de breking of reflectie van licht, of de golfeigenschappen van licht: dispersie, interferentie, diffractie, polarisatie of de kwantumeigenschappen van licht. De wereld is mysterieus, maar wij weten het.
Een mens komt voortdurend lichtverschijnselen tegen. Alles wat verband houdt met het ontstaan van licht, de voortplanting ervan en de interactie met materie, wordt lichtfenomenen genoemd. Levendige voorbeelden van optische verschijnselen kunnen zijn: een regenboog na regen, bliksem tijdens een onweersbui, het fonkelen van sterren aan de nachtelijke hemel, het lichtspel in een stroom water, de variabiliteit van de oceaan en de lucht, en vele anderen.
Scholieren krijgen wetenschappelijke uitleg fysieke verschijnselen En optische voorbeelden in groep 7, wanneer ze natuurkunde gaan studeren. Voor velen zal optica het meest fascinerende en mysterieuze onderdeel van het natuurkundecurriculum op school worden.
Wat ziet een mens?
Menselijke ogen zijn zo ontworpen dat hij alleen de kleuren van de regenboog kan waarnemen. Tegenwoordig is het al bekend dat het spectrum van de regenboog niet beperkt is tot rood aan de ene kant en violet aan de andere kant. Na rood komt infrarood, na violet komt ultraviolet. Veel dieren en insecten kunnen deze kleuren zien, maar mensen kunnen dat helaas niet. Maar een persoon kan apparaten maken die lichtgolven van de juiste lengte ontvangen en uitzenden.
Breking van stralen
Zichtbaar licht is een regenboog van kleuren, en wit licht, zoals zonlicht, is een eenvoudige combinatie van deze kleuren. Als je een prisma in een straal helder wit licht plaatst, valt het uiteen in de kleuren of golflengten waaruit het is samengesteld. Eerst verschijnt rood met een langere golflengte, daarna oranje, geel, groen, blauw en ten slotte violet, dat de kortste golflengte heeft in zichtbaar licht.
Als je een ander prisma neemt om het licht van de regenboog op te vangen en het ondersteboven draait, worden alle kleuren wit. Er zijn veel voorbeelden van optische verschijnselen in de natuurkunde; laten we er een paar bekijken.
Waarom is de lucht blauw?
Jonge ouders staan vaak perplex bij de eenvoudigste, op het eerste gezicht, vragen over hun kleine waaroms. Soms zijn ze het moeilijkst te beantwoorden. Bijna alle voorbeelden van optische verschijnselen in de natuur kunnen door de moderne wetenschap worden verklaard.
Het zonlicht dat overdag de lucht verlicht, is wit, wat betekent dat de lucht in theorie ook helderwit zou moeten zijn. Om het er blauw uit te laten zien, zijn er bepaalde processen nodig met het licht dat door de atmosfeer van de aarde gaat. Dit is wat er gebeurt: een deel van het licht gaat door de vrije ruimte tussen gasmoleculen in de atmosfeer, bereikt het aardoppervlak en blijft dezelfde witte kleur als toen het begon. Maar zonlicht komt in aanraking met gasmoleculen, die net als zuurstof worden geabsorbeerd en vervolgens in alle richtingen worden verspreid.
De atomen in de gasmoleculen worden geactiveerd door het geabsorbeerde licht en zenden opnieuw lichtfotonen uit met golflengten van verschillende lengtes - van rood tot paars. Een deel van het licht wordt dus naar de aarde gericht, de rest wordt teruggestuurd naar de zon. De helderheid van het uitgestraalde licht is afhankelijk van de kleur. Voor elk foton rood licht komen acht fotonen blauw licht vrij. Daarom is blauw licht acht keer helderder dan rood. Intens blauw licht wordt vanuit alle richtingen uitgezonden door miljarden gasmoleculen en bereikt onze ogen.
Veelkleurige boog
Er waren eens mensen die dachten dat regenbogen tekenen waren die de goden hen hadden gestuurd. Er verschijnen namelijk altijd vanuit het niets prachtige veelkleurige linten in de lucht, om dan net zo mysterieus te verdwijnen. Tegenwoordig weten we dat een regenboog een van de voorbeelden is van optische verschijnselen in de natuurkunde, maar we blijven hem bewonderen telkens wanneer we hem aan de hemel zien. Het interessante is dat elke waarnemer een andere regenboog ziet, gecreëerd door de lichtstralen die van achter hem komen en van de regendruppels voor hem.
Waar zijn regenbogen van gemaakt?
Het recept voor deze optische verschijnselen in de natuur is simpel: waterdruppels in de lucht, licht en een waarnemer. Maar het is niet genoeg dat de zon verschijnt als het regent. Het moet laag zijn en de waarnemer moet zo staan dat de zon achter hem staat, en kijken naar de plaats waar het regent of net heeft geregend.
Een zonnestraal die uit de verre ruimte komt, vangt een regendruppel op. Een regendruppel werkt als een prisma en breekt elke kleur die verborgen is in het witte licht. Wanneer een witte straal dus door een regendruppel gaat, splitst deze plotseling in prachtige veelkleurige stralen. Binnenin de druppel komen ze de binnenwand tegen, die als een spiegel fungeert, en de stralen worden gereflecteerd in dezelfde richting waarin ze de druppel binnenkwamen.
Het eindresultaat is dat de ogen een regenboog van kleuren zien die zich door de lucht buigt: licht dat wordt gebogen en gereflecteerd door miljoenen kleine regendruppels. Ze kunnen werken als kleine prisma's en wit licht in een spectrum van kleuren splitsen. Maar regen is niet altijd nodig om een regenboog te zien. Licht kan ook worden gebroken door mist of zeedampen.
Welke kleur heeft het water?
Het antwoord ligt voor de hand: het water is blauw. Als je giet schoon water in een glas, iedereen zal de transparantie ervan zien. Dit komt doordat er te weinig water in het glas zit en de kleur te bleek is om te zien.
Bij het vullen van een grote glazen container zie je de natuurlijke blauwe tint van het water. De kleur hangt af van hoe de watermoleculen licht absorberen of reflecteren. Wit licht bestaat uit een regenboog van kleuren en watermoleculen absorberen de meeste rode tot groene kleuren die erdoorheen gaan. En het blauwe gedeelte wordt teruggekaatst. We zien dus de kleur blauw.
Zonsopgangen en zonsondergangen
Dit zijn ook voorbeelden van optische verschijnselen die mensen dagelijks waarnemen. Wanneer de zon opkomt en ondergaat, richt hij zijn stralen onder een hoek op de plaats waar de waarnemer zich bevindt. Ze hebben een langere weg dan wanneer de zon op haar hoogste punt staat.
Luchtlagen boven het aardoppervlak bevatten vaak veel stof of microscopisch kleine vochtdeeltjes. De zonnestralen passeren onder een hoek het oppervlak en worden gefilterd. Rode stralen hebben de langste stralingsgolflengte en dringen daarom gemakkelijker door tot in de grond dan blauwe stralen, die korte golven hebben die worden gereflecteerd door stof- en waterdeeltjes. Daarom neemt een persoon tijdens de ochtend- en avondzon slechts een deel van de zonnestralen waar die de aarde bereiken, namelijk rode.
Planeet lichtshow
Een typische aurora is een kleurrijke lichtshow aan de nachtelijke hemel die elke nacht op de Noordpool te zien is. Grote banden van blauwgroen licht met oranje en rode vlekken, die in bizarre vormen veranderen, zijn soms meer dan 160 km breed en kunnen zich tot 1.600 km lang uitstrekken.
Hoe kan dit optische fenomeen, dat zo'n adembenemend schouwspel is, worden verklaard? Aurora's verschijnen op aarde, maar worden veroorzaakt door processen die plaatsvinden op de verre zon.
Hoe gaat alles?
De zon is een enorme gasbal die voornamelijk bestaat uit waterstof- en heliumatomen. Ze hebben allemaal protonen met een positieve lading en elektronen met een negatieve lading die om hen heen cirkelen. Een constante halo van heet gas verspreidt zich de ruimte in in de vorm van zonnewind. Dit ontelbare aantal protonen en elektronen snelt met een snelheid van 1000 km per seconde.
Wanneer zonnewinddeeltjes de aarde bereiken, worden ze aangetrokken door een sterke wind magnetisch veld planeten. De aarde is een gigantische magneet met magnetische lijnen die samenkomen op de Noord- en Zuidpool. De aangetrokken deeltjes stromen langs deze onzichtbare lijnen nabij de polen en komen in botsing met de stikstof- en zuurstofatomen waaruit de atmosfeer van de aarde bestaat.
Sommige atomen op aarde verliezen hun elektronen, andere worden geladen met nieuwe energie. Na een botsing met protonen en elektronen van de zon laten ze fotonen van licht vrij. Stikstof die elektronen heeft verloren, trekt bijvoorbeeld violet en blauw licht aan, terwijl geladen stikstof donkerrood gloeit. Geladen zuurstof geeft groen en rood licht. Geladen deeltjes zorgen er dus voor dat de lucht in vele kleuren glinstert. Dit is de aurora.
Luchtspiegelingen
Er moet onmiddellijk worden vastgesteld dat luchtspiegelingen geen verzinsel van de menselijke verbeelding zijn, ze kunnen zelfs worden gefotografeerd, het zijn bijna mystieke voorbeelden van optische fysieke verschijnselen.
Er is veel bewijs voor de waarneming van luchtspiegelingen, maar de wetenschap kan een wetenschappelijke verklaring voor dit wonder geven. Ze kunnen zo simpel zijn als een stukje water tussen het hete zand, of ze kunnen verbluffend complex zijn, waarbij ze visioenen construeren van hangende kastelen of fregatten met pilaren. Al deze voorbeelden van optische verschijnselen worden gecreëerd door het spel van licht en lucht.
Lichtgolven worden gebogen als ze eerst door warm gaan koude lucht. Hete lucht ijler dan koud, dus de moleculen zijn actiever en verspreiden zich over langere afstanden. Naarmate de temperatuur daalt, neemt ook de beweging van moleculen af.
Visioenen gezien door de lenzen van de atmosfeer van de aarde kunnen sterk worden veranderd, samengedrukt, uitgebreid of omgekeerd. Dit komt doordat lichtstralen buigen wanneer ze door warme en vervolgens door koude lucht gaan, en omgekeerd. En die beelden die de lichtstroom met zich meedraagt, bijvoorbeeld de lucht, kunnen weerspiegeld worden op het hete zand en lijken op een stuk water, dat bij nadering altijd wegbeweegt.
Meestal kunnen luchtspiegelingen op lange afstanden worden waargenomen: in woestijnen, zeeën en oceanen, waar er tegelijkertijd warme en koude luchtlagen met verschillende dichtheden kunnen zijn. Het is de passage door verschillende temperatuurlagen die de lichtgolf kan verdraaien en uiteindelijk kan resulteren in een visioen dat ergens een weerspiegeling van is en door de fantasie wordt gepresenteerd als een reëel fenomeen.
Halo
Voor de meeste optische illusies die met het blote oog kunnen worden waargenomen, is de verklaring de breking van zonlicht in de atmosfeer. Een van de meest ongebruikelijke voorbeelden optische verschijnselen is de zonnehalo. In wezen is een halo een regenboog rond de zon. In beide opzichten verschilt hij echter van een gewone regenboog verschijning, en in zijn eigenschappen.
Dit fenomeen kent vele varianten, die elk op hun eigen manier mooi zijn. Maar om welke vorm van optische illusie dan ook te laten optreden, zijn bepaalde voorwaarden noodzakelijk.
Er verschijnt een halo aan de hemel wanneer verschillende factoren samenvallen. Meestal is het te zien bij ijzig weer met een hoge luchtvochtigheid. Er zijn een groot aantal ijskristallen in de lucht. Terwijl het zonlicht er doorheen baant, wordt het op zo'n manier gebroken dat het een boog rond de zon vormt.
En hoewel de laatste 3 voorbeelden van optische verschijnselen gemakkelijk verklaard kunnen worden moderne wetenschap Voor de gewone waarnemer blijven ze vaak mystiek en enigmatisch.
Nadat we de belangrijkste voorbeelden van optische verschijnselen hebben onderzocht, kunnen we vol vertrouwen geloven dat veel ervan door de moderne wetenschap kunnen worden verklaard, ondanks hun mystiek en mysterie. Maar wetenschappers hebben nog veel ontdekkingen in het verschiet, aanwijzingen voor de mysterieuze verschijnselen die zich op planeet Aarde en daarbuiten voordoen.
22 april 2016Op school bestudeert het 6e leerjaar het onderwerp ‘Optische verschijnselen in de atmosfeer’. Het is echter niet alleen van belang voor de nieuwsgierige geest van kinderen. Optische verschijnselen in de atmosfeer combineren enerzijds de regenboog, de verandering in de kleur van de lucht tijdens zonsopgangen en zonsondergangen, die iedereen meer dan eens heeft gezien. Aan de andere kant omvatten ze mysterieuze luchtspiegelingen, valse manen en zonnen, indrukwekkende halo's, die in het verleden mensen bang maakten. Het mechanisme van de vorming van sommige van hen blijft echter zelfs vandaag de dag onduidelijk algemeen principe De basis waarop optische verschijnselen in de natuur ‘leven’ is goed bestudeerd door de moderne natuurkunde.
Luchtenvelop
De atmosfeer van de aarde is een schil bestaande uit een mengsel van gassen en strekt zich ongeveer 100 km boven zeeniveau uit. De dichtheid van de luchtlaag verandert met de afstand tot de aarde: de grootste waarde bevindt zich nabij het oppervlak van de planeet; deze neemt af met de hoogte; De atmosfeer kan geen statische formatie worden genoemd. De lagen van de gasschil zijn voortdurend in beweging en mengen zich. Hun kenmerken veranderen: temperatuur, dichtheid, bewegingssnelheid, transparantie. Al deze nuances beïnvloeden de zonnestralen die naar het oppervlak van de planeet snellen.
Optisch systeem
De processen die in de atmosfeer plaatsvinden, evenals de samenstelling ervan, dragen bij aan de absorptie, breking en reflectie van lichtstralen. Sommigen van hen bereiken hun doel: het aardoppervlak, terwijl anderen verspreid raken of teruggestuurd worden naar de ruimte. Als gevolg van de buiging en reflectie van licht, het uiteenvallen van sommige stralen in een spectrum, enzovoort, worden er in de atmosfeer verschillende optische verschijnselen gevormd.
Video over het onderwerp
Atmosferische optica
In een tijd dat de wetenschap nog maar net in opkomst was, verklaarden mensen optische verschijnselen op basis van bestaande ideeën over de structuur van het heelal. De regenboog verbond de menselijke wereld met het goddelijke; de verschijning van twee valse zonnen aan de hemel getuigde van naderende catastrofes. Tegenwoordig hebben de meeste verschijnselen die onze verre voorouders bang maakten een wetenschappelijke verklaring gekregen. Atmosferische optica bestudeert dergelijke verschijnselen. Deze wetenschap beschrijft optische verschijnselen in de atmosfeer op basis van de wetten van de natuurkunde. Ze kan uitleggen waarom de lucht overdag blauw is en van kleur verandert tijdens zonsondergang en zonsopgang, hoe een regenboog ontstaat en waar luchtspiegelingen vandaan komen. Talrijke studies en experimenten maken het tegenwoordig mogelijk optische verschijnselen in de natuur te begrijpen, zoals het verschijnen van lichtgevende kruisen, Fata Morgana en regenbooghalo's.
blauwe lucht
De kleur van de lucht is zo bekend dat we er zelden over nadenken waarom dat zo is. Niettemin weten natuurkundigen het antwoord goed. Newton bewees dat een lichtstraal onder bepaalde omstandigheden wordt ontleed in een spectrum. Wanneer de atmosfeer er doorheen gaat, wordt het deel dat overeenkomt met de blauwe kleur beter verspreid. Het rode gebied van zichtbare straling wordt gekenmerkt door een langere golflengte en is qua verstrooiing 16 maal slechter dan het violette gebied.
Tegelijkertijd zien we de lucht niet violet, maar blauw. De reden hiervoor ligt in de eigenaardigheden van de structuur van het netvlies en de verhouding van spectrale gebieden in zonlicht. Onze ogen zijn gevoeliger voor blauw en het violette deel van het lichtspectrum is minder intens dan blauw.
Scharlaken zonsondergang
Toen mensen erachter kwamen wat de atmosfeer was, waren optische verschijnselen voor hen niet langer een bewijs of een voorteken van vreselijke gebeurtenissen. De wetenschappelijke benadering staat het ontvangen van esthetisch plezier van kleurrijke zonsondergangen en zachte zonsopgangen echter niet in de weg. Heldere rode en oranje tinten, samen met roze en blauwe tinten, maken geleidelijk plaats voor de duisternis van de nacht of het ochtendlicht. Het is onmogelijk om twee identieke zonsopgangen of zonsondergangen waar te nemen. En de reden hiervoor ligt in dezelfde mobiliteit van atmosferische lagen en veranderingen in weersomstandigheden.
Tijdens zonsondergangen en zonsopgangen reizen de zonnestralen een langere afstand naar het oppervlak dan overdag. Als gevolg hiervan gaan verspreid violet, blauw en groen naar de zijkanten en wordt direct licht rood en oranje. Wolken, stof of ijsdeeltjes die in de lucht zweven, dragen bij aan het beeld van zonsondergang en zonsopgang. Licht wordt gebroken als het er doorheen gaat, en kleurt de lucht in verschillende tinten. Aan de horizon tegenover de zon kun je vaak de zogenaamde Venusgordel waarnemen: een roze streep die de donkere nachtelijke hemel scheidt van de blauwe hemel overdag. Het prachtige optische fenomeen, vernoemd naar de Romeinse godin van de liefde, is zichtbaar voor zonsopgang en na zonsondergang. 
Regenboogbrug
Misschien roept geen enkel ander lichtfenomeen in de atmosfeer zoveel mythologische verhalen en sprookjesachtige beelden op als geassocieerd worden met de regenboog. Een boog of cirkel bestaande uit zeven kleuren is bij iedereen bekend sinds de kindertijd. Mooi atmosferisch fenomeen, dat verschijnt tijdens regen wanneer de zonnestralen door de druppels gaan, fascineert zelfs degenen die de aard ervan grondig hebben bestudeerd.
En de fysica van de regenboog is tegenwoordig voor niemand een geheim. Zonlicht, gebroken door regendruppels of mist, splitst zich. Als resultaat ziet de waarnemer zeven kleuren van het spectrum, van rood tot violet. De grenzen daartussen zijn onmogelijk te bepalen. De kleuren gaan vloeiend in elkaar over via meerdere tinten.
Bij het observeren van een regenboog bevindt de zon zich altijd achter iemands rug. Het middelpunt van de glimlach van Iris (zoals de oude Grieken de regenboog noemden) bevindt zich op een lijn die door de waarnemer en het daglicht loopt. Meestal verschijnt een regenboog in de vorm van een halve cirkel. De grootte en vorm zijn afhankelijk van de positie van de zon en het punt waarop de waarnemer zich bevindt. Hoe hoger de ster boven de horizon staat, hoe lager de omtrek van de mogelijke verschijning van een regenboog valt. Wanneer de zon 42° boven de horizon passeert, kan een waarnemer op het aardoppervlak geen regenboog zien. Hoe hoger boven zeeniveau iemand zich bevindt die de glimlach van Iris wil bewonderen, hoe waarschijnlijker het is dat hij geen boog, maar een cirkel zal zien.
Dubbele, smalle en brede regenboog
Vaak zie je, samen met de belangrijkste, de zogenaamde zijregenboog. Als de eerste wordt gevormd als resultaat van een enkele reflectie van licht, dan is de tweede het resultaat van een dubbele reflectie. Bovendien onderscheidt de hoofdregenboog zich door een bepaalde volgorde van kleuren: rood bevindt zich aan de buitenkant en violet bevindt zich aan de binnenkant, die dichter bij het aardoppervlak ligt. De zijbrug is een spectrum dat in volgorde het tegenovergestelde is: violet staat bovenaan. Dit gebeurt omdat tijdens dubbele reflectie van een regendruppel de stralen onder verschillende hoeken naar buiten komen.
Regenbogen variëren in kleurintensiteit en breedte. De helderste en vrij smalle verschijnen na een zomerse onweersbui. De grote druppels die kenmerkend zijn voor dergelijke regen zorgen voor een duidelijk zichtbare regenboog met duidelijk te onderscheiden kleuren. Kleine druppeltjes produceren een diffusere en minder opvallende regenboog.
Optische verschijnselen in de atmosfeer: aurora
Een van de mooiste atmosferische optische verschijnselen is de aurora. Het is typisch voor alle planeten met een magnetosfeer. Op aarde worden aurorae waargenomen op hoge breedtegraden van beide halfronden, in zones rond de magnetische polen van de planeet. Meestal zie je een groenachtige of blauwgroene gloed, soms aan de randen aangevuld met flitsen van rood en roze. De intense aurora heeft de vorm van linten of plooien van stof, die in vlekken veranderen als ze vervagen. De strepen, enkele honderden kilometers hoog, steken langs de onderrand duidelijk af tegen de donkere lucht. De bovengrens van de aurora gaat verloren in de hoogten.
Deze prachtige optische verschijnselen in de atmosfeer hebben nog steeds hun geheimen voor mensen: het mechanisme van het ontstaan van sommige soorten gloed en de reden voor het knetterende geluid dat optreedt tijdens scherpe flitsen zijn nog niet volledig bestudeerd. Het algemene beeld van de vorming van aurora’s is tegenwoordig echter bekend. De hemel boven de noord- en zuidpool is versierd met een groenroze gloed wanneer geladen deeltjes van de zonnewind botsen met atomen in de bovenste atmosfeer van de aarde. Als gevolg van de interactie ontvangen deze laatste extra energie en zenden deze uit in de vorm van licht.
Halo
De zon en de maan verschijnen vaak voor ons omringd door een halo-achtige gloed. Deze halo is een duidelijk zichtbare ring rond de lichtbron. In de atmosfeer ontstaat het meestal door de kleinste ijsdeeltjes waaruit cirruswolken hoog boven de aarde bestaan. Afhankelijk van de vorm en grootte van de kristallen veranderen de kenmerken van het fenomeen. Vaak krijgt de halo het uiterlijk van een regenboogcirkel als resultaat van de ontbinding van de lichtbundel in een spectrum. 
Een interessant soort fenomeen wordt parhelium genoemd. Als gevolg van de breking van licht in ijskristallen ter hoogte van de zon ontstaan er twee lichtvlekken, die doen denken aan daglicht. In historische kronieken kun je beschrijvingen van dit fenomeen vinden. In het verleden werd het vaak beschouwd als een voorbode van vreselijke gebeurtenissen.
Luchtspiegeling
Luchtspiegelingen zijn ook optische verschijnselen in de atmosfeer. Ze ontstaan als gevolg van de breking van licht op de grens tussen luchtlagen die aanzienlijk qua dichtheid verschillen. De literatuur beschrijft veel gevallen waarin een reiziger in de woestijn oases of zelfs steden en kastelen zag die niet in de buurt konden zijn. Meestal zijn dit ‘lagere’ luchtspiegelingen. Ze verschijnen over een vlak oppervlak (woestijn, asfalt) en vertegenwoordigen een gereflecteerd beeld van de lucht, die voor de waarnemer lijkt op een watermassa.
Zogenaamde superieure luchtspiegelingen komen minder vaak voor. Ze vormen zich boven een koud oppervlak. Superieure luchtspiegelingen kunnen recht of omgekeerd zijn, waarbij soms beide posities worden gecombineerd. De bekendste vertegenwoordiger van deze optische verschijnselen is Fata Morgana. Dit is een complexe luchtspiegeling die verschillende soorten reflecties tegelijk combineert. Werkelijk bestaande objecten verschijnen voor de waarnemer, herhaaldelijk gereflecteerd en verplaatst. 
Atmosferische elektriciteit
Elektrische en optische verschijnselen in de atmosfeer worden vaak samen genoemd, hoewel de redenen voor hun optreden verschillend zijn. Wolkenpolarisatie en bliksemvorming houden verband met processen die plaatsvinden in de troposfeer en ionosfeer. Reusachtige vonkontladingen ontstaan meestal tijdens een onweersbui. Bliksem ontstaat in wolken en kan de grond raken. Ze vormen een bedreiging voor het menselijk leven, en dit is een van de redenen voor de wetenschappelijke belangstelling voor dergelijke verschijnselen. Sommige eigenschappen van bliksem blijven nog steeds een mysterie voor onderzoekers. Tegenwoordig is de oorzaak van bolbliksem onbekend. Net als sommige aspecten van de theorie van aurorae en luchtspiegelingen blijven elektrische verschijnselen wetenschappers intrigeren.
Optische verschijnselen in de atmosfeer, kort beschreven in het artikel, worden elke dag steeds begrijpelijker voor natuurkundigen. Tegelijkertijd houden ze, net als de bliksem, nooit op mensen te verbazen met hun schoonheid, mysterie en soms grandeur.
Veel mensen houden van grappige foto's die hun visuele waarneming bedriegen. Maar wist je dat de natuur ook optische illusies kan creëren? Bovendien zien ze er veel indrukwekkender uit dan die gemaakt door mensen. Deze omvatten tientallen natuurlijke fenomenen en formaties, zowel zeldzaam als vrij algemeen. Noorderlicht, halo, groene straal en lenticulaire wolken zijn slechts een klein deel ervan. Hier zijn 25 verbluffende optische illusies gecreëerd door de natuur.
Elk jaar in februari kleuren de waterstromen vurig oranje.Deze prachtige en tegelijkertijd angstaanjagende waterval ligt in het centrale deel van Yosemite National Park. Het heet Horsetail Fall (vertaald als “paardenstaart”). Elk jaar voor 4–5 Februari dagen toeristen kunnen een zeldzaam fenomeen zien: de stralen van de ondergaande zon worden weerspiegeld in de vallende waterstromen. Op deze momenten kleurt de waterval vurig oranje. Het lijkt erop dat hete lava vanaf de top van de berg stroomt, maar dit is slechts een optische illusie.
De Horse's Tail-waterval bestaat uit twee trapsgewijze stromen, de totale hoogte bereikt 650 meter.
Echte zon en twee valse Als de zon laag boven de horizon staat en er microscopisch kleine ijskristallen in de atmosfeer aanwezig zijn, kunnen waarnemers rechts en links van de zon verschillende heldere regenboogvlekken opmerken. Deze bizarre halo's volgen ons hemellichaam getrouw door de lucht, ongeacht in welke richting het gericht is.
In principe wordt dit atmosferische fenomeen als vrij gebruikelijk beschouwd, maar het effect is moeilijk waar te nemen.
Dit is interessant: in zeldzame gevallen, wanneer zonlicht onder de juiste hoek door cirruswolken dringt, worden deze twee vlekken net zo helder als de zon zelf.
Het effect wordt het best waargenomen in de vroege ochtend of late avond in de poolgebieden.
Fata Morgana - een zeldzame optische illusie Fata Morgana is een complex optisch atmosferisch fenomeen. Het wordt uiterst zelden waargenomen. In feite ‘bestaat’ Fata Morgana uit verschillende vormen van luchtspiegelingen, waardoor verre objecten voor de waarnemer worden vervormd en ‘in tweeën worden gesplitst’.
Het is bekend dat Fata Morgana ontstaat wanneer er in de onderste laag van de atmosfeer meerdere afwisselende luchtlagen met verschillende dichtheden worden gevormd (meestal als gevolg van temperatuurverschillen). Onder bepaalde omstandigheden geven ze spiegelreflecties.
Door de reflectie en breking van lichtstralen kunnen objecten uit het echte leven meerdere vervormde beelden aan de horizon of zelfs daarboven creëren, die elkaar gedeeltelijk overlappen en in de loop van de tijd snel veranderen, waardoor een treffend beeld van Fata Morgana ontstaat.
Lichtkolom afkomstig van de zon die onder de horizon afdaalt We worden nogal eens getuige van licht- (of zonne-) pilaren. Dit is de naam van een veel voorkomend type halo. Dit optische effect lijkt op verticale streep het licht dat van de zon komt bij zonsondergang of zonsopgang. Een lichtkolom kan worden waargenomen wanneer licht in de atmosfeer wordt gereflecteerd door het oppervlak van kleine ijskristallen, in de vorm van ijsplaten of miniatuurstaven met een zeshoekige doorsnede. Kristallen van deze vorm worden meestal gevormd in hoge cirrostratuswolken. Maar als de luchttemperatuur laag genoeg is, kunnen ze in minder tijd verschijnen. hoge lagen
sfeer. Wij denken dat het niet nodig is om uit te leggen waarom lichtzuilen het vaakst in de winter worden waargenomen. Als er buiten dikke mist is, kun je een interessant optisch fenomeen waarnemen: het zogenaamde Brocken-spook. Om dit te doen, hoeft u alleen maar uw rug naar de hoofdlichtbron te draaien. De waarnemer zal zijn eigen schaduw op de mist kunnen zien liggen (of wolk als je in een bergachtig gebied bent).
Dit is interessant: als de lichtbron, evenals het object waarop de schaduw wordt geworpen, statisch zijn, zal deze elke menselijke beweging herhalen. Maar de schaduw zal er heel anders uitzien op een bewegend “oppervlak” (bijvoorbeeld op mist). In dergelijke omstandigheden kan het fluctueren, waardoor de illusie ontstaat dat een donker, mistig silhouet beweegt. Het lijkt erop dat dit geen schaduw is van de waarnemer, maar een echte geest.
Atlantische Weg
Het lijkt erop dat deze brug nog niet voltooid is Er zijn waarschijnlijk geen mooiere snelwegen ter wereld dan de Atlantische Weg, gelegen in de Noorse provincie Møre og Romsdal. Een unieke snelweg loopt door de noordkust Atlantische Oceaan en omvat maar liefst 12 bruggen die individuele eilanden met wegdekken verbinden.
De meest verbazingwekkende plek aan de Atlantische Weg is de Storseisundet-brug. Vanuit een bepaalde hoek lijkt het misschien dat het nog niet is voltooid, en dat alle passerende auto's omhoog gaan, de klif naderen en dan naar beneden vallen.
De totale lengte van deze brug, geopend in 1989, bedraagt 8,3 kilometer.
In 2005 werd de Atlantische Weg uitgeroepen tot Noorwegens "Bouwwerk van de Eeuw". En journalisten van de Britse publicatie The Guardian gaven het de titel van de beste toeristische route in dit noordelijke land.
Maan illusie
De maan lijkt groot als hij zich boven de horizon bevindt. Wanneer de Volle Maan laag aan de horizon staat, is hij visueel veel groter dan wanneer hij hoog aan de hemel staat. Dit fenomeen brengt duizenden nieuwsgierige geesten ernstig in verwarring die proberen er een redelijke verklaring voor te vinden. Maar in feite is dit een gewone illusie.
De eenvoudigste manier om illusies te bevestigen dit effect- houd een klein rond voorwerp (bijvoorbeeld een munt) in uw uitgestrekte hand. Wanneer je de grootte van dit object vergelijkt met de ‘grote’ maan aan de horizon en de ‘kleine’ maan aan de hemel, zul je verbaasd zijn te beseffen dat de relatieve omvang ervan geen enkele verandering ondergaat. Je kunt ook een stuk papier in de vorm van een buis rollen en door het gevormde gat uitsluitend naar de maan kijken, zonder omringende voorwerpen. Opnieuw zal de illusie verdwijnen.
Dit is interessant: de meeste wetenschappers verwijzen bij het uitleggen van de maanillusie naar de theorie van ‘relatieve grootte’. Het is bekend dat de visuele perceptie van de grootte van een voor een persoon zichtbaar object wordt bepaald door de afmetingen van andere objecten die hij tegelijkertijd observeert. Wanneer de maan laag boven de horizon staat, komen andere objecten (huizen, bomen, enz.) in iemands gezichtsveld. Tegen hun achtergrond lijkt onze nachtster groter dan in werkelijkheid.
schaduwen van wolken
Wolkenschaduwen zien eruit als kleine eilanden Op een zonnige dag met grote hoogte Het is heel interessant om de schaduwen van wolken op het oppervlak van onze planeet te observeren. Ze lijken op kleine, voortdurend bewegende eilanden in de oceaan. Helaas zullen grondwaarnemers niet alle pracht van deze foto kunnen waarderen.
De atlasmot vliegt praktisch niet De enorme atlasmot komt voor in tropische bossen in Zuid-Azië. Het is dit insect dat het record heeft voor het oppervlak van zijn vleugels (400 vierkante centimeter). In India wordt deze mot gefokt om zijden draden te produceren. Het gigantische insect produceert bruine zijde die op wol lijkt.
Vanwege hun grote formaat vliegen atlasmotten walgelijk en bewegen ze langzaam en onhandig door de lucht. Maar de unieke kleur van hun vleugels helpt hen te camoufleren in hun natuurlijke habitat. Dankzij haar versmelt de atlas letterlijk met de bomen.
Het creëert de illusie dat dauwdruppels in de lucht zweven In de ochtend of na een regenbui zijn er kleine waterdruppeltjes te zien op de spinnenwebben, die lijken op een ketting. Als het web erg dun is, kan de waarnemer de illusie hebben dat de druppels letterlijk in de lucht zweven. En in het koude seizoen kan het web bedekt zijn met vorst of bevroren dauw; deze foto ziet er niet minder indrukwekkend uit.
Groene straal waargenomen na zonsondergang Een korte flits van groen licht, waargenomen vlak voordat de zonneschijf boven de horizon verschijnt (meestal op zee) of op het moment dat de zon erachter verdwijnt, wordt een groene straal genoemd.
Je kunt getuige zijn van dit verbazingwekkende fenomeen als je het volgt drie voorwaarden: de horizon moet open zijn (steppe, toendra, zee, bergachtige gebieden), de lucht moet schoon zijn en het gebied van zonsondergang of zonsopgang moet vrij zijn van wolken.
In de regel is de groene straal niet langer dan 2 à 3 seconden zichtbaar. Om het tijdsinterval van zijn observatie op het moment van zonsondergang aanzienlijk te vergroten, is dit onmiddellijk na het verschijnen noodzakelijk groene straal begin snel een aarden wal op te rennen of trappen te beklimmen. Als de zon opkomt, moet je in de tegenovergestelde richting bewegen, dat wil zeggen naar beneden.
Dit is interessant: tijdens een van zijn vluchten boven de Zuidpool zag de beroemde Amerikaanse piloot Richard Byrd maar liefst 35 minuten lang een groene straal! Een uniek incident vond plaats aan het einde van de poolnacht, toen de bovenrand van de zonneschijf voor het eerst boven de horizon verscheen en er langzaam langs bewoog. Het is bekend dat de zonneschijf bij de polen vrijwel horizontaal beweegt: de snelheid van zijn verticale stijging is erg klein.
Natuurkundigen verklaren het effect van de groene straal door de breking (dat wil zeggen breking) van zonnestralen wanneer ze door de atmosfeer gaan. Interessant is dat we op het moment van zonsondergang of zonsopgang eerst blauwe of violette stralen zouden moeten zien. Maar hun golflengte is zo kort dat ze bij het passeren van de atmosfeer bijna volledig worden verspreid en de aardse waarnemer niet bereiken.
De bijna zenitboog ziet eruit als een omgekeerde regenboog In wezen ziet de bijna-zenithboog eruit als een regenboog die ondersteboven is gekeerd. Voor sommige mensen lijkt het zelfs op een enorm veelkleurig smileygezicht in de lucht. Dit fenomeen wordt gevormd door de breking van zonlicht dat door ijskristallen met een bepaalde vorm die in de wolken zweven, passeert. De boog is geconcentreerd in het zenit, evenwijdig aan de horizon. De bovenste kleur van deze regenboog is blauw, de onderste kleur is rood.
Halo
De gloeiende ring rond de maan aan de nachtelijke hemel is een halo Een halo is een van de bekendste optische verschijnselen, waarbij wordt waargenomen dat een persoon een lichtgevende ring rond een krachtige lichtbron kan zien.
Overdag verschijnt er een halo rond de zon, 's nachts rond de maan of andere bronnen, bijvoorbeeld straatlantaarns. Er zijn een groot aantal soorten halo's (een daarvan is de hierboven genoemde valse zonneillusie). Bijna alle halo's worden veroorzaakt door de breking van licht wanneer het door ijskristallen gaat die geconcentreerd zijn in cirruswolken (in de bovenste troposfeer). Het uiterlijk van de halo wordt bepaald door de vorm en opstelling van deze miniatuurkristallen.
Bergen en andere hoge voorwerpen worden roze Waarschijnlijk heeft elke bewoner van onze planeet de roze gloed gezien. Dit interessante fenomeen wordt waargenomen op het moment dat de zon onder de horizon ondergaat. Vervolgens bergen of andere verticale objecten (bijvoorbeeld gebouwen met meerdere verdiepingen) worden korte tijd in een zachtroze tint geverfd.
Bij bewolkt weer worden schemerstralen waargenomen Wetenschappers noemen schemerstralen een veel voorkomend optisch fenomeen dat lijkt op een afwisseling van veel lichte en donkere strepen in de lucht. Bovendien wijken al deze banden af van de huidige locatie van de zon.
Schemerstralen zijn een van de manifestaties van het spel van licht en schaduw. We zijn er zeker van dat de lucht volledig transparant is en dat de lichtstralen die er doorheen gaan onzichtbaar zijn. Maar als er kleine druppeltjes water of stofdeeltjes in de atmosfeer zitten, wordt het zonlicht verstrooid. Er vormt zich een witachtige waas in de lucht. Bij helder weer is het bijna onzichtbaar. Maar onder bewolkte omstandigheden worden stof- of waterdeeltjes in de schaduw van wolken minder verlicht. Daarom worden gearceerde gebieden door waarnemers waargenomen als donkere strepen. Goed verlichte gebieden die daarmee worden afgewisseld, lijken ons daarentegen heldere lichtstrepen.
Een soortgelijk effect wordt waargenomen wanneer de zonnestralen door scheuren naar binnen breken donkere kamer vormen heldere lichtpaden en verlichten stofdeeltjes die in de lucht zweven.
Dit is interessant: schemerige roggen worden in verschillende landen anders genoemd. De Duitsers gebruiken de uitdrukking ‘De zon drinkt water’, de Nederlanders gebruiken ‘De zon staat op poten’, en de Britten noemen de schemerstralen ‘Jacob’s ladder’ of ‘ladder van engelen’.
Anti-schemele stralen komen voort uit een punt aan de horizon tegenover de ondergaande zon Deze stralen worden waargenomen op het moment van zonsondergang aan de oostkant van de hemel. Ze waaieren, net als de schemerstralen, uit, het enige verschil tussen hen is hun locatie ten opzichte van het hemellichaam.
Het lijkt misschien dat de anti-schemerstralen op een bepaald punt achter de horizon samenkomen, maar dit is slechts een illusie. In werkelijkheid verplaatsen de zonnestralen zich strikt in rechte lijnen, maar wanneer deze lijnen op de bolvormige atmosfeer van de aarde worden geprojecteerd, worden er bogen gevormd. Dat wil zeggen, de illusie van hun waaiervormige divergentie wordt bepaald door perspectief.
Noorderlicht aan de nachtelijke hemel De zon is erg onstabiel. Soms vinden er krachtige explosies plaats op het oppervlak, waarna ze met grote snelheid richting de aarde worden gestuurd. kleine deeltjes zonnekwestie ( zonnewind). Het duurt ongeveer 30 uur voordat ze de aarde bereiken.
Het magnetische veld van onze planeet buigt deze deeltjes af naar de polen, waardoor ze uitgebreid worden magnetische stormen. Protonen en elektronen die vanuit de ruimte de ionosfeer binnendringen, hebben er een wisselwerking mee. De dunne lagen van de atmosfeer beginnen te gloeien. De hele lucht is beschilderd met kleurrijke, dynamisch bewegende patronen: bogen, bizarre lijnen, kronen en vlekken.
Dit is interessant: je kunt het noorderlicht op hoge breedtegraden van elk halfrond waarnemen (daarom zou het juister zijn om dit fenomeen ‘aurora’ te noemen). De geografie van plaatsen waar mensen dit indrukwekkende natuurverschijnsel kunnen zien, breidt zich alleen aanzienlijk uit tijdens perioden van hoge zonneactiviteit. Verrassend genoeg komen aurorae ook voor op andere planeten van ons zonnestelsel.
De vormen en kleuren van de kleurrijke gloed van de nachtelijke hemel veranderen snel. Interessant is dat aurora's uitsluitend voorkomen in hoogte-intervallen van 80 tot 100 en van 400 tot 1000 kilometer boven het maaiveld.
Krushinnitsa - een vlinder met ongelooflijk realistische natuurlijke camouflage Begin april, wanneer het constant warm en zonnig weer is, kun je een prachtig licht stipje opmerken dat van de ene lentebloem naar de andere fladdert. Dit is een vlinder genaamd wegedoorn of citroengras.
De spanwijdte van de wegedoorn is ongeveer 6 centimeter, de lengte van de vleugels is van 2,7 tot 3,3 centimeter. Interessant is dat de kleuren van mannen en vrouwen verschillend zijn. Mannetjes hebben heldergroen-citroenvleugels, terwijl vrouwtjes lichtere, bijna witte vleugels hebben.
Krushinnitsa heeft een verbazingwekkend realistische natuurlijke camouflage. Het is erg moeilijk om het te onderscheiden van plantenbladeren.
Magnetische heuvel
Auto's lijken bergopwaarts te rollen onder invloed van een onbekende kracht. Er is een heuvel in Canada waar buitengewone dingen gebeuren. Door de auto bij de voet te parkeren en de neutraalstand in te schakelen, zult u zien dat de auto (zonder enige hulp) naar boven begint te rollen, dat wil zeggen richting de stijging.
Veel mensen verklaren dit verbazingwekkende fenomeen door de invloed van een ongelooflijk krachtige magnetische kracht, die ervoor zorgt dat auto's heuvels oprollen en snelheden tot wel 40 kilometer per uur bereiken.
De belangrijkste factor bij het creëren van een dergelijke illusie, die op veel andere plaatsen op de wereld wordt waargenomen, is het nul- of minimaal zicht op de horizon. Als een persoon het niet ziet, wordt het behoorlijk moeilijk om de helling van het oppervlak te beoordelen. Zelfs objecten die zich in de meeste gevallen loodrecht op de grond bevinden (bijvoorbeeld bomen) kunnen in elke richting leunen, waardoor de waarnemer nog meer wordt misleid.
Zoute woestijnen
Het lijkt alsof al deze mensen in de lucht zweven Zoutwoestijnen zijn te vinden in alle uithoeken van de aarde. Mensen in het midden hebben door het ontbreken van herkenningspunten een vertekend beeld van de ruimte.
Op de foto zie je een opgedroogd zoutmeer gelegen in het zuidelijke deel van de Altiplano-vlakte (Bolivia) en de zoutvlakte van Uyuni genoemd. Deze plaats ligt op een hoogte van 3,7 kilometer boven zeeniveau en de totale oppervlakte bedraagt meer dan 10,5 duizend vierkante kilometer. Uyuni is de grootste kwelder op onze planeet.
De meest voorkomende mineralen die hier worden aangetroffen zijn haliet en gips. En de dikte van de laag keukenzout op het oppervlak van de kwelder bereikt op sommige plaatsen 8 meter. De totale zoutreserves worden geschat op 10 miljard ton. Op het grondgebied van Uyuni zijn verschillende hotels gebouwd uit zoutblokken. Ook worden er meubels en andere interieurartikelen van gemaakt. En er hangen mededelingen aan de muren van de kamers: de administratie vraagt de gasten beleefd om niets te likken. Overigens kun je in dergelijke hotels voor slechts 20 dollar overnachten.
Dit is interessant: tijdens het regenseizoen is Uyuni bedekt met een dunne laag water, waardoor het verandert in het grootste spiegeloppervlak op aarde. Midden in de eindeloze spiegelruimte krijgen waarnemers de indruk dat ze in de lucht zweven of zelfs op een andere planeet.
Golf
Zandduinen veranderden in steen The Wave is een natuurlijk gevormde galerij van zand en rotsen, gelegen op de grens van de Amerikaanse staten Utah en Arizona. Populaire nationale parken in de Verenigde Staten zijn vlakbij, waardoor de Wave jaarlijks honderdduizenden toeristen trekt.
Wetenschappers beweren dat deze unieke rotsformaties gedurende miljoenen jaren zijn gevormd: de zandduinen verhardden geleidelijk onder invloed van omgevingsomstandigheden.
En de wind en de regen, die lange tijd op deze formaties inwerkten, polijstten hun vormen en gaven ze zo'n ongewoon uiterlijk.
Apache Indisch Hoofd Deze natuurlijke rotsformatie in Frankrijk illustreert op levendige wijze ons vermogen om bekende vormen, zoals menselijke gezichten, in omringende objecten te herkennen. Wetenschappers hebben onlangs ontdekt dat we zelfs een speciaal deel van de hersenen hebben dat verantwoordelijk is voor het herkennen van gezichten. Het is interessant dat de menselijke visuele perceptie zo is gestructureerd dat objecten die qua omtrek op gezichten lijken, sneller door ons worden opgemerkt dan andere visuele stimuli.
Er zijn honderden natuurlijke formaties in de wereld die dit menselijke vermogen exploiteren. Maar je moet het ermee eens zijn: de bergketen in de vorm van het hoofd van een Apache-indiaan is waarschijnlijk de meest opvallende van allemaal. Toeristen die de kans hebben gehad om deze ongewone rotsformatie in de Franse Alpen te zien, kunnen overigens niet geloven dat deze zonder menselijke tussenkomst is gevormd.
Een Indiër met een traditionele hoofdtooi en met een koptelefoon in zijn oren - waar zie je dit nog meer?
The Guardian of the Wasteland (een andere naam is “Indian Head”) is een unieke geoformatie gelegen nabij de Canadese stad Madisen Hat (zuidoostelijk deel van Alberta). Als je er vanaf grote hoogte naar kijkt, wordt het duidelijk dat het terrein de omtrek vormt van het hoofd van een plaatselijke inboorling met een traditionele Indiase hoofdtooi, ergens naar het westen kijkend. Bovendien luistert deze Indiër ook naar moderne koptelefoons.
Wat in feite op een koptelefoondraad lijkt, is het pad dat naar het booreiland leidt, en de voering is de put zelf. De hoogte van de “Indianenkop” is 255 meter, de breedte is 225 meter. Ter vergelijking: de hoogte van het beroemde bas-reliëf in Mount Rushmore, waarop de gezichten van vier staan Amerikaanse presidenten, bedraagt slechts 18 meter.
De Wasteland Guardian werd op natuurlijke wijze gevormd door de verwering en erosie van zachte, kleirijke grond. Volgens wetenschappers is de leeftijd van deze geoformatie niet groter dan 800 jaar.
Lenticulaire wolken
Lenticulaire wolken zien eruit als enorme UFO's Het unieke kenmerk van lenticulaire wolken is dat ze, hoe sterk de wind ook is, bewegingloos blijven.
Lenticulaire wolken vormen zich meestal aan de lijzijde van bergketens of boven individuele toppen op hoogtes van 2 tot 15 kilometer. In de meeste gevallen duidt hun verschijning op een naderend atmosferisch front.
Dit is interessant: omdat ongebruikelijke vorm en absolute stilte, verwarren mensen lenticulaire wolken vaak met UFO's.
Wolken met onweer
Zo'n aanblik boezemt angst in, daar moet je het mee eens zijn! In vlakke gebieden worden vaak gruwelijke wolken met onweersbuien waargenomen. Ze dalen heel laag bij de grond af. Er is een gevoel dat als je naar het dak van het gebouw klimt, je ze met je hand kunt bereiken.
En soms lijkt het erop dat zulke wolken zelfs in contact staan met het aardoppervlak.
Een onweersbui (een andere naam is een stormpoort) lijkt visueel op een tornado. Gelukkig is het in vergelijking met dit natuurverschijnsel niet zo gevaarlijk. Een onweersbui is eenvoudigweg een laag, horizontaal georiënteerd gebied met onweerswolken. Het wordt in het voorste gedeelte gevormd tijdens snelle bewegingen. En de buienpoort krijgt een gelijkmatige en gladde vorm onder omstandigheden van actieve opwaartse luchtbeweging. Dergelijke wolken vormen zich in de regel tijdens de warme periode van het jaar (van midden lente tot midden herfst). Interessant is dat de levensduur van onweersbuien erg kort is: van 30 minuten tot 3 uur. Mee eens, veel van de hierboven genoemde verschijnselen lijken echt magisch, ook al kunnen hun mechanismen gemakkelijk worden verklaard wetenschappelijk punt
