«Моя Планета» собрала самые красивые, редкие, необычные явления природы: атмосферные, оптические, метеорологические, увидеть которые — большая удача.
Гало: солнечный круг, столб и ложное солнце
Когда в небе появляется светящееся кольцо вокруг Солнца, Луны или даже фонаря, многие люди думают об НЛО. На самом деле этот оптический феномен называется «гало». Встречается несколько его разновидностей: кольцо, световой столб, тянущийся от восходящего или заходящего солнца, или ложное солнце (паргелий) — появление световых пятен обычно с двух сторон от настоящего солнца. Причина явления — преломление света в кристаллах льда, содержащихся в атмосфере.
Если вы увидите в небе сразу два солнца в противоположных сторонах горизонта, не пугайтесь: это редкое явление антигелий, вызванное все тем же преломлением света в частицах льда, содержащихся в облаках. В прошлом феврале такое чудо природы наблюдали жители Липецка, некоторые приняли его за метеорит.
Глория
Если лететь в самолете или стоять на вершине горы над облаками, когда в спину светит солнце, можно увидеть красивые радужные круги, по-научному это явление называется «глория», но китайцы дали ему второе имя: свет Будды. Причина — дифракция света, отраженного в капельках облака.
Оказавшись на холме или на горе спиной к заходящему или восходящему солнцу, можно увидеть не только глорию, но и призрак Броккена — вашу собственную тень, увеличившуюся до размеров великана. Оптический эффект объясняется преломлением света в частицах облаков, тумана или в летающих снежинках. Идеальное место для экспериментов — гора Броккен в Германии, где часто случаются туманы.
Огни святого Эльма
Во время грозы, бури или метели на концах шпилей зданий, мачт кораблей или на верхушках деревьев может возникать электрический разряд в форме светящихся пучков или кисточек. Его называют огнями святого Эльма, так как моряки, сталкивающиеся с этим явлением в море, воспринимали свечение как сигнал о спасении от покровителя моряков — святого Эльма.
Небесная дыра и ледяная пыль
Округлую дыру в небе со струящимися из нее осадками люди видят весьма редко и обычно встречают небывалым ажиотажем, словно речь идет об НЛО или падении метеорита. Между тем феномен под названием fallstreak hole, или дырообразная полоса падения осадков, имеет научное объяснение: над плотным слоем облаков на высоте 5-6 км над землей образуются водяные капли, которые не замерзают даже при -40 °С. Когда по какой-то причине происходит нарушение облачного слоя (например, пролетает самолет), возникает цепная реакция: капли воды кристаллизируются и в виде ледяной пыли летят вниз, однако до Земли не долетают, превращаясь в газ в более теплых слоях атмосферы.
Ледяные иглы
Иногда в морозную погоду с неба может падать не снег и не град, а ледяные иглы — мельчайшие ледяные кристаллы, настолько острые, что даже могут поранить кожу. Они образуются из мгновенно замерзших капель воды и застывают на ветках деревьев и фонарях в виде живописных украшений. Встречаются в Сибири, на Крайнем Севере, а в 2011 году, к удивлению местных жителей, выпадали во Владивостоке.
Лентикулярные облака
Над горными вершинами и вблизи хребтов порой можно наблюдать застывшие облака, похожие на НЛО. Они образуются на гребнях воздушных волн или между двумя слоями воздуха и не двигаются даже при сильном ветре. За счет оптического эффекта иризации могут окраситься в яркие цвета: от красного до зеленого.
Вымеобразные облака
В тропических странах чрезвычайно редко, обычно перед ураганом, в небе можно наблюдать вымеобразные или трубчатые облака ячеистой структуры: они создают необычный волнистый рисунок на небе и заставляют думать об их сверхъестественном происхождении. Это явление получило название Mammatus clouds и было открыто лишь 30 лет назад.
Утренняя глория
Еще одна редкая разновидность облаков — утренняя глория: длинная вытянутая полоса напоминает след от гигантского самолета и может достигать 1000 км в длину. Ученые изучают это явление природы с 1970-х годов, но до сих пор не нашли объяснение сложным передвижениям воздушных масс, которые образуют подобные грозовые воротники. Идеальное место для наблюдений — залив Карпентария на севере Австралии.
Мир атмосферных явлений очень богат. Он может быть как и прекрасен, так и ужасен. Поэтому знать их природу, саму суть явления, которое мы наблюдаем, уметь предвидеть возможные негативные последствия - это важный багаж знаний, который поможет больше понимать то, что происходит вокруг. Весь спектр необычных природных явлений в атмосфере Земли в одной статье конечно не опишешь, но попробуем рассказать о самых странных, непривычных и пугающих.
С приближением атмосферного фронта или с энергичным переносом воздуха из отдаленных районов, с подветренной стороны горных хребтов, за хребтами и отдельными вершинами на высоте от двух до пятнадцати километров иногда можно увидеть редкое природное явление - лентикулярные или линзовидные облака. Учитывая характерную форму и то, что они не двигаются, сколь бы ни был силён ветер, их появление люди часто связывают с доказательством присутствия инопланетян на нашей планете. Действительно, очень напоминают кадры из фильма «День независимости», не правда ли? 
На самом деле сильные горизонтальные потоки воздуха, натыкаются на горные препятствия и образуют воздушные волны над вершинами гор. В результате, в воздухе происходит конденсация водяных паров при достижении высоты точки росы и испарения при нисходящем движении воздуха. Поэтому облака не меняют своего положения в пространстве, а стоят в небе, как вкопанные.
Когда видишь в небе вот такое светящееся кольцо вокруг солнца или луны, то невольно становится страшновато. Такое зрелище действительно выглядит зловеще. Эффект редкий, с непривычки можно и в религию ударится. Не даром в старину это явление считалось дурным предзнаменованием. Особенно, если гало принимало форму креста или появлялись двойники светила. Образуется гало только при сильных морозах и повышенной влажности воздуха. При этих условиях в воздухе образовываются маленькие кристаллы льда, которые действуют как множество линз, отражая или преломляя источник света. Существует множество типов гало, их вид зависит от формы и расположения кристаллов льда, а также от источника света.
К примеру, на небе иногда можно увидеть несколько Солнц. Причиной этому всё те же ледяные кристаллы, зависшие в атмосфере и создающие эффект миллионов линз. Вода замерзает в верхних слоях атмосферы, превращаясь в маленькие, плоские, шестиугольные ледяные кристаллы льда. Плоскости этих кристаллов, кружась, постепенно опускаются на землю, ориентировано параллельно поверхности земли. На восходе или закате, луч зрения наблюдателя может проходить через эту самую плоскость, и каждый кристалл ведет себя как миниатюрная линза, преломляющая или отражающая солнечный свет.
Эффект преломления света ни миллионах частиц льда и приводит к явлению ложного солнца. В реале смотрится жутковато. Поверьте, впечатления от увиденного с годами не угаснет.
Если ночью в горах разжечь костер, выбрав погоду с низкими облаками и встав спиной к костру, то вокруг вашей головы появится цветной ореол, а на облаках - Ваша тень. Внутри будет находится голубоватое кольцо, снаружи - красноватое, далее кольца могут повторяться с меньшей интенсивностью. Такое явление и называется глорией. По сути это оптическое явление, наблюдаемое на облаках, которые расположены ниже наблюдателя или прямо перед ним в точке, прямо противоположной источнику освещения. На Востоке глорию называли "светом Будды". Возникающее таким образом цветное гало толковалось как степень просветления или же близости к божествам испытуемого, в частности - Будде.
На самом деле глория объясняется дифракцией света, и этот призрачный ореол ни что иное, как их собственная тень, сильно преувеличенная и отброшенная лучами солнца на ближайшие облака или туман. Степень увеличения будет тем больше, чем дальше стена тумана или облака. Неожиданное появление яркой гигантской глории производит сильное впечатление. Человек что-то делает, например, поднимает руку с ледорубом, и его тень в центре глории повторяет все его движения. Это явление впервые было описано по наблюдениям на г. Брокен в горном массиве Гарц в Средней Германии и поэтому еще получило название брокенского призрака.
Катящееся облако «Morning Glory».
Можете представить себе мощную волну, которая имеет единственный гребень и перемещается, не изменяя скорость или форму? Нет? Тогда смотрите – именно так выглядят Morning Glory, единственные облака, которые имеют собственное имя. Катящееся облако Morning Glory - это облако длинной до 1500 км, высотой 1-2 км и передвигающееся со скоростью до 40 км/ч. Возникают эти облака, в основном, у берегов Австралии, в местах с повышенной влажностью и повышенным атмосферным давлением. Физика тут такова: солнце нагревает переднюю часть облака и в нем возникает движение воздуха вверх, которое и закручивает облако.
Огненный торнадо - необычайное явление, возникающее на месте пожаров. Известен также как огненный дьявол или огненный вихрь. Это редкий феномен, при котором огонь в определенных условиях, зависящих от температуры и потоков воздуха, приобретает вертикальную завихренность. Вертикально вращающиеся столбы могут достигать от 10 до 65 метров в высоту, но только в последние несколько минут своего существования. А при определенном ветре могут быть еще выше.
Огненный смерч образуется, когда разрозненные очаги пожаров объединяются в один огромный костер. Воздух над ним нагревается, его плотность уменьшается и он поднимается вверх. Снизу на его место поступают холодные массы воздуха с периферии. Прибывший воздух тоже нагревается. И получается что-то подобное кузнечным мехам, качающим кислород. Образуются устойчивые центростремительные направленные потоки, ввинчивающиеся против часовой стрелки от земли на высоту до пяти километров. Возникает эффект дымовой трубы. Температура поднимается до 600˚С. Вихрь пламени горит до тех пор, пока не сгорит все, что может гореть.
Перламутровые и серебристые облака
Когда в Центрально-Европейской части России зима и большинство дней серы, промозглы и пасмурны, жители стран Скандинавии, а также Кольского полуострова, на протяжении всей второй половины января время от времени становятся свидетелями очень красивого и редкого природного явления - появления на небе перламутровых облаков. Эти облака возникают на высоте 22-30 км в холодных областях стратосферы, где температура ниже –78° С. Эти облака имеют радужную, перламутровую окраску. Такую цветовую гамму дают мелкие кристаллы воды и азотной кислоты примерно одинаковых размеров, составляющие облако и преломляющие солнечные лучи. Исследования перламутровых облаков очень затруднено, так как эти облака появляются в небе очень редко.
Что касается серебристых облаков, то впервые на них ученые обратили внимание в 1885 году, когда наблюдали их в большом количестве над всей Европой. По форме они напоминали обычные перистые облака, однако, в отличие от последних располагались на высотах от 75 до 90 километров. В дальнейшем было установлено, что такие облака возникают в средних широтах и чаще всего летом у нижней границы ионосферы. Более точный их адрес - мезосфера, точнее - мезопауза, где наблюдается крайне низкие температуры, доходящие до минус 140°С. В северном полушарии Земли период их видимости приходится на май – август. И эти прекрасные облака может наблюдать каждый желающий короткими летними ночами.
Серебристые облака - светлые прозрачные облака, (настолько прозрачные, что через них хорошо видны звезды) самые высокие облачные образования. Кроме того, серебристые облака обладают собственным свечением, т.е. всегда выглядят светлыми на фоне темного неба.
Длительные исследования серебристых облаков показали, что эти облака, состоят из мельчайших кристалликов льда. Весьма вероятно, что основой для образования этих кристалликов льда служат частицы метеорной пыли, проникающие в нашу атмосферу из космического пространства или образующиеся в результате разрушения в атмосфере метеорных частиц. Так как, чаще всего серебристые облака наблюдались после сильных, особенно катастрофических извержений, то есть гипотеза о том, что они обусловлены вулканическим пеплом. Это предположение подтверждается тем, что после таких сильных извержений, как извержение вулкана Кракатау в 1883 году, серебристые облака появлялись чаще всего. Очень яркие серебристые облака и светлые белые ночи отмечались после падения Тунгусского метеорита. Не исключаются, правда, антропогенные серебристые и перламутровые облака, возникающие в результате ядерных взрывов или работы реактивных двигателей самолетов.
Световой (или солнечный) столб
В ангийском варианте это звучит как «Light pillar». Солнечный столб – это вполне изученный оптический эффект, представляющий собой вертикальную полосу света, которая тянется ввысь от заходящего или восходящего солнца. Это явление вызывается шестиугольными плоскими или столбовидными ледяными кристаллами с почти горизонтальными параллельными плоскими поверхностями. Повисая в холодном воздухе, эти плоские кристаллы, преломляя солнечный свет, способны вызывать солнечный столб, вид которого зависит от взаимного расположения кристаллов.
Впрочем, не только Солнце может порождать дорожки света на небе. При наличии тех же условий, при которых световые столбы становятся видны около Солнца, их можно наблюдать около любого яркого объекта: Луны, Венеры, Юпитера и даже над уличным освещением.
Световой лес – очень выразительный оптический эффект, возникающий в морозной дымке при отражении источника света от снежинок имеющих форму ледяных пластинок. Данное явление можно увидеть лишь когда температура воздуха не менее -20С. Поэтому Световой лес чаще всего наблюдается в северных странах: в Финляндии, в Норвегии. В прошлом году один раз наблюдался и в Минске и один раз в Шереметьево.
Вымяобразные облака
Эти облака имеют причудливую форму, напоминающую вымя. При низкой высоте Солнца над горизонтом они могут приобретать серо-голубой, серо-розовый, золотистый и даже красноватый цвет. Появление этих облаков всегда предвещает грозовые штормы, причем сами облака могут находиться за несколько километров от очага грозы. В метеорологии «вымяобразные» облака носят название Mammatus .
Mammatus сохраняются на небе от нескольких минут до нескольких часов, постепенно исчезая вместе с угасающим грозовым штормом.
В США появление Mammatus раньше связывали с появлением торнадо, однако сейчас принято считать, что появление Mammatus не говорит о том, что вот-вот может появиться торнадо или смерч. Однако для грозовых штормов, порождающих ансамбли Mammatus, характерна высокая вероятность появления шаровых молний, а также сдвига ветра. Тем не менее, возникновение в небе Mammatus предвещает, что самая мощная и опасная часть грозы уже миновала.
Mammatus можно наблюдать и в средних широтах России, но довольно редко. Возникают обычно на затухающих грозовых штормах. Именно тот факт, что эти облака образуются на нисходящих движениях воздуха, и делает их уникальными, ведь как известно, облачность формируется при восходящих потоках.
Появляются, как стройные, горизонтальные спиралевидные завитки и выглядят просто нарисованными. Э то одно из наиболее редко встречающихся в природе формирований облаков. Продолжительность их «жизни» равна одной-двум минутам, именно поэтому увидеть их воочию – большая удача. Образуются на высоте приблизительно 5000 метров.)
Эту статью я решил написать после того, как накануне ранним утром наблюдал интересный атмосферный оптический эффект – практически любой источник света отбрасывал в воздух световой столб. Небо было просто заполнено световыми колоннами! Довольно фантастическая, скажу я вам, картина. Вот мне и стало интересно, какие же еще бывают необычные и интересные атмосферные эффекты. Смотрим подборку и делимся в комментариях, кому посчастливилось наблюдать в небе что-то необычное.
Начнем с того, что я сам наблюдал утром – со Световых столбов .
Световые столбы могут образовываться как от естественных источников света (луна, солнце), так и от искусственных (прожекторы, уличные фонари и т.д.). Разгадка тайны их возникновения заключается в образовании в воздухе мельчайших плоских кристалликов льда, от которых отражается свет от источника. Такие кристаллики образуются, как правило, на больших высотах, но при низких температурах могут формироваться и в более низких слоях атмосферы. По этой причине световые столбы чаще можно наблюдать в морозные дни. Когда таких столбов много, выглядит это довольно эффектно. Так и кажется, что поднимешь голову вверх и увидишь летающую тарелку, из которой вырываются эти световые колонны. Жалко не было с собой фотокамеры, приходится выкладывать фото из просторов интернета.
Гало – это явление также связано с появлением в атмосфере ледяных кристалликов.
В какой-то степени гало можно сравнить с радугой – и в том и в другом случае появление необычного оптического эффекта связано с разложением света на составляющие (дисперсией). Но в случае с радугой разложение света происходит в капельках воды. А поскольку капли не отличаются разнообразием, то и радуги, в общем-то, довольно похожи друг на друга. Другое дело – гало. Поскольку ледяные кристаллики могут быть разнообразных форм и размеров и перемещаться в пространстве различными способами – падать, парить, кружить, то и видов гало существует довольно много (около ста), и наблюдать его можно не в определенной позиции, как радугу – стоя спиной к солнцу, а в различных частях неба. Но чаще всего гало представляют собой световой круг, в центре которого располагается солнце.
Частным случаем гало является паргелий , или, как его еще называют, ложное солнце. Выглядит это интересное атмосферное явление как световые пятна, похожие на солнце (ну или луну).
Огни святого Эльма .
Довольно интригующее название, не правда ли. Да и выглядит необычно – как светящиеся кисточки или огоньки на шпилях и остриях высоких зданий. В старину это явление частенько могли наблюдать моряки на концах мачт. Неудивительно, что появление этого атмосферного явления связывали с проявлением мистических или религиозных сил. Тем не менее, загадка этого природного явления давно разгадана. «Виной» всему является коронный разряд, возникающий при большой напряженности электрического поля в атмосфере. Поэтому частенько огни святого Эльма наблюдаются во время грозы.
Наблюдают их также и во время метелей или песчаных бурь, когда движущиеся с большой скоростью частицы электризуют атмосферу.
Очень необычный оптический эффект, за которым гоняются многие фотографы – зеленый луч – вспышка зеленого цвета над кромкой солнца в момент, когда оно скрывается за горизонтом или вот-вот появится.
Все, что нужно, чтобы его увидеть – это безоблачное небо, прозрачный воздух, открытое пространство (например, море) и непреодолимое желание поймать этот короткий миг. Объясняется разложением и преломлением лучей солнечного спектра, которые в большей степени проявляются у горизонта. Преломление (рефракция) увеличиваются от красного к фиолетовому цвету. От красного к фиолетовому увеличивается также и рассеивание лучей в атмосфере. Поэтому на закате мы часто наблюдаем красное солнце – остальные составляющие спектра рассеиваются. Поэтому когда солнце прячется за кромкой горизонта, в первую очередь скрываются от взора менее преломленные лучи красной части спектра. И если атмосфера достаточно чиста и спокойна, то на короткий миг становится видна зеленая часть спектра. Почему зеленая, а не фиолетовая, скажете вы, ведь рефракция фиолетового цвета, следуя вышеприведенной логике, должна проявляться в большей степени? Так и происходит на самом деле. Но сине-фиолетовая часть спектра рассеивается, не доходя до наблюдателя. Поэтому мы можем наблюдать некую «золотую середину» — зеленый луч.
Венцы. Вы их вполне могли наблюдать сами в туманную погоду. Это радужные круги вокруг источников света – фонарей, автомобильных фар.
Венцы можно наблюдать и вокруг естественных источников света (солнца, луны), когда они прикрыты легкой пеленой облаков. Самые красивые венцы образуются, когда облачность или туман состоят из мелких капелек одинакового размера. По мере увеличения капель размер радужных колец уменьшается вплоть до полного исчезновения. Это может служить предвестником ухудшения погоды. Объясняют появление венцов дифракцией света.
Частным случаем венцов является глория .
Также объясняется дифракцией света. Очень интересный оптический эффект, но наблюдать его можно только на достаточно большой высоте, например, в горах. В отличие от венцов, глория образуется в точке, противоположной источнику света на уровне наблюдателя. А поскольку на линии «источник света – глория» находится наблюдатель, который отбрасывает тень, то глория фактически представляет собой радужный ореол вокруг тени наблюдателя. На востоке это оптическое явление называют Светом Будды.
Двояковыпуклые облака (lenticular mammatus) – могут принимать вид висящих в небе мешочков или же тарелок.
Это атмосферное явление неподготовленный наблюдатель запросто может принять за нашествие пришельцев.
Конечно же, никакого отношения к пришельцам они не имеют, но от этого двояковыпуклые облака не становятся менее красивыми и завораживающими. Эти облака образуются между двумя воздушными слоями, либо в месте, где воздушный поток натыкается на препятствие, например, вершину горы.
Северное (или, правильнее было бы его называть, полярное ) сияние – все о нем знают, но не многие его видели.
Возникают в результате взаимодействия потока заряженных частиц, движущихся из космического пространства (так называемый солнечный ветер) с магнитным полем планеты. Я недаром написал «планеты», а не «Земли», т.к. полярные сияния зафиксированы и на других планетах солнечной системы. Наблюдать полярное сияние можно преимущественно в высоких широтах, причем обоих полушарий (поэтому правильнее называть это явление не «северное сияние», а «полярное сияние»). Но в периоды значительной солнечной активности география мест, где можно наблюдать это потрясающее зрелище, может значительно расширяться.
Мираж . Могу поспорить, что практически все сталкивались с этим явлением. Но, как это часто бывает, в повседневной суете и заботах мы не замечаем красоты и необычных проявлений, которые нам демонстрирует природа.
Вспомните, ведь наверняка вы не раз видели в жаркую погоду над самой поверхностью разогретого асфальта струящиеся потоки, как будто стремительный ручей на небольшом отдалении перерезает дорогу? Это и есть простейшая форма миража. В более красивых случаях можно наблюдать объекты, которые скрыты за горизонтом. Происходит это потому, что свет распространяется прямолинейно только в однородной среде. Когда же воздух, находящийся вблизи разогретой поверхности, нагревается, он становится неоднородным, и распространение световых лучей в такой воздушной среде становится криволинейным, возникает мнимое, несуществующее в данном месте изображение. Таким образом становится возможным как бы заглянуть за горизонт.
Различают несколько типов миражей, но самым необычным, безусловно, является Фата-Моргана (от итальянского fata Morgana – фея Моргана, которая по преданию жила на морском дне и заманивала при помощи миражей в свои сети незадачливых морских путешественников).
Этот мираж – набор нескольких различных миражей. Наблюдающие его могут видеть различные объекты, многократно отраженные и с различными искажениями.
Это далеко не полный список необычных и удивительных природных явлений. Газовая оболочка Земли – атмосфера – является своеобразной линзой планеты. Причем она неоднородна – более плотная у поверхности и более разреженная в верхних слоях, где-то более нагретая, где-то менее, где-то сухая, а где-то насыщенная влагой. Все это делает земную атмосферу источником поразительных в своей красоте и загадочности явлений. А нам остается лишь быть просто внимательными и не отворачиваться, когда природа хочет нам показать нечто удивительное.
Удачных вам экспериментов и наблюдений!
В школе изучает тему «Оптические явления в атмосфере» 6 класс. Однако она представляет интерес не только для пытливого детского ума. в атмосфере, с одной стороны, объединяют радугу, изменение цвета неба во время рассветов и закатов, не раз виденные всеми. С другой - в их число входят таинственные миражи, ложные Луны и Солнца, впечатляющие гало, в прошлом наводившие ужас на людей. Механизм образования некоторых из них до конца остается непонятным и сегодня, однако общий принцип, по которому «живут» оптические явления в природе, современная физика хорошо изучила.
Воздушная оболочка
Атмосфера Земли представляет собой оболочку, состоящую из смеси газов и простирающуюся примерно на 100 км над уровнем моря. Плотность воздушного слоя меняется по мере удаления от земли: наибольшее ее значение у поверхности планеты, с высотой оно уменьшается. Атмосферу нельзя назвать статичным формированием. Слои газовой оболочки постоянно двигаются, перемешиваются. Меняются их характеристики: температура, плотность, скорость перемещения, прозрачность. Все эти нюансы оказывают влияние на солнечные лучи, устремляющиеся к поверхности планеты.
Оптическая система
Процессы, происходящие в атмосфере, а также ее состав способствуют поглощению, преломлению и отражению световых лучей. Часть их достигает цели — земной поверхности, другая рассеивается или же перенаправляется обратно в космическое пространство. В результате искривления и распада части лучей на спектр и так далее образуются разнообразные оптические явления в атмосфере.
Атмосферная оптика
Во времена, когда наука только зарождалась, люди объясняли оптические явления исходя из сложившихся представлений об устройстве Вселенной. Радуга соединяла человеческий мир с божественным, появление на небе двух ложных Солнц свидетельствовало о приближающихся катастрофах. Сегодня большинство феноменов, пугавших наших далеких предков, получило научное объяснение. Изучением подобных феноменов занимается атмосферная оптика. Оптические явления в атмосфере эта наука описывает, основываясь на законах физики. Она способна объяснить, днем, а во время захода и рассвета меняет цвет, как образуется радуга и откуда берутся миражи. Многочисленные исследования и эксперименты сегодня позволяют понять такие оптические явления в природе, как появление светящихся крестов, Фата-моргана, радужные гало.
Синее небо
Цвет неба настолько привычен, что мы редко задумываемся, почему он такой. Тем не менее физикам ответ хорошо известен. Ньютон доказал, что при определенных условиях раскладывается на спектр. При прохождении атмосферы его часть, соответствующая синему цвету, рассеивается лучше. Красный участок характеризуется большей длинной волны и уступает фиолетовому по степени рассеивания в 16 раз.
При этом небо мы видим не фиолетовым, а голубым. Причина этого кроется в особенностях устройства сетчатки и соотношении участков спектра в солнечном свете. Наши глаза более чувствительны к синему, а фиолетовый участок в спектре светила менее интенсивный, чем синий.
Алый закат
Когда люди разобрались, оптические явления перестали быть для них свидетельством или предзнаменованием грозных событий. Однако научный подход не мешает получать от красочных закатов и нежных рассветов. Яркие красные и оранжевые цвета вместе с розовым и голубым постепенно уступают ночной темноте или утреннему свету. Невозможно наблюдать два одинаковых рассвета или заката. А причина этого кроется во все той же подвижности атмосферных слоев и смене погодных условий.
Во время закатов и рассветов солнечные лучи преодолевают более длинный путь до поверхности, чем днем. В результате рассеянный фиолетовый, синий и зеленый уходят в стороны, а прямой свет окрашивается в красный и оранжевый. Свою лепту в картину заката и рассвета вносят облака, пыль или частички льда, взвешенные в воздухе. Свет преломляется, проходя через них, и окрашивает небо в самые разные оттенки. На противоположном от Солнца участке горизонта нередко можно наблюдать так называемый Пояс Венеры — розовую полосу, разделяющую ночное темное небо и голубое дневное. Красивое оптическое явление, названное в честь римской богини любви, видно перед рассветом и после заката.
Радужный мост
Пожалуй, никакие другие световые явления в атмосфере не вызывают в памяти столько мифологических сюжетов и сказочных образов, сколько связаны с радугой. Дуга или окружность, состоящая из семи цветов, каждому известна с детства. Красивое атмосферное явление, возникающее во время дождя, когда солнечные лучи проходят сквозь капли, завораживает даже тех, кто досконально изучил его природу.
А физика радуги сегодня ни для кого не секрет. Солнечный свет, преломляясь каплями дождя или тумана, расщепляется. В результате наблюдатель видит семь цветов спектра, от красного до фиолетового. Границы между ними определить невозможно. Цвета плавно переходят друг в друга через несколько оттенков.
При наблюдении радуги солнце всегда располагается за спиной человека. Центр улыбки Ириды (так называли радугу древние греки) располагается на линии, проходящей через наблюдателя и дневное светило. Обычно радуга предстает в виде полуокружности. Ее размер и форма зависят от положения Солнца и точки, в которой находится наблюдатель. Чем выше светило над горизонтом, тем ниже опускается окружность возможного появления радуги. Когда Солнце преодолевает отметку в 42º над горизонтом, наблюдатель на поверхности Земли не может увидеть радугу. Чем выше над уровнем моря располагается человек, желающий полюбоваться улыбкой Ириды, тем вероятнее, что он увидит не дугу, но окружность.
Двойная, узкая и широкая радуга
Нередко вместе с основной можно увидеть так называемую побочную радугу. Если первая образуется в результате однократного отражения света, то вторая является результатом двойного. Кроме того, основная радуга отличается определенным порядком цветов: красный располагается на внешней стороне, а фиолетовый — на внутренней, которая ближе к поверхности Земли. Побочный же «мостик» представляет собой обратный по последовательности спектр: фиолетовый оказывается вверху. Происходит так потому, что при двойном отражении из капли дождя лучи выходят под другими углами.
Радуги различаются по интенсивности цвета и ширине. Самые яркие и довольно узкие появляются после летней грозы. Большие капли, характерные для такого дождя, рождают хорошо заметную радугу с отчетливо различимыми цветами. Малые капли дают более расплывчатую и менее заметную радугу.
Оптические явления в атмосфере: полярное сияние
Одно из самых красивых атмосферных оптических явлений — полярное сияние. Оно характерно для всех планет, обладающих магнитосферой. На Земле полярные сияния наблюдаются в высоких широтах обоих полушарий, в зонах, окружающих магнитные полюса планеты. Чаще всего можно видеть зеленоватое или сине-зеленое свечение, иногда дополненное по краям всполохами красного и розового. Интенсивное полярное сияние по форме напоминает ленты или складки ткани, при затухании превращающиеся в пятна. Полосы высотой в несколько сотен километров хорошо выделяются по нижнему краю на фоне темного неба. Верхняя граница полярного сияния теряется в вышине.
Эти красивые оптические явления в атмосфере еще хранят свои тайны от людей: до конца не изучен механизм возникновения некоторых видов свечения, причина возникающего во время резких всполохов треска. Однако общая картина формирования полярных сияний сегодня известна. Небо над северным и южным полюсами украшается зеленовато-розовым свечением, когда заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с атомами верхних слоев земной атмосферы. Последние в результате взаимодействия получают дополнительную энергию и испускают ее в виде света.
Гало
Солнце и Луна нередко предстают перед нами окруженные свечением, напоминающим нимб. Это гало — хорошо заметное кольцо вокруг источника света. В атмосфере чаще всего оно образуется благодаря мельчайшим частичкам льда, составляющим высоко над Землей. В зависимости от формы и размеров кристаллов меняются характеристики явления. Часто гало приобретает вид радужного круга в результате разложения светового луча на спектр.
Интересная разновидность явления носит название паргелий. В результате преломления света в кристаллах льда на уровне Солнца образуется два светлых пятна, напоминающих дневное светило. В исторических хрониках можно встретить описания этого феномена. В прошлом оно часто считалось предвестником грозных событий.
Мираж
Миражи — это тоже оптические явления в атмосфере. Они возникают в результате преломления света на границе между значительно различающимися по плотности слоями воздуха. В литературе описано множество случаев, когда путник в пустыне видел оазисы или даже города и замки, которых быть поблизости не могло. Чаще всего это «нижние» миражи. Они возникают над ровной поверхностью (пустыня, асфальт) и представляют собой отраженное изображение неба, кажущееся наблюдателю водоемом.
Так называемые верхние миражи встречаются реже. Они образуются над холодной поверхностью. Верхние миражи бывают прямыми и перевернутыми, иногда совмещают оба положения. Самым известным представителем этих оптических феноменов является Фата-моргана. Это сложный мираж, совмещающий сразу несколько типов отражений. Перед наблюдателем предстают реально существующие объекты, многократно отраженные и перемешенные.
Атмосферное электричество
Электрические и оптические явления в атмосфере нередко упоминаются вместе, хотя причины их возникновения различны. Поляризация облаков и образование молний связаны с процессами, протекающими в тропосфере и ионосфере. Гигантские искровые разряды формируются обычно во время грозы. Молнии возникают внутри облаков, могут ударять в землю. Они являются угрозой для жизни людей, и это одна из причин научного интереса к подобным явлениям. Некоторые свойства молний до сих пор остаются загадкой для исследователей. Сегодня неизвестна причина возникновения шаровых молний. Как и в случае с некоторыми аспектами теории полярных сияний и миражей, электрические феномены продолжают интриговать ученых.
Оптические явления в атмосфере, кратко описанные в статье, с каждым днем становятся все более понятными для физиков. При этом они, как и молнии, не перестают восхищать людей своей красотой, таинственностью и порой грандиозностью.
Атмосферные явления – важная составляющая погоды. Почему очень часто изменяется погода? Как классифицируются в современном мире атмосферные явления?
Атмосферные явления это сложные физико-химические процессы, протекающие в нижних слоях тропосферы. Атмосферные явления зависят от энергии Солнца, достигающей поверхности нашей планеты.
Как классифицируются атмосферные явления
Специалисты, ведущие наблюдения за погодой, классифицировали эти явления по пяти большим группам
- Гидрометеоры,
- Литометеоры,
- Электрические явления,
- Оптические явления,
- Не классифицированные.
Атмосферные явления — Гидрометеоры
1. Гидрометеоры это множество мелких капелек воды или льда, выпадающих из атмосферы, образующихся на наземных предметах, поднятых ветром в воздух с поверхности Земли.
Выпадающие осадки бывают обложные, моросящие и ливневые.
Обложные осадки можно охарактеризовать, как монотонное выпадение. Длительность непрерывного выпадения может составлять от часа до нескольких суток. Причиной являются слоисто-дождевые и высокослоистые облака при сплошной облачности. Кстати, если температура ниже минус десяти градусов, слабый снег может выпадать при малооблачном небе (дождь, переохлажденный дождь, ледяной дождь, снег, дождь со снегом).
— это конденсат водяного пара, падающий на поверхность в виде капелек воды. В диаметре такие капельки бывают от 0,4 до 6 миллиметров.
Переохлажденный дождь — это обыкновенные капли дождя, но выпадающие при температуре воздуха ниже ноля градусов. При соприкосновении с предметами эти капельки воды моментально замерзают и превращаются в лед.
Ледяной дождь – капли воды в ледяной оболочке имеющие диаметр от одного до трех миллиметров. При ударе о предметы оболочка разрушается, вода вытекает и превращается в лед. Так образуется гололед.
– замерзшие капли воды. Выпадают в виде снежинок (снежных кристаллов) или снежных хлопьев.
Дождь со снегом – смесь дождевых капель со снежинками.
Моросящие осадки имеют маленькую интенсивность, но характерны монотонностью (морось, переохлажденная морось, снежные зерна). Обычно начинаются и заканчиваются постепенно. Длительность выпадения таких осадков составляет от нескольких часов до нескольких суток. Причиной выпадения являются слоистые облака или туман при сплошной или значительной облачности. Сопутствующие явления: дымка, туман.
– очень маленькие капельки воды, имеющие диаметр менее 0,5 мм. Попадая на поверхность воды морось, не образуют расходящихся кругов.
Переохлажденная морось это обычная морось, но выпадающая при температуре воздуха ниже ноля градусов. При соприкосновении с предметами морось моментально замерзает, и превращаются в лед.
Снежные зерна – замерзшие капельки воды диаметром меньше двух миллиметров. Имеют вид белых зерен, крупинок или палочек.
Ливневые осадки начинаются и заканчиваются внезапно. Во время выпадения меняется интенсивность осадков. Длительность составляет от нескольких минут до двух часов (ливневый дождь, ливневый снег, ливневый дождь со снегом, снежная крупа, ледяная крупа, град). Сопутствующим явлением являются сильный ветер и часто гроза. Причиной выпадения являются кучево-дождевые облака. Облачность может быть как значительной, так и небольшой.
– обыкновенный ливень.
Ливневый снег – характерной особенностью являются снежные заряды продолжительностью от нескольких минут до получаса. Видимость изменяется от 10 километров до 100 метров.
Ливневый дождь со снегом это смесь дождевых капель со снежинками, имеющими ливневый характер.
Снежная крупа – ливневое выпадение белых хрупких крупинок диаметром до 5 миллиметров.
Ледяная крупа представляет собой ливневое выпадение твердых крупинок льда диаметром от одного до трех миллиметров. Иногда крупинки льда покрыты водяной пленкой. При температуре воздуха ниже нуля градусов, крупинки смерзаются, и образуется гололед.
– выпадение твердых осадков при температуре воздуха выше десяти градусов. Кусочки льда имеют различную форму и размеры. Средний диаметр градин составляет от двух до пяти миллиметров, но бывает и значительно больше. Каждая градина состоит из нескольких слоев льда. Продолжительность таких осадков составляет от одной до двадцати минут. Очень часто граду сопутствует ливень с грозой, что характерно природе средней Волги.
Загрузка...
