6-сынып мектепте «Атмосферадағы оптикалық құбылыстар» тақырыбын оқып жатыр. Дегенмен, бұл баланың ізденімпаз санасын ғана қызықтырмайды. Атмосферадағы оптикалық құбылыстар, бір жағынан, кемпірқосақты біріктіреді, күннің шығуы мен батуы кезіндегі аспан түсінің өзгеруін әркім бірнеше рет көреді. Екінші жағынан, оларға жұмбақ мираждар, жалған Айлар мен Күндер, бұрын адамдарды қорқытқан әсерлі ореолдар кіреді. Олардың кейбіреулерінің қалыптасу механизмі бүгінгі күнге дейін анық емес, дегенмен оптикалық құбылыстардың табиғатта «өмір сүруінің» жалпы принципін қазіргі физика жақсы зерттеген.
Ауа қабығы
Жер атмосферасы - газдар қоспасынан тұратын және теңіз деңгейінен шамамен 100 км-ге созылған қабық. Ауа қабатының тығыздығы жерден қашықтығына қарай өзгереді: оның ең жоғары мәні планетаның бетінде, биіктікке қарай азаяды. Атмосфераны статикалық түзіліс деп атауға болмайды. Газ тәрізді қабықтың қабаттарыүнемі қозғалыста және араласуда. Олардың сипаттамалары өзгереді: температура, тығыздық, қозғалыс жылдамдығы, мөлдірлік. Бұл нюанстардың барлығы күн сәулесінің планетаның бетіне жылдам түсуіне әсер етеді.
Оптикалық жүйе
Атмосферада болып жатқан процестер, сонымен қатар оның құрамы жарық сәулелерінің жұтылуына, сынуына және шағылуына ықпал етеді. Олардың кейбіреулері нысанаға - жер бетіне жетеді, екіншісі шашырап немесе ғарыш кеңістігіне қайта бағытталады. Жарықтың қисаюы және шағылысуы, сәулелердің бір бөлігінің спектрге ыдырауы және т.б. нәтижесінде атмосферада әртүрлі оптикалық құбылыстар пайда болады.
Атмосфералық оптика
Ғылым дамып келе жатқан уақытта адамдар оптикалық құбылыстарды Ғаламның құрылымы туралы басым идеяларға сүйене отырып түсіндірді. Кемпірқосақ адам әлемін құдайлықпен байланыстырды, аспанда екі жалған Күннің пайда болуы жақындап келе жатқан апаттардың куәсі болды. Бүгінде алыстағы ата-бабаларымызды үрей тудырған құбылыстардың көпшілігі ғылыми түсініктеме алды. Мұндай құбылыстарды зерттеумен атмосфералық оптика айналысады. Бұл ғылым атмосферадағы оптикалық құбылыстарды физика заңдарына сүйене отырып сипаттайды. Ол неліктен аспан күндіз көгілдір болатынын, бірақ күн батқанда және таң атқанда түсін өзгертетінін, кемпірқосақтың қалай пайда болатынын және сағымдардың қайдан келетінін түсіндіре алады. Бүгінгі таңда көптеген зерттеулер мен эксперименттер жарық беретін кресттердің, Фата Моргананың, кемпірқосақ ореолдарының пайда болуы сияқты табиғаттағы оптикалық құбылыстарды түсінуге мүмкіндік береді.
Көк аспан
Аспан түсісоншалықты таныс, біз неге бұлай болғаны туралы сирек ойлаймыз. Дегенмен, физиктер жауапты жақсы біледі. Ньютон белгілі бір жағдайларда жарық сәулесінің спектрге ыдырауы мүмкін екенін дәлелдеді. Атмосфера арқылы өткенде көк түске сәйкес келетін бөлік жақсырақ шашырайды. Көрінетін сәулеленудің қызыл бөлімі ұзағырақ толқын ұзындығымен сипатталады және шашырау дәрежесі бойынша күлгіннен 16 есе төмен.
Сонымен бірге біз аспанды күлгін емес, көк түсті көреміз. Мұның себебі тордың құрылымының ерекшеліктерінде және күн сәулесіндегі спектр бөліктерінің қатынасында жатыр. Біздің көзіміз көк түске сезімтал, ал күн спектрінің күлгін бөлігі көк түске қарағанда қарқынды емес.
Қызыл күннің батуы
Адамдар атмосфераның не екенін түсінген кезде, оптикалық құбылыстар олар үшін қорқынышты оқиғалардың дәлелі немесе белгісі болудан қалды. Дегенмен, ғылыми көзқарас түрлі-түсті күннің батуы мен нәзік күн шығуынан эстетикалық ләззат алуға кедергі келтірмейді. Ашық қызыл және қызғылт сары түстер қызғылт және көк түстермен бірге бірте-бірте түнгі қараңғылыққа немесе таңертеңгі жарыққа жол береді. Екі бірдей күннің шығуын немесе батуын байқау мүмкін емес. Мұның себебі атмосфералық қабаттардың бірдей қозғалғыштығында және ауа райының өзгеруінде.
Күннің батуы мен шығуы кезінде күн сәулелері күндізгіге қарағанда жер бетіне ұзағырақ жол жүреді. Нәтижесінде диффузиялық күлгін, көк және жасыл жағына өтеді, ал тікелей жарық қызыл және қызғылт сарыға айналады. Бұлттар, шаң немесе мұз бөлшектері күннің батуы мен таңның атуына ықпал етеді,ауада ілінген. Жарық олар арқылы өткенде сынады және аспанды әртүрлі реңктермен бояйды. Көкжиектің Күнге қарама-қарсы жағында Венера белдеуі деп аталатын қара түнгі аспанды және көк күндіз аспанды бөліп тұратын қызғылт жолақты жиі байқауға болады. Римдік махаббат құдайының атымен аталған әдемі оптикалық құбылыс таң атқанға дейін және күн батқаннан кейін көрінеді.
Радуга көпірі
Атмосферадағы басқа ешбір жарық құбылыстары кемпірқосақпен байланыстыратындай көп мифологиялық сюжеттер мен ертегілік бейнелерді тудырмайтын шығар. Жеті түстен тұратын доға немесе шеңбер барлығына бала кезінен белгілі. Жаңбыр кезінде күн сәулесі тамшылардан өткенде пайда болатын әдемі атмосфералық құбылыс оның табиғатын жан-жақты зерттегендерді де таң қалдырады.
Ал бүгінгі кемпірқосақ физикасы ешкімге құпия емес. Жаңбыр немесе тұман тамшыларымен сынған күн сәулесі бөлінеді. Нәтижесінде бақылаушы спектрдің жеті түсін қызылдан күлгінге дейін көреді. Олардың арасындағы шекараны анықтау мүмкін емес. Түстер бірнеше реңктер арқылы бір-біріне тегіс араласады.
Кемпірқосақты бақылағанда күн әрқашан адамның артында тұрады. Ирида күлімсіреуінің орталығы (ежелгі гректер кемпірқосақ деп атаған) бақылаушы мен күндізгі жарық арқылы өтетін сызықта орналасқан. Кемпірқосақ әдетте жарты шеңбер түрінде көрінеді. Оның мөлшері мен пішіні Күннің орналасуына және бақылаушы орналасқан нүктеге байланысты. Көкжиектен жоғары шам неғұрлым жоғары болса, ықтимал көрініс шеңбері соғұрлым төмен түседі.кемпірқосақ. Күн көкжиектен 42º жоғары өткенде, жер бетіндегі бақылаушы кемпірқосақты көре алмайды. Ириданың күлкісіне сүйсінгісі келетін адам теңіз деңгейінен қаншалықты биік болса, соғұрлым оның доғаны емес, шеңберді көруі ықтимал.
Қос, тар және кең кемпірқосақ
Көбінесе негізгімен бірге қосалқы кемпірқосақ деп аталатынды көруге болады. Біріншісі жарықтың бір рет шағылуының нәтижесінде түзілсе, екіншісі қос шағылысу нәтижесінде пайда болады. Сонымен қатар, негізгі кемпірқосақ түстердің белгілі бір тәртібімен ерекшеленеді: қызыл - сыртқы жағында, ал күлгін - жер бетіне жақынырақ ішкі жағында. Бүйірлік «көпір» ретімен кері бағытталған спектр: шегіргүл жоғарғы жағында. Бұл жаңбыр тамшысының сәулелерінің қос шағылысудан әртүрлі бұрыштарда шағылысқандығынан болады.
Кемпірқосақтар түс қарқындылығы мен ені бойынша әр түрлі болады. Ең жарқын және өте тар жазғы найзағайдан кейін пайда болады. Мұндай жаңбырға тән үлкен тамшылар айқын түстері бар өте көрінетін кемпірқосақты тудырады. Кішкентай тамшылар кемпірқосақ бұлыңғыр және азырақ байқалмайды.
Атмосферадағы оптикалық құбылыстар: полярлық сәуле
Атмосфераның ең әдемі оптикалық құбылыстарының бірі – бұл полярлық сәуле. Ол магнитосферасы бар барлық планеталарға тән. Жерде полярлық сәулелер екі жарты шарда жоғары ендіктерде, қоршаған аймақтарда байқалады.планетаның магниттік полюстері. Көбінесе сіз жасыл немесе көк-жасыл жарқырауды көре аласыз, кейде жиектерде қызыл және қызғылт түсті жарқылмен толықтырылады. Қарқынды аврора бореалис ленталар немесе мата қатпарлары сияқты пішінде болады, олар бозарған кезде дақтарға айналады. Бірнеше жүз шақырым биіктіктегі жолақтар қараңғы аспанға қарсы төменгі жиекте жақсы көрінеді. Аврораның жоғарғы шегі аспанда жоғалып кетті.
Атмосферадағы бұл әдемі оптикалық құбылыстар әлі күнге дейін адамдардан өздерінің құпиясын сақтауда: люминесценцияның кейбір түрлерінің пайда болу механизмі, өткір жарқылдар кезінде сықырлаудың себебі толық зерттелмеген. Дегенмен, полярлық сәулелердің пайда болуының жалпы көрінісі бүгінде белгілі. Солтүстік және оңтүстік полюстердің үстіндегі аспан жасыл-қызғылт жарқылмен безендірілген, өйткені күн желінің зарядталған бөлшектері Жер атмосферасының жоғарғы қабатындағы атомдармен соқтығысады. Соңғысы өзара әрекеттесу нәтижесінде қосымша энергия алып, оны жарық түрінде шығарады.
Halo
Күн мен ай ореолға ұқсайтын жарқылмен қоршалған алдымызда жиі көрінеді. Бұл ореол - жарық көзінің айналасындағы өте көрінетін сақина. Атмосферада ол көбінесе жер үстіндегі циркулярлық бұлттарды құрайтын мұздың ең кішкентай бөлшектерінің арқасында пайда болады. Кристалдардың пішіні мен мөлшеріне байланысты құбылыстың сипаттамалары өзгереді. Көбінесе ореол жарық сәулесінің спектрге ыдырауы нәтижесінде кемпірқосақ шеңберінің пішінін алады.
Қубылыстың қызықты түрі паргелион деп аталады. Мұз кристалдарында жарықтың сынуы нәтижесіндеКүн деңгейінде күндізгі жарыққа ұқсайтын екі жарық нүкте пайда болады. Тарихи шежірелерде бұл құбылыстың сипаттамасын табуға болады. Бұрын бұл жиі қорқынышты оқиғалардың хабаршысы болып саналған.
Мираж
Мираждар да атмосферадағы оптикалық құбылыстар болып табылады. Олар тығыздығы бойынша айтарлықтай ерекшеленетін ауа қабаттары арасындағы шекарада жарықтың сынуы нәтижесінде пайда болады. Әдебиеттерде шөлде саяхатшы оазистерді немесе тіпті жақын жерде болуы мүмкін емес қалалар мен құлыптарды көрген көптеген жағдайлар сипатталады. Көбінесе бұл «төменгі» мираждар. Олар тегіс беттің (шөл, асфальт) үстінде пайда болады және бақылаушыға су айдыны болып көрінетін аспанның шағылысқан бейнесін білдіреді.
Жақсы мираждар деп аталатындар сирек кездеседі. Олар суық беттерде пайда болады. Жоғары мираждар түзу және төңкерілген, кейде олар екі позицияны біріктіреді. Бұл оптикалық құбылыстардың ең танымал өкілі - Фата Моргана. Бұл бірден бірнеше рефлексия түрін біріктіретін күрделі мираж. Нақты өмірдегі нысандар бақылаушының алдында қайта-қайта шағылысып, араласып шығады.
Атмосфералық электр
Атмосферадағы электрлік және оптикалық құбылыстар жиі бірге айтылады, бірақ олардың пайда болу себептері әртүрлі. Бұлттардың поляризациясы және найзағайдың пайда болуы тропосфера мен ионосферада болып жатқан процестермен байланысты. Үлкен ұшқын разрядтары әдетте найзағай кезінде пайда болады. Найзағай бұлттардың ішінде пайда болады және жерге соғуы мүмкін. Олар өмірге қауіп төндіредіадамдар, ал бұл мұндай құбылыстарға ғылыми қызығушылықтың себептерінің бірі. Найзағайдың кейбір қасиеттері әлі күнге дейін зерттеушілер үшін жұмбақ. Бүгінгі күні шардың найзағайының себебі белгісіз. Аврора мен сағым теориясының кейбір аспектілері сияқты, электрлік құбылыстар ғалымдарды қызықтыруда.
Мақалада қысқаша сипатталған атмосферадағы оптикалық құбылыстар физиктер үшін күн сайын түсінікті болып барады. Сонымен бірге, олар найзағай сияқты, адамдарды сұлулығымен, құпиясымен және кейде ұлылығымен таң қалдыруды тоқтатпайды.
