6-րդ դասարանը դպրոցում ուսումնասիրում է «Օպտիկական երևույթները մթնոլորտում» թեման։ Այնուամենայնիվ, դա հետաքրքրում է ոչ միայն երեխայի հետաքրքրասեր մտքին: Մթնոլորտի օպտիկական երևույթները, մի կողմից, համատեղում են ծիածանը, երկնքի գույնի փոփոխությունը արևածագի և մայրամուտի ժամանակ, որոնք տեսել են բոլորը մեկից ավելի անգամ: Մյուս կողմից, դրանք ներառում են խորհրդավոր միրաժներ, կեղծ լուսիններ և արևներ, տպավորիչ լուսապսակներ, որոնք նախկինում սարսափեցնում էին մարդկանց: Դրանցից մի քանիսի առաջացման մեխանիզմն այսօր մինչև վերջ մնում է անհասկանալի, սակայն այն ընդհանուր սկզբունքը, որով օպտիկական երևույթները «ապրում են» բնության մեջ, լավ ուսումնասիրված է ժամանակակից ֆիզիկայի կողմից։
Օդային պարկուճ
Երկրի մթնոլորտը գազերի խառնուրդից բաղկացած խեցի է և տարածվում է ծովի մակարդակից մոտ 100 կմ բարձրության վրա։ Օդային շերտի խտությունը փոխվում է երկրից հեռավորության հետ՝ դրա ամենաբարձր արժեքը մոլորակի մակերեսին է, բարձրության հետ նվազում է։ Մթնոլորտը չի կարելի անվանել ստատիկ գոյացություն։ Գազային ծածկույթի շերտերըանընդհատ շարժվում և խառնվում: Նրանց բնութագրերը փոխվում են՝ ջերմաստիճան, խտություն, շարժման արագություն, թափանցիկություն։ Այս բոլոր նրբերանգները ազդում են արևի ճառագայթների վրա, որոնք շտապում են դեպի մոլորակի մակերես:
Օպտիկական համակարգ
Մթնոլորտում տեղի ունեցող գործընթացները, ինչպես նաև դրա բաղադրությունը նպաստում են լույսի ճառագայթների կլանմանը, բեկմանը և անդրադարձմանը։ Դրանցից մի քանիսը հասնում են թիրախին` երկրի մակերեսին, մյուսը ցրվում կամ վերահղվում է դեպի արտաքին տարածություն: Լույսի կորության և անդրադարձման, ճառագայթների մի մասի սպեկտրի քայքայման և այլնի արդյունքում մթնոլորտում ձևավորվում են տարբեր օպտիկական երևույթներ։
Մթնոլորտային օպտիկա
Այն ժամանակ, երբ գիտությունը գտնվում էր իր սկզբնական շրջանում, մարդիկ բացատրում էին օպտիկական երևույթները՝ հիմնվելով Տիեզերքի կառուցվածքի մասին գերակշռող գաղափարների վրա: Ծիածանը մարդկային աշխարհը կապեց աստվածայինի հետ, երկնքում երկու կեղծ Արեգակների հայտնվելը վկայում էր մոտալուտ աղետների մասին։ Այսօր մեր հեռավոր նախնիներին վախեցրած երեւույթների մեծ մասը գիտական բացատրություն է ստացել։ Նման երեւույթների ուսումնասիրությամբ զբաղվում է մթնոլորտային օպտիկան։ Այս գիտությունը նկարագրում է մթնոլորտի օպտիկական երևույթները՝ հիմնվելով ֆիզիկայի օրենքների վրա։ Նա կարողանում է բացատրել, թե ինչու է երկինքը ցերեկը կապույտ, բայց փոխում է գույնը մայրամուտի և լուսաբացին, ինչպես է ձևավորվում ծիածանը և որտեղից են գալիս միրաժները: Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ և փորձեր այսօր հնարավորություն են տալիս հասկանալ բնության այնպիսի օպտիկական երևույթներ, ինչպիսիք են լուսային խաչերի տեսքը, Ֆատա Մորգանան, ծիածանի լուսապսակները։
Կապույտ երկինք
Երկնքի գույնըայնքան ծանոթ, որ մենք հազվադեպ ենք մտածում, թե ինչու է այդպես: Այնուամենայնիվ, ֆիզիկոսները լավ գիտեն պատասխանը։ Նյուտոնն ապացուցեց, որ որոշակի պայմաններում լույսի ճառագայթը կարող է քայքայվել սպեկտրի մեջ։ Մթնոլորտի միջով անցնելիս ավելի լավ է ցրվում կապույտ գույնին համապատասխան հատվածը։ Տեսանելի ճառագայթման կարմիր հատվածը բնութագրվում է ավելի երկար ալիքի երկարությամբ և ցրման աստիճանով 16 անգամ զիջում է մանուշակագույնին։
Միևնույն ժամանակ մենք տեսնում ենք երկինքը ոչ թե մանուշակագույն, այլ կապույտ: Դրա պատճառը ցանցաթաղանթի կառուցվածքի առանձնահատկություններն ու արևի լույսի տակ սպեկտրի մասերի հարաբերակցությունն է: Մեր աչքերն ավելի զգայուն են կապույտի նկատմամբ, և արևի սպեկտրի մանուշակագույն հատվածն ավելի քիչ ինտենսիվ է, քան կապույտը։
Կարմիր մայրամուտ
Երբ մարդիկ հասկացան, թե ինչ է մթնոլորտը, օպտիկական երևույթները դադարեցին նրանց համար ապացույց կամ սարսափելի իրադարձությունների նախանշան լինել: Այնուամենայնիվ, գիտական մոտեցումը չի խանգարում գունագեղ մայրամուտներից և մեղմ արևածագներից գեղագիտական հաճույքին: Վառ կարմիրն ու նարնջագույնը վարդագույնի և կապույտի հետ աստիճանաբար իրենց տեղը զիջում են գիշերային մթությանը կամ առավոտյան լույսին։ Անհնար է դիտարկել երկու միանման արևածագ կամ մայրամուտ: Եվ դրա պատճառը մթնոլորտային շերտերի նույն շարժունակությունն է և փոփոխվող եղանակային պայմանները։
Մայրամուտի և արևածագի ժամանակ արևի ճառագայթները դեպի մակերես ավելի երկար ճանապարհ են անցնում, քան ցերեկը: Արդյունքում, ցրված մանուշակագույնը, կապույտը և կանաչը անցնում են կողքերին, իսկ ուղիղ լույսը դառնում է կարմիր և նարնջագույն: Ամպերը, փոշին կամ սառույցի մասնիկները նպաստում են մայրամուտի և արշալույսի պատկերին,օդում կախված. Նրանց միջով անցնելիս լույսը բեկվում է և երկինքը գունավորում է տարբեր երանգներով: Արեգակից հակառակ հորիզոնի հատվածում հաճախ կարելի է դիտարկել այսպես կոչված Վեներայի գոտին՝ վարդագույն շերտ, որը բաժանում է մութ գիշերային երկինքը և ցերեկային կապույտ երկինքը: Գեղեցիկ օպտիկական երևույթը, որն անվանվել է հռոմեական սիրո աստվածուհու անունով, տեսանելի է մինչև լուսաբաց և մայրամուտից հետո:
Ծիածան կամուրջ
Մթնոլորտի ոչ մի այլ լուսային երևույթ, հավանաբար, չի առաջացնում այնքան առասպելական սյուժեներ և հեքիաթային պատկերներ, որքան ծիածանի հետ կապված: Յոթ գույնից բաղկացած աղեղը կամ շրջանը բոլորին հայտնի է մանկուց։ Գեղեցիկ մթնոլորտային երևույթ, որը տեղի է ունենում անձրևի ժամանակ, երբ արևի ճառագայթներն անցնում են կաթիլների միջով, հիացնում է նույնիսկ նրանց, ովքեր մանրակրկիտ ուսումնասիրել են դրա բնությունը։
Եվ այսօր ծիածանի ֆիզիկան ոչ մեկի համար գաղտնիք չէ: Արևի լույսը, որը բեկվում է անձրևի կամ մառախուղի կաթիլներով, ճեղքվում է: Արդյունքում դիտորդը տեսնում է սպեկտրի յոթ գույներ՝ կարմիրից մինչև մանուշակագույն: Անհնար է սահմանել նրանց միջև եղած սահմանները։ Գույները սահուն կերպով միախառնվում են միմյանց մի քանի երանգների միջոցով:
Ծիածանը դիտելիս արևը միշտ կանգնած է մարդու հետևում: Իրիդայի ժպիտի կենտրոնը (ինչպես հին հույներն էին անվանում ծիածանը) գտնվում է դիտորդի և ցերեկային լույսի միջով անցնող գծի վրա։ Ծիածանը սովորաբար հայտնվում է կիսաշրջանի տեսքով: Նրա չափն ու ձևը կախված են Արեգակի դիրքից և դիտորդի գտնվելու կետից։ Որքան բարձր է լուսատուը հորիզոնից վեր, այնքան ցածր է ընկնում հնարավոր տեսքի շրջանակը:ծիածաններ. Երբ Արեգակն անցնում է հորիզոնից 42º բարձրությամբ, Երկրի մակերեսի վրա գտնվող դիտորդը չի կարող տեսնել ծիածանը: Որքան բարձր է ծովի մակարդակից այն մարդը, ով ցանկանում է հիանալ Իրիդայի ժպիտով, այնքան ավելի հավանական է, որ նա կտեսնի ոչ թե աղեղ, այլ շրջան։
Կրկնակի, նեղ և լայն ծիածան
Հաճախ հիմնականի հետ մեկտեղ կարելի է տեսնել այսպես կոչված երկրորդական ծիածանը։ Եթե առաջինը գոյացել է լույսի մեկ անդրադարձի արդյունքում, ապա երկրորդը կրկնակի անդրադարձման արդյունք է։ Բացի այդ, հիմնական ծիածանը տարբերվում է գույների որոշակի կարգով՝ կարմիրը գտնվում է դրսում, իսկ մանուշակագույնը՝ ներսից, որն ավելի մոտ է Երկրի մակերեսին։ Կողքի «կամուրջը» հաջորդականությամբ հակադարձված սպեկտրն է՝ մանուշակագույնը վերևում է: Դա տեղի է ունենում այն պատճառով, որ անձրևի կաթիլից ստացված ճառագայթներն արտացոլվում են կրկնակի անդրադարձից տարբեր անկյուններից:
Ծիածանները տարբերվում են գույնի ինտենսիվությամբ և լայնությամբ: Ամենապայծառ ու բավականին նեղերը հայտնվում են ամառային ամպրոպից հետո։ Նման անձրևին բնորոշ մեծ կաթիլները առաջացնում են հստակ գույներով տեսանելի ծիածանի։ Փոքր կաթիլները տալիս են ավելի մշուշոտ և ավելի քիչ նկատելի ծիածան:
Օպտիկական երևույթներ մթնոլորտում. բևեռափայլ
Մթնոլորտային ամենագեղեցիկ օպտիկական երևույթներից մեկը բևեռափայլն է։ Այն բնորոշ է մագնիսոլորտ ունեցող բոլոր մոլորակներին։ Երկրի վրա բևեռափայլերը նկատվում են երկու կիսագնդերի բարձր լայնություններում, շրջակա գոտիներումմոլորակի մագնիսական բևեռները. Ամենից հաճախ դուք կարող եք տեսնել կանաչավուն կամ կապույտ-կանաչ փայլ, որը երբեմն լրացվում է եզրերի երկայնքով կարմիր և վարդագույն փայլերով: Ինտենսիվ բևեռափայլը ժապավենների կամ գործվածքների ծալքերի տեսք ունի, որոնք գունաթափվելիս վերածվում են բծերի: Մի քանի հարյուր կիլոմետր բարձրությամբ շերտերը լավ են աչքի ընկնում ստորին եզրի երկայնքով՝ մութ երկնքի դիմաց: Ավրորայի վերին սահմանը կորել է երկնքում։
Մթնոլորտի այս գեղեցիկ օպտիկական երևույթները դեռևս մարդկանցից են պահում իրենց գաղտնիքները. լյումինեսցենցիայի որոշ տեսակների առաջացման մեխանիզմը, սուր բռնկումների ժամանակ ճռճռալու պատճառը, ամբողջությամբ ուսումնասիրված չէ: Սակայն բեւեռափայլերի ձեւավորման ընդհանուր պատկերն այսօր հայտնի է. Հյուսիսային և հարավային բևեռների վերևում գտնվող երկինքը զարդարված է կանաչավուն վարդագույն փայլով, երբ արևային քամու լիցքավորված մասնիկները բախվում են Երկրի վերին մթնոլորտի ատոմներին: Վերջիններս փոխազդեցության արդյունքում ստանում են հավելյալ էներգիա և այն արձակում լույսի տեսքով։
Halo
Արևը և լուսինը հաճախ հայտնվում են մեր առջև՝ շրջապատված լուսապսակ հիշեցնող փայլով: Այս լուսապսակը շատ տեսանելի օղակ է լույսի աղբյուրի շուրջ: Մթնոլորտում ամենից հաճախ այն ձևավորվում է սառույցի ամենափոքր մասնիկների պատճառով, որոնք կազմում են ցիրուսային ամպերը Երկրից բարձր: Կախված բյուրեղների ձևից և չափերից՝ փոփոխվում են երևույթի բնութագրերը։ Հաճախ լուսապսակը ստանում է ծիածանի շրջանագծի ձև՝ լույսի ճառագայթի սպեկտրի տարրալուծման արդյունքում:
Երևույթի հետաքրքիր բազմազանությունը կոչվում է պարհելիոն: Սառցե բյուրեղներում լույսի բեկման արդյունքումԱրեգակի մակարդակում առաջանում են ցերեկային լույս հիշեցնող երկու լուսավոր բծեր։ Պատմական տարեգրություններում կարելի է գտնել այս երևույթի նկարագրությունները։ Նախկինում այն հաճախ համարվում էր սարսափելի իրադարձությունների նախագուշակ։
Միրաժ
Միրաժները նույնպես օպտիկական երևույթներ են մթնոլորտում: Նրանք առաջանում են լույսի բեկման արդյունքում օդի շերտերի սահմանին, որոնք զգալիորեն տարբերվում են խտությամբ։ Գրականությունը նկարագրում է բազմաթիվ դեպքեր, երբ անապատում ճանապարհորդը տեսել է օազիսներ կամ նույնիսկ քաղաքներ ու ամրոցներ, որոնք չեն կարող մոտակայքում լինել: Ամենից հաճախ դրանք «ստորին» միրաժներ են։ Նրանք առաջանում են հարթ մակերևույթի վրա (անապատ, ասֆալտ) և ներկայացնում են երկնքի արտացոլված պատկերը, որը դիտողին թվում է ջրային մարմին:
Այսպես կոչված բարձրագույն միրաժները քիչ տարածված են: Նրանք ձևավորվում են սառը մակերեսների վրա: Բարձրագույն միրաժները ուղիղ են և շրջված, երբեմն դրանք համատեղում են երկու դիրքերը: Այս օպտիկական երեւույթների ամենահայտնի ներկայացուցիչը Ֆաթա Մորգանան է։ Սա բարդ միրաժ է, որը միավորում է միանգամից մի քանի տեսակի արտացոլումներ։ Իրական կյանքի առարկաները հայտնվում են դիտորդի առջև՝ բազմիցս արտացոլված և խառնված։
Մթնոլորտային էլեկտրաէներգիա
Մթնոլորտի էլեկտրական և օպտիկական երևույթները հաճախ նշվում են միասին, թեև դրանց առաջացման պատճառները տարբեր են։ Ամպերի բևեռացումը և կայծակի ձևավորումը կապված են տրոպոսֆերայում և իոնոսֆերայում տեղի ունեցող գործընթացների հետ: Հսկայական կայծային արտանետումները սովորաբար առաջանում են ամպրոպի ժամանակ: Կայծակն առաջանում է ամպերի ներսում և կարող է հարվածել գետնին: Նրանք կյանքին վտանգ են ներկայացնումմարդկանց, եւ դա նման երեւույթների նկատմամբ գիտական հետաքրքրության պատճառներից մեկն է։ Կայծակի որոշ հատկություններ դեռևս առեղծված են հետազոտողների համար: Այսօր գնդակի կայծակի պատճառն անհայտ է։ Ինչպես ավրորայի և միրաժի տեսության որոշ ասպեկտների դեպքում, էլեկտրական երևույթները շարունակում են հետաքրքրել գիտնականներին:
Օպտիկական երեւույթները մթնոլորտում, որոնք հակիրճ նկարագրված են հոդվածում, օրեցօր ավելի ու ավելի հասկանալի են դառնում ֆիզիկոսների համար։ Միևնույն ժամանակ, նրանք, ինչպես կայծակը, չեն դադարում զարմացնել մարդկանց իրենց գեղեցկությամբ, առեղծվածով և երբեմն էլ մեծամտությամբ։
