Мистерия със зелена светлина
Добре дошли в СВЯТ НА МИСТЕРИИ, ОПТИЧЕСКИ ИЛЮЗИИ И ИНТЕЛЕКТУАЛНИ РАЗВЛЕЧЕНИЯ Трябва ли да вярвате на всичко, което виждате? Възможно ли е да се види това, което никой не е виждал? Вярно ли е, че неподвижните обекти могат да се движат? Защо възрастните и децата виждат един и същ обект по различен начин? На този сайт ще намерите отговори на тези и много други въпроси.
Здравейте! Искаш ли да станеш един от нас? Решете Ако вече сте един от нас, тогава входът е тук.
„Венецуела“ на испански означава „малката Венеция“.
Мистерия със зелена светлина
Мнозина са чували за съществуването или сами са наблюдавали феномена на зеления лъч, който се появява при залез слънце: след като основната част от неговия диск попадне под хоризонта, цветът на изчезващия ръб последователно се променя от оранжево-жълт до зелен (и понякога син). Процесът продължава по-малко от секунда (0,3-0,5 s). Феноменът се обяснява с факта, че поради пречупването последните видими слънчеви лъчи в земната атмосфера са зелената и синята част от спектъра, за които ефектът на пречупване е по-силен.
По-долу ще говорим за друго явление, което има подобно име - проблясък на зелен лъч. Светкавица на зелен лъч под формата на хоризонтално удължена зона на сияние се появява веднага след залез слънце, отличава се с висока яркост и характерен изумруденозелен цвят. Областта на сияние е откъсната от ръба на слънчевия диск и има по-голяма степен от последната гърбица на Слънцето, която се виждаше преди.
Явлението е с продължителност над 2-3 секунди, като достига до 10 секунди. Обикновено се наблюдава от палубата на кораб над морския хоризонт, но се наблюдава и от сушата, дори и в планината. Знаейки предварително момента и азимута на изгрева,невероятна светкавица от изумруден цвят може да се види не само след залез, но и точно преди изгрев. Продължителността на светкавицата е толкова голяма, че дори има достатъчно време за снимане. B Sky and Telescope, (февруари 1992 г., стр. 200) B. E. Schaefer съобщава, че от върха на планината Cerro Tololo в Чили той е наблюдавал чудесен проблясък на зелен лъч в продължение на 14 секунди. В Хавай двойката А. и М. Мейнелови наблюдават проблясък на зелен лъч, въпреки силното зачервяване на залязващото слънце. Такива специални случаи, според Б. Е. Шефер, не могат да бъдат обяснени по никакъв начин в рамките на идеите за ефекта на обикновен зелен лъч. От друга страна, мистериозният феномен на светкавицата със зелени лъчи все още не е получил никакво обяснение.
Основни характеристики на явлението
Преди да започнем да говорим за конкретна оптична схема, нека обобщим основните характеристики на наблюдаваното явление.
1) Ефектът се наблюдава в тропиците. [Забележка Въпреки че снимката по-горе очевидно не е в полза на това твърдение.]
2) Линията на наблюдение минава близо до посоката на хоризонта на мястото, където Слънцето е изчезнало при залез или трябва да изгрее при изгрев. Следователно областта на сиянието на факела вертикално е малко встрани от ръба на слънчевия диск. Като се има предвид, че продължителността на светкавицата на зеления лъч надвишава 2–3 s, може да се изчисли, че областта на светене се простира на повече от 1–1,5 дъгови минути над ръба на слънчевия диск.
3) Изображението е размазано, сякаш не е на фокус, а освен това е разтегнато хоризонтално. Хоризонталната дължина на областта на светене е с порядък по-голяма от вертикалния размер.
4) Продължителността на сиянието на светкавицата се увеличава с увеличаване на височината на наблюдение.
5) Цвят на блясък - изумрудено зелено.
Обикновено, когато се търси механизъм за образуване на феномена светкавица на зелени лъчи, не се разглежда целиятсъвкупността от тези факти и много от тях станаха известни едва наскоро.
Фиг. 1Преминаването на лъч светлина от Слънцето през атмосферата до наблюдателя А. В зона 1 пунктираната линия показва облак от частици, разположен в слоя на определена височина. В област 2 светлинният лъч изпитва пълно вътрешно отражение.
Начини за обяснение на феномена на проблясък на зелен лъч
В природата е известно явление, което донякъде напомня на разглежданото. При наличието на скреж в атмосферата, често се наблюдава образуването на цветни пръстени или корони около Слънцето или Луната. Интензивността на сиянието е висока, тъй като слънчевите ръбове се наблюдават на фона на дневното небе. За разлика от ореола, който се наблюдава по-често, но не изглежда като отделни дъгови пръстени, а е разширена област с белезникаво сияние (защото е размазан набор от джанти с различни размери), чистите джанти се образуват от дифракцията на светлината върху частици, които имат приблизително еднакъв размер. Тъй като наблюдаваният ъгъл на дифракция е 0,5-5°, може да се оцени, че размерът на тези частици е в диапазона от 10-100 микрона. Ако при наличието на корона, например, Слънцето залязва под хоризонта, то при определени условия част от короната над хоризонта може да се вижда известно време. Ситуацията е подобна на тази, при която част от дъгата се вижда, въпреки че Слънцето може да бъде скрито от облак за наблюдателя.
В природата е известно явление, което донякъде напомня на разглежданото. При наличието на скреж в атмосферата, често се наблюдава образуването на цветни пръстени или корони около Слънцето или Луната. Интензивността на сиянието е висока, тъй като слънчевите ръбове се наблюдават на фона на дневното небе. За разлика от ореола, който се наблюдава по-често, но не прилича на отделни дъгови пръстени, а е такъвразширена зона с белезникаво сияние (тъй като това е размазан набор от джанти с различни размери), чистите джанти се образуват от дифракцията на светлината върху частици с приблизително еднакъв размер. Тъй като наблюдаваният ъгъл на дифракция е 0,5-5°, може да се оцени, че размерът на тези частици е в диапазона от 10-100 микрона. Ако при наличието на корона, например, Слънцето залязва под хоризонта, то при определени условия част от короната над хоризонта може да се вижда известно време. Ситуацията е подобна на тази, при която част от дъгата се вижда, въпреки че Слънцето може да бъде скрито от облак за наблюдателя.
По аналогия с това може да си представим геометрична схема за формиране на явлението дифракция на слънчевата светлина върху облак от частици със същия размер, разположен над земната повърхност (област 1 на фиг. 1). Сиянието ще се наблюдава след като Слънцето залезе под хоризонта. С подходящ избор на размери на частиците е възможно да се удовлетворят редица характеристики на феномена зелена светкавица, изброени по-горе. Най-голямата трудност тук е обяснението на продължителността на светкавицата и нейния изумруденозелен цвят.
Въпреки това, в допълнение към разглеждането на ефектите от взаимодействието на слънчевите лъчи с атмосферата на големи височини (област 1 на фиг. 1), може да има алтернативен подход, когато ефектите се разглеждат, напротив, в най-ниската точка на траекторията на лъча (област 2 на фиг. 1).
Наблюденията на проблясъци на зелени лъчи са впечатляващи и много астрономи и физици са се опитвали да обяснят това явление. Колко сериозно се е занимавал с този проблем известният експериментатор Робърт Ууд може да се прочете в неговата Физическа оптика, където е описан специален лабораторен експеримент. Със слоеста смес от три подходящи течности в кювета поради пречупванеимаше отклонение на светлинния лъч от хоризонталата, като по протежение на лъча имаше отклонение и нагоре, и надолу само с един метър. Именно този ефект на своеобразен мираж на частта от Слънцето, залязваща зад хоризонта, може да се вземе като основа за обяснение на светкавицата на зеления лъч.
В земната атмосфера често се развиват условия, които причиняват силно пречупване на светлинните лъчи и дори пълното им вътрешно отражение от градиенти или стратифицирани слоеве на плътност и температура в атмосферата. Най-известните сред тях са ефектите от отблясъците над гореща магистрала, както и феноменът на мираж.
Други явления могат да възникнат и в долната част на пътя на лъча (област 2 на фиг. 1). Например в IZMIRAN д-р Sci. А. В. Попов предложи да се разгледа следната схема. Когато лъч слънчева светлина преминава близо до морската повърхност, пречупването на светлината може да възникне при върховете на най-високите вълни, работещи като оптични призми. Тази хипотеза би могла да обясни зеления цвят на лъча в резултат на преминаването му през значителна дебелина на морска вода, която, както е известно, има минимум на поглъщане в зелената област на спектъра. Конкретно изчисляване на пътя на лъчите по тази схема все още не е извършено.
1) Разделяне на моментите на наблюдение на самото Слънце и лъчите,преживяно пълно вътрешно отражение, в случая е очевидно. Нека да определим количествено времевото изместване между тях, както и зависимостта на продължителността на явлението от височината на наблюдение h. Известно е, че колкото по-висока е точката за наблюдение над морското равнище, толкова по-далеч от нея е зоната на хоризонта. В този случай зоната на хоризонта е доста разширена, въпреки че за наблюдателя хоризонтът изглежда като ръб на някакъв екран. Разстоянието до него, както знаете, с добро приближение се увеличава пропорционално и колкото по-далеч е, толкова по-естествено е по-голям размерът му при равни други условия и толкова по-дълго за наблюдателя е осветен от лъчите на залязващото слънце. Височината на горната палуба на голям кораб е 2-3 пъти по-голяма от долната, така че трябва да се очаква, че в тези два случая продължителността на наблюдение на явлението се различава с 1,4-1,7 пъти. Когато се наблюдава от планини с височина 3-4 хиляди метра, продължителността на светкавицата се увеличава с коефициент 10-20 (което е наблюдавано от B.E. Shefer).
2) Пространствено разделение на Слънцето и областта на светимост. С увеличаване на височината на точката на наблюдение се увеличава не само продължителността на светкавицата на зеления лъч, но и ъгловото разстояние на областта на блясък от ръба на слънчевия диск, което също е пропорционално на .
3) Ефект на сферично огледало. Точките на светене на разглежданото изригване от нехомогенно стратифицираната атмосфера са разположени на повърхността на сферата - коаксиалната повърхност на океана. Почти успореден лъч от осветяващи го лъчи, идващи от малка част от слънчевия диск, все още може да осветява зоната на отблясъците до момента на пълно залезване. Отразявайки се от това сферично огледало, той образува въображаем образ на ръба на Слънцето, тоест мираж. Затова ни изглежда размазан. Поради наклоненото падане на лъчите се получава ефектът на астигматизъм, което води до разфокусиране и разтяганеизображения хоризонтално. Това е в съответствие с наблюдаваните факти, отбелязани по-горе.
4) Зависимост от дължината на вълната. Ясно е, че сферичното огледало, разгледано по-горе, е добре позната идеализация. Поради колебанията в нехомогенността на атмосферата, влиянието на вятъра, неравномерната структура на температурата на океана и др., Огледалото не е непрекъсната повърхност и елементите му са разположени в определена височинна област. Точката на наблюдение се намира на разстояние много по-голямо от размера на нееднородностите. При тези условия трябва да се вземе предвид ефектът на разсейване на светлината от нехомогенности. Известно е, че качествено, както при наклонено отразяване на светлинни лъчи от матова повърхност, при тези условия интензитетът на разсеяната светлина е пропорционален на . В случай на молекулярно разсеяна слънчева светлина върху нееднородностите на атмосферата се установява, че a=4 и в резултат на това цветът на небето става син. При по-ниска стойност цветът на разсеяната слънчева светлина съответства на по-малко изместване към късовълновата част на спектъра и може да стане зелен (дори изумрудено зелен). Това заключение изисква експериментална проверка.
По този начин, чрез приемане на схемата за пълно отражение на слънчевата светлина върху отрицателния градиент на атмосферния индекс на пречупване в точката на видимия хоризонт, може да се опита да обясни съвкупността от наблюдаваните факти на светкавицата на зеления лъч като ефект на вид мираж на залязващата част на слънчевия диск. Идеята, която развиваме за светкавицата на зеления лъч и неговия механизъм е извън традиционните подходи. Предполагаемото обяснение на съвкупността от наблюдаваните ефекти дава възможност да се организира и планира изследването на явлението в качествено нова посока, да се проведат различни експерименти и наблюдения за уточняване и проверка на ефектите. Убедителните аргументи биха моглидават спектрални наблюдения на зелената светкавица.