Светлинни явления в атмосферата

Информация - Физика

Други материали по темата Физика

Министерство на образованието на Руската федерация

Калужко държавно педагогическо училище

университет. К.Е. Циолковски

Оптични явления в атмосферата

Целта на тази курсова работа е да разгледа оптичните атмосферни явления и тяхната физическа природа. Поради ограничения обхват на работата, тя описва само няколко от тези явления, като обяснение на цвета на небето (без да се засяга времето на сутрешната и вечерната зора), дъги, ореоли, фалшиви слънца, миражи и полярни сияния. Тези явления са описани подробно в работата. По-малко детайлни са феномените на появата на слънчеви стълбове, призраците на Брокен, короните, огньовете на Св. Елмо и волята.

Втората част на работата съдържа методически аспекти относно възможностите за използване на материала, използван в средните училища.

За по-голяма яснота разработих презентация, съдържаща редки снимки на оптични атмосферни явления, които могат да се използват като приложение към съществуваща курсова работа и в допълнение към визуалните елементи, които вече се съдържат в нея.

Голям плюс на работата, според мен, е не само нейната научна насоченост, но и ясно изразена естетическа насоченост. Надявам се да се насладите на четенето на курсовата работа толкова, колкото на мен ми беше приятно да я напиша.

Въведение в оптиката

Първите идеи на древните учени за светлината са били много наивни. Смятало се, че от очите излизат специални тънки пипала и зрителни впечатления възникват, когато усещат предмети. По това време оптиката се разбира като наука за зрението. Това е точното значение на думата оптика. През Средновековието оптиката постепенно се превръща от наука за зрениетокъм науката за светлината. Това беше улеснено от изобретяването на лещите и камерата обскура. В съвремието оптиката е дял от физиката, който изучава излъчването на светлина, нейното разпространение в различни среди и взаимодействието с материята. Що се отнася до въпросите, свързани със зрението, структурата и функционирането на окото, те се откроиха в специално научно направление, наречено физиологична оптика.

Понятието "оптика" в съвременната наука има многостранно значение. Това са атмосферна оптика, и молекулярна оптика, и електронна оптика, и неутронна оптика, и нелинейна оптика, и холография, и радиооптика, и пикосекундна оптика, и адаптивна оптика, както и много други явления и методи за научно изследване, тясно свързани с оптичните явления.

Повечето от изброените видове оптика, като физическо явление, са достъпни за нашето наблюдение само при използване на специални технически устройства. Това могат да бъдат лазерни инсталации, рентгенови излъчватели, радиотелескопи, плазмени генератори и много други. Но най-достъпните и в същото време най-цветните оптични явления са атмосферните. Огромни по мащаб, те са продукт на взаимодействието на светлината и земната атмосфера.

Атмосферата на Земята като оптична система

Нашата планета е заобиколена от газова обвивка, която наричаме атмосфера. Притежавайки най-голямата плътност на земната повърхност и постепенно разредена, докато се издига, тя достига дебелина от повече от сто километра. И това не е замръзнала газова среда с хомогенни физически данни. Напротив, земната атмосфера е в постоянно движение. Под въздействието на различни фактори неговите слоеве се смесват, променят плътност, температура, прозрачност, преместват се на големи разстояния с различнискорост.

За светлинните лъчи, идващи от слънцето или други небесни тела, земната атмосфера е вид оптична система с постоянно променящи се параметри. Намирайки се на пътя им, той отразява част от светлината, разпръсква я, прекарва я през цялата дебелина на атмосферата, осигурявайки осветяване на земната повърхност, при определени условия я разлага на компоненти и огъва хода на лъчите, като по този начин причинява различни атмосферни явления. Най-необичайните цветни са залез, дъга, северно сияние, мираж, слънчево и лунно хало.

Науки, занимаващи се с изследване на светлинни явления в атмосферата

Метеорологичната оптика се занимава с изучаването на атмосферните явления, свързани с времето (феномените на цвета на небето и неговия цвят, поляризацията на небесния свод, явленията на мираж и неравномерното пречупване и отражение на светлината в атмосферата, мигането на звезди, дъга, кръгове и корони около звездите).
Астрономията изучава подробно явлението рефракция (пречупване на светлината в атмосферата).
Атмосферното електричество се занимава с изучаването на атмосферни явления от електрически произход (мълния, огньове на Свети Елмо и др.).
Атмосферната оптика изучава преобразуването на слънчевата енергия и топлинното лъчение от самата атмосфера и подлежащата й повърхност.

Феноменът на синия цвят на небето през деня зависи единствено от разсейването на светлината от тези малки частици, които постоянно са в повече от достатъчни количества в суспензия, не само в долните, но и в относително високите слоеве на атмосферата. Лорд Рейли (Rayl