Світлові явища в атмосфері - це

Світлові явища в атмосфері

Колір неба і його забарвлення при ранкової та вечірньої зорі. Явище блакитного забарвлення неба протягом дня, як це передбачено у статті про небі (див.), Залежить виключно від розсіювання світла тими дрібними частинками, які постійно перебувають в більш ніж достатній кількості в підвішеному стані не тільки в нижніх, але і в порівняно навіть високих шарах атмосфери. Лордом Рейлеем (Rayleigh) теоретично було доведено, що при досить малих розмірах такі частинки мають властивість відбивати виключно тільки промені короткої довжини хвилі, т. Е. Промені блакитні, сині, фіолетові. Безпосередні спостереження це цілком підтверджують. Чим більше таких частинок в повітрі, тим яскравіше здається нам його блакитне забарвлення; чим далі віддаляємося ми по небесному склепіння від світила, службовця джерелом світла, тим більше, отже, відображень від частинок зазнає дійшов до нас промінь і тим синє здасться нам небесне склепіння. Навпаки, чим далі віддаляємося ми від земної поверхні, тим менше зважених часток зустрічають в атмосфері доходять до нас промені і тим темніше здається нам небо; при підйомах на дуже високі гори, при високих польотах на повітряних кулях спостерігачі бачать майже зовсім чорне іебо. Інший представляєтьсяспостерігачеві забарвлення небесного зводу поблизу світила, так само як і забарвлення останнього. Відображаючи промені короткої довжини хвилі, частинки, зважені в повітрі, стаючи на шляху С. променів, пропустять інші кольори спектра, а тому здадуться нам пофарбованими в кольори, додаткові до відбитим, т. Е. В оранжево-червоний колір. До цього частково додасться ще пряме поглинання світла - саме променів хвиль короткої довжини - водяними частинками, плаваючими в атмосфері, а також явища дифракції світла поблизу самого його джерела. Тому як саме світило, що випускає дійшли до нас С. промені, так і небесне склепіння поблизу нього завжди здаються нам жовтувато-помаранчевими. Якщо взагалі ми не бачимо різко цієї забарвлення неба поблизу світила, то тільки тому, що яскравість світила, засліплюючи нас, заважає нам бачити слабкі промені, які виходять в його сусідстві від небесного зводу. Коли ж світило в годинник сходу або заходу посилає нам, перебуваючи поблизу горизонту, свої промені через величезну товщу атмосфери, забарвлення і самого світила, і небосхилу поблизу нього ясно робиться жовтої, оранжево-червоною, навіть і багряно-червоною: нижні шари атмосфери, через які повинні пройти при цьому промені, містять тим більше зважених часток, чим ближче до поверхні землі ствелется світловий промінь. Тому ж при морозах, коли повітря переповнене плаваючими в ньому крапельками туману, забарвлення світила і небосхилу навколо нього є дуже яскравою, - особливо, якщо умови, напр. у великих містах, де повітря містить масу пилу і кіптяви, сприяють появі туману. Явища забарвлення неба в блакитний колір спостерігаються тільки при досить малих розмірах відображають промені частинок; як тільки розміри цих останніх перейдуть певний межа, що відображаються ними промені будуть містити і промені інших довжин хвиль; - блакитне забарвлення неба в цих випадках починає переходити в білястий; а при достатній кількості порівняно великих частинок небо може прийняти абсолютно білий колір, як це спостерігається, напр. при утворенні великих скупчень дрібних крижаних кристалів і голочок, які спостерігаються нами у вигляді розтягнутих покривів купчасто-дощових хмар хмар.

Кола біля Сонця і Місяця. Під назвою кіл близько світил або гало (halos) відомий клас оптичних атмосферних явищ, зобов'язаний своїм походженням відображенню і заломлення світла в льодяних кристалах, що утворюють перисто-шаруваті хмари. З'являючись в повітрі при замерзанні водяних крапельок, крижані кристали приймають зазвичай одну з трьох форм шестисторонніх правильних призм: призми, в яких довжина дуже велика в порівнянні з їх перетином; це (фіг. А на рис. 1) - всім відомі крижані голочки, в морозні зимові дні масами майорить в самих нижніх шарах атмосфери. Падаючи вільно в повітрі, такі голочки розташовуються довгою віссю вертикально.

В іншого роду призмах висота дуже мала порівняно з січнем; тоді виходять шестисторонні плоскі таблички (фіг. У на рис. 1). Іноді, нарешті, крижані кристали приймають форму призми, перетин якої є шестипроменеву зірку (ф. У на рис. 1). Падаючи на крижані кристали, промінь світла, в залежності від виду кристала і його положення щодо променя, може прямо або пройти через нього без заломлення, або промені повинні зазнати в них не тільки переломлення, але і цілий ряд повних внутрішніх відображень. Так як дві суміжні грані подібного кристала утворюють кут в 120 °, то довільно падаючий на одну з них промінь світла взагалі не може вийти через сусідню грань, що не зазнавши повного внутрішнього відображення; для того, щоб він вийшов, необхідно, щоб при показнику заломлення 1,31 (для льоду) призма мала заломлює кут не більше 90 ° 31 '. Через дві несуміжні межі промінь світла пройти може, так як вони складають між собою кути в 60 °, але при цьому повинен зазнати переломлення і розкладання на кольори. Нарешті, зустрічаючи ребро призми, утворене перетином підстави з бічними гранями під кутом в 90 °, промінь пройде через кристал після заломлення. Прикладений малюнок схематично зображує найбільш часто спостерігаються явища. Насправді дуже рідко, звичайно, вдається спостерігати явище, всі частини якого були б однаково яскраві і чітко видно: звичайно то та, то інша його частина розвинена яскравіше і більш характерна, інші або спостерігаються досить слабо, або навіть відсутні.

Звичайний коло або мале гало - це блискучий коло (А на рис. 2), що оточує свтіло S. його радіус - близько 22 °; він забарвлений в червоний колір з внутрішньої сторони, потім слабо помітний жовтий, далі колір переходить в білий і поступово зливається з загальним білими тоном неба. Простір усередині кола здається порівняно темним; внутрішня межа кола різко окреслена. Коло цей утворюється заломленням світла в льодяних голках, що носяться у всіляких положеннях в повітрі. Кут найменшого відхилення променів у крижаній призмі - приблизно 22 °, тому всі промені, що пройшли крізь кристалики, повинні здатися спостерігачеві відхиленими від джерела світла принаймні на 22 °; звідси - темрява внутрішнього простору. Червоний колір, як найменш переломлюваний, здасться і найменш відхиленим від світила; за ним йде жовтий; інші промені, змішуючись між собою, дадуть враження білого кольору. Велике коло. або велике гало (В на рис. 2) - подібний малому коло з радіусом близько 46 °, зобов'язаний своїм походженням заломлення світла в льодяних голках, звернених до світила кутами в 90 °; коло цей звичайно блідіше малого, але кольори в ньому розділені різкіше. Паргеліческій коло - горизонтальна смуга (CSC 'на рис. 2), що проходить через світило, зобов'язана своїм походженням відображенню світла від граней повільно падаючих крижаних кристалів, причому межі ці спрямовані вертикально. Перетинаючись з малим гало, коло цей утворює яскраві, пофарбовані плями (РР '), - так звані паргелій. У точках QQ 'на відстані 44 ° від світила іноді спостерігаються подібні ж, але більш слабкі плями, це - вторинні паргелій. Дотичні дуги виходять від заломлення світла, який входить в кристали через одну з підстав, а виходить через одну з граней. Розрізняють околозенітная дугу (DED) дотичну до великого гало зверху і звернену увігнутістю до зеніту; якщо світило досить високо, вдається іноді спостерігати відповідну дугу і знизу великого гало. Якщо до призмам виду А (на рис. 1) домішуються ще й шестикутні зірочки виду В (на рис. 1), то явище ускладнюється багаторазовими відображеннями і заломлення всередині цих останніх кристаликів. У цьому випадку на паргеліческом колі з'являються, понад зазначених вище, ще світлі забарвлені плями, віддалені від Сонця на 120 ° по дузі кола; це - парантеліі. або помилкові сонця. Якщо кристали, падаючи в повітрі отримують завдяки його опору коливальні рухи, то внаслідок відображення від них світла з'являється С. стовп, що проходить через Сонце. Присутність плоских шестигранних крижаних табличок (форма В на рис. 1) дає початок дотичним дуг до малого гало (верхня - MNM 'і нижня TUT' на рис. 2), внутрішнього еліптичному гало (KNK'U) і бічним дотичним дуг (GH і G'H '); нарешті, на паргеліческом колі може з'явитися слабке світла пляма, віддалене на 180 ° від Сонця - Антела.

Для більш детального ознайомлення з оптичними явищами в атмосфері см. Verdet, "Oeuvres compl." (Т. I); Mascart, "Traité d'Optique" (т. III); Хвольсон, "Курс фізики" (II, Харків. 1898); Angot, "Traité de Météorologie" (1899); Flammarion, "L'Atmosphère"; Klessiing, "Untersuchungen über Däminerungserscheinungen etc" (Гамбург і Лпц. 1888).

Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза і І.А. Ефрона. - К Брокгауз-Ефрон. 1890-1907.