Световые явления в атмосфере Челябинской области

Полярное сияние

Заключение

Список литературы

Введение

Световые явления в атмосфере Челябинской области происходят довольно часто: радуга, гало, венцы и даже было северное сияние. Петр Симон Паллас, естествоиспытатель, географ и путешественник, член Cанкт-Петербургской Академии наук /см. приложение А, Б / был руководителем Оренбургской экспедиции, организованной Академией наук. Во время исследований "челябинского периода" (8 июня 1770 -16 апреля 1771) наблюдал сильное северное сияние 6 сентября 1770 г. в небе над Челябинском. [3]

Цель работы: собрать материал о световых явлениях в атмосфере, наблюдаемых над территорией Челябинской области

Задачи:

1. Изучить световые явления: радуга, гало, венцы, полярное сияние, причину их происхождения.

2. Из литературных источников собрать материал о наиболее интересных световых явлениях в атмосфере, наблюдаемых над территорией Челябинской области.

3. Провести наблюдения световых явлениях в атмосфере над городом Челябинском.

В современное время я нашёл только один источник литературы, где собрана информация в качестве перечисления, в каком году в Челябинской области наблюдались данные явления /В.Калишев. У природы нет плохой погоды. Челябинск, издательство ЧП «А.Рейх»,1998./ Я решил более детально рассмотреть данные явления /причины их происхождения/, дополнить собственными наблюдениями, народными приметами. Составить текст для школьного курса краеведения 6 класса.

Методы исследования: работа с литературными источниками, Интернет-ресурсами, анализ.

Работа актуальна. Я собираю материал о световых явлениях в атмосфере, наблюдаемых над территорией Челябинской области, т.к. в учебниках географии такой информации нет, и даже в новом курсе краеведения 6-9 касса эти вопросы просто не рассматриваются. Материал имеет большую ценность в качестве дополнения в курс краеведения 6 класса, для уроков физики.

Радуга

В религиозных представлениях народов древности радуге приписывалась роль моста между землей и небом. В греко-римской мифологии известна даже особая богиня радуги - Ирида. Греческие ученые Анаксимен и Анаксагор считали, что радуга возникает за счет отражения Солнца в темном облаке. Аристотель изложил представления о радуге в специальном разделе своей «Метеорологии». Он считал, что радуга возникает благодаря отражению света, но не просто от всего облака, а от его капель.

В 1637 году французский философ и ученый Декарт дал математическую теорию радуги, основанную на преломлении света.

Точную теорию радуги на основе представлений о дифракции* света дал в 1836 году английский астроном Д. Эри. * Дифракция - отклонение световых волн в область геометрической тени при прохождении их через узкие отверстия или вблизи небольших препятствий (размеры отверстий и препятствий должны быть сравнимы с длиной волны).

Радуга - это оптическое явление, возникающее в атмосфере и имеющее вид разноцветной дуги на небесном своде. /см. приложение В/ Наблюдается она в тех случаях, когда солнечные лучи освещают завесу дождя, расположенную на противоположной Солнцу стороне неба. Центр дуги радуги находится в направлении прямой, проходящей через солнечный диск (хотя бы и скрытый от наблюдения тучами) и глаз наблюдателя, т.е. в точке, противоположной Солнцу.

Наблюдатель иногда может одновременно увидеть несколько радуг - главную, побочную и вторичные. При наблюдении с высокой горы или с самолета радуга может иметь вид полной окружности. Интересно расположение цветов в радуге. Оно всегда постоянно. Красный цвет главной радуги расположен на ее верхнем крае, фиолетовый - на нижнем. Между этими крайними цветами следуют друг за другом остальные цвета в такой же последовательности, как в солнечном спектре. Над главной радугой располагается побочная с чередованием цветов, обратным главной. При искусственном воспроизведении явления в лаборатории удавалось получать до 19 радуг. Над водоемом могут наблюдаться дополнительные радуги. Для одной из них источником света является Солнце, для другой - его отражение от водной поверхности. В этих условиях могут встречаться и радуги, расположенные «вверх ногами».

Ночью при лунном освещении и туманной погоде в горах и на берегах морей можно наблюдать белую радугу. Если радуга образована действием лунного света на капли дождя, то она выглядит белой. Радуга наблюдается не только на пелене дождя. Ее можно увидеть на каплях воды у водопадов, фонтанов и в морском прибое. При этом в качестве источника света могут служить не только Солнце и Луна, но и прожектор. [2]

В книге «У природы нет плохой погоды» говорится, что двойная радуга- -это довольно редкое явление, и оно наблюдалось 28 июля 1968 г. над городом Челябинском.

Но я сам лично наблюдал двойную радугу над озером Смолино в мае 2007 года, которую вы видите на фотографии/см. приложение Г/, летом 2009 года видел двойную радугу повторно.

Летом я проводил опыты по получению искусственной радуги. В саду, при помощи распрыскивания капель воды из ведра с водой из пуливизатора, я наблюдал это удивительное явление.

Венцы

Кроме радуги, в атмосфере наблюдается еще несколько дифракционных явлений. Среди них чаще можно видеть венцы. Венцами называются цветные кольца, непосредственно прилегающие к небесным светилам (Солнцу, Луне, планете).

Венцы наблюдаются в тех случаях, когда источник света перекрывается тонким слоем водяного или ледяного облака. Лучше они образуются на облаке, состоящем из частиц примерно одинакового размера. В водяных облаках с каплями разнообразных размеров венцы не имеют полного развития и обычно сводятся к одному ореолу.

С увеличением размеров капель венцы уменьшаются в размерах и при достаточно больших каплях исчезают совсем. Такая эволюция венцов указывает на ухудшение погоды. На ледяных облаках с большим количеством примерно одинаковых по размерам кристаллов венцы имеют чистые насыщенные цвета и достигают наиболее полного развития. Красивую картину венцов дают перистые облака. На облаках нижнего яруса венцы чаще состоят из одного ореола, причем, если плотность капель в различных направлениях неодинакова, они могут иметь и несимметричный вид. [2]

Гало

В романе писателя Костылева «Иван Грозный» есть такое место. [2]:

«Дрожащей рукой царь Иван отодвинул занавес. Испуганными глазами взглянул на небо. Лицо его перекосилось от ужаса: на небе, в темной вышине, застыло крестообразное небесное знамение… и вдруг, зашатавшись от слабости… прошептал: - Вот знамение моей смерти. Вот оно…»

Описание этого интересного явления природы довольно часто встречается в старинных русских летописях. Суеверные люди видели в этом явлении религиозный смысл. На небе появляются кресты, светящиеся столбы, круги, дуги, ложные солнца и их различные сочетания. В науке они называются гало.

В энциклопедии Кирилла и Мефодия [6] даётся следующее определение гало: «Гало (от греч. halos -- круг, диск), светлые круги, дуги, столбы, пятна, наблюдаемые вокруг или вблизи дисков Солнца и Луны. Вызываются преломлением и отражением света ледяными кристаллами, взвешенными в воздухе» /см. приложение Д/.

Сложное и редкое по своей форме гало наблюдали весной 1928 года Смоленской области - на небе было видно несколько светящихся дуг, как огненные мечи, висящие в небе. Как же могут получаться такие необыкновенные изображения в воздухе? Каковы причины этого интересного природного явления? Изучая появление гало на небе, ученые уже давно заметили, что они бывают тогда, когда Солнце затянуто белой, блестящей дымкой - тонкой пеленой высоких перистых и перисто-слоистых облаков. Такие облака формируются на высоте 6-10 км над землей и состоят из мельчайших кристалликов льда, которые имеют чаще всего форму шестигранных столбиков или пластинок. Ледяные кристаллики, подобно призме, преломляют солнечные лучи. При этом от некоторых кристалликов отраженные лучи могут попадать в наши глаза. Тогда мы и наблюдаем различные формы гало.

А не приходилось ли вам видеть светлый радужный круг, окружающий Солнце? Это тоже одна из форм гало. Установлено, что это гало образуется в тех случаях, когда в воздухе находится много шестигранных ледяных кристалликов, преломляющих солнечные лучи, подобно стеклянной призме. Большинство таких преломленных лучей мы не видим, они рассеиваются в воздухе. Но от некоторых кристалликов в наши глаза попадают и направленные лучи. Такие кристаллики располагаются на небе по окружности вокруг Солнца. Все они кажутся нам освещенными, и в этом месте мы видим светлый круг, слегка окрашенный в радужные тона.
Не всегда мы ту или иную форум гало полностью. Например, зимой, при больших морозах, по обе стороны Солнца появляются два световых пятна. Это части гало-круга. В других случаях бывает видна только верхняя часть такого круга - над Солнцем. В прошлом ее нередко принимали за светящуюся корону. Так же бывает и с горизонтальным кругом, проходящим через Солнце. Чаще всего видна только та его часть, которая примыкает к Солнцу; тогда мы наблюдаем на небе как бы два светлых хвоста, тянущихся вправо и влево от Солнца.

Как возникают в воздухе светящиеся кресты. От Солнца, которое находится низко над горизонтом или ушло за горизонт, тянется вверх длинный светящийся столб. Этот столб пересекается с видимой над Солнцем частью гало-круга, и в небе возникает большой светящийся крест.

Могут появляться также два креста. Это бывает тогда, когда на небе видны вертикальные части гало-круга и части горизонтального круга, примыкающие к Солнцу; пересекаясь, они дают два креста по обе стороны от Солнца.

В других случаях здесь вместо крестов видны лишь светящиеся пятна, по своим размерам близкие к Солнцу. Их называют ложными солнцами. Обычно этот вид гало наблюдается, когда Солнце стоит невысоко над горизонтом. Специально проведенные опыты показывают, что в образовании ложных солнц также участвуют шестигранные кристаллики, которые плавают в воздухе не беспорядочно, а так, что их оси располагаются преимущественно вертикально. [5,2]

Гало в Челябинской области

В книге «У природы нет плохой погоды» говорится, что солнечное гало в виде трёх солнц наблюдалось в Челябинске 28 января 1952 г., 22 ноября 1957 г., 6 декабря 1959 г. в 13 ч. 30 м.

По наблюдениям учёных в России гало бывает не более девяти дней в году, максимум дней в январе, феврале и марте.

Лунное гало в виде трёх лун наблюдалось 10 апреля 1960 г. , июне 1965, ноябре 1968 года. [4]

Как возникают полярные сияния