Zjawiska optyczne

Zjawisko Brockenu



Zjawisko Brockenu jest

zjawiskiem świetlnym

rzadko występującym w

atmosferze ziemskiej.

Powstaje w górach, przy

niskim położeniu Słońca

nad horyzontem, gdy

powiększony do

nadnaturalnej wielkości

cień obserwatora pojawia

się na rozpostartych wprost

przed nim, albo niżej od

niego chmurach

warstwowych, zalegających

w dolinach.



Zjawisko nazywane

"widmem Brockenu" po raz

pierwszy opisał Johann

Esaias Silberschlag w

1780 r. Nazwa zjawiska

pochodzi od szczytu

Brocken w górach Harz,

gdzie było ono

obserwowane.

Słup światła



Pionowe słupy świetlne

przechodzą przez tarczę

Słońca lub Księżyca i

obserwowane powyżej i

poniżej tych ciał

niebieskich, oraz

bezbarwny poziomy krąg

przysłoneczny, położony

na tej samej wysokości

kątowej co Słońce.



W bezwietrzny mroźmy

poranek można czasami

zobaczyć, jak nad

Słońcem widać w

powietrzu igły

połyskujące w jego

promieniach oraz słupy

świetlne. Słupy świetlne

bywają także czasami

widoczne podczas

bezwietrznej, mroźnej

pogody nad latarniami.

Słup światła



Aby można było

zaobserwować to

zjawisko musi w

powietrzu znajdować

się obłok kryształków

lodu, których ścianki

znajdują się w

poziomie. Wtedy

promienie odbijają się

od nich, jednak nie

widać słupów. Aby

były one widoczne,

płytki muszą być lekko

odchylone od linii

horyzontu. Wtedy

następuje załamanie

promieni słonecznych

Iryzacja



Iryzacja to układy barw

przeważnie zielonych i

różowych, często o

odcieniach pastelowych,

obserwowane na chmurach,

niekiedy pomieszane,

niekiedy zaś w postaci smug

prawie równoległych do

brzegów chmur. Barwy

iryzacji są często błyszczące i

przypominają barwy masy

perłowej.



Obłoki iryzujące są rzadkim

zjawiskiem. Były one

obserwowane głównie w

Szkocji i Skandynawii, ale

również donoszono o ich

pojawianiu się we Francji i na

Alasce. Pomiary wykazały, że

obłoki iryzujące obserwowane

nad południową Norwegią

występowały na

wysokościach od 21 do 30

km.

Wieniec



Wieniec – to zjawisko

zachodzi wówczas, gdy

Słońce lub Księżyc są

przesłonięte cienką,

półprzeźroczystą warstwą

chmury lub mgły, zwykle

ma postać barwnej

poświaty (aureoli) wokół

tarczy Słońca lub Księżyca,

niebieskiej od strony

wewnętrznej, czerwonej na

zewnątrz.



Często poświata jest

otoczona słabo

zabarwionymi,

koncentrycznymi kręgami

o tym samym układzie

barw, niekiedy pojawiają

się tylko pierścienie, a

poświata nie występuje.

Wieńce powstają wskutek

dyfrakcji światła w

warstwie chmury lub mgły.



Gloria podobna jest do wieńca, jednak powstaje

nie dookoła Słońca lub Księżyca, lecz dookoła

punktu, położonego po stronie przeciwnej

względem tarczy ciała niebieskiego. Zjawisko to

występuje na chmurach, położonych na wprost

przed obserwatorem, albo niżej od niego, tj. w

górach lub przy obserwacjach z samolotu. Na te

same chmury pada cień obserwatora i wówczas

wydaje się, że gloria otacza cień jego głowy.



Gloria powstaje wskutek ugięcia się światła,

uprzednio odbitego od kropelek chmur, tak że

powraca ono od chmur w tym samym kierunku,

w jakim na nie padało. Uwaga. Jeśli chmura lub

mgła są dość blisko obserwatora, jego cień

wydaje się bardzo duży; nazywa się to wówczas

zjawiskiem Brockena, niezależnie od tego czy

jest otoczony, czy też nie jest otoczony barwną

glorią.



Tęcza jest to zjawisko optyczne i

meteorologiczne występujące w postaci

charakterystycznego wielobarwnego łuku,

widocznego gdy Słońce oświetla krople wody w

ziemskiej atmosferze. Tęcza powstaje w wyniku

rozszczepienia światła załamującego się i

odbijającego się wewnątrz kropli wody (np.

deszczu) o kształcie zbliżonym do kulistego.



Rozszczepienie światła jest wynikiem zjawiska

dyspersji, powodującego różnice w kącie

załamania światła o różnej długości fali przy

przejściu z powietrza do wody i z wody do

powietrza.



Pomimo faktu, że w tęczy występuje niemal

ciągłe widmo kolorów, tradycyjnie uznaje się, że

kolorami tęczy są: czerwony (na zewnątrz łuku),

pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo

i fioletowy (wewnątrz łuku).



Czasami można

zaobserwować drugą

(wtórną) mniej jasną tęczę,

znajdującą się na zewnątrz

tęczy właściwej. Tęcza

wtórna tworzy łuk o kącie

widzenia 50-53° i powstaje

w wyniku dwukrotnego

odbicia światła wewnątrz

kropli wody. Ponieważ

odbicie zachodzi

dwukrotnie, a różnice w

kącie rozproszenia światła w

zależności od miejsca

padania światła na kroplę

są większe, tęcza wtórna

jest mniej intensywna i

szersza od tęczy pierwotnej.



Trzecia (potrójna) tęcza może być
zaobserwowana, jeśli spełnione są
odpowiednie warunki takie jak optymalny kąt
i intensywność padania promieni
słonecznych, dobra widoczność itp. W
niektórych przypadkach możliwe jest również
występowanie tęczy poczwórnych, w których
najbardziej zewnętrzny łuk jest niejednolity, a
kolory ułożone w specyficzny, "pulsacyjny"
sposób. Co ciekawe, tęcze tego typu
występują po tej samej stronie nieba co
Słońce, co czyni je trudnymi do dostrzeżenia
z uwagi na intensywność światła samego
Słońca.

Tęcza wielokrotna



Czasami występują przepiękne zjawiska
tęczowe składające się z szeregu mniej
widocznych łuków znajdujących się
wewnątrz tęczy właściwej, a bardzo
rzadko również i na zewnątrz łuku tęczy
wtórnej. W łukach tych kolory są położone
blisko siebie, tak że trudno w nich
rozróżnić pełną gamę kolorów tęczy. Tęcze
takie noszą nazwę wielokrotnych, a ich
występowanie nie jest możliwe do
wytłumaczenia przy użyciu optyki
geometrycznej układu optycznego jakim
jest kropla wody.



Tęcze takie tworzą się w wyniku
interferencji promieni światła załamanych
pod mniejszym kątem, bo padły bliżej
środka kropli, oraz promieni z maksimum,
które uległy dyfrakcji (teoria Airy'ego).
Gdy te dwa promienie po wyjściu z kropli
będą w fazie fali, wzajemnie wzmocnią się
(powstaną jaśniejsze kręgi), gdy fale będą
miały przeciwne fazy, wytłumią się (kręgi
ciemniejsze). Warunki fazowe zależą od
długości fali, dlatego kręgi są kolorowe.

Halo



Halo powstaje na skutek

załamania światła w

chmurze zawierającej

kryształki lodu.

Występuje, jako barwny,

biały lub w przeważającej

części biały, świetlisty

pierścień, w którego

środku znajduje się tarcza

Słońca lub Księżyca.



zwykle słabo widoczne

zabarwienie czerwone od

wewnątrz i w rzadkich

przypadkach fioletowe na

zewnątrz. Część nieba

wewnątrz kręgu jest

wyraźnie ciemniejsza niż

na zewnątrz.

Miraż na pustyni



Miraż, fatamorgana –

zjawisko powstania

pozornego obrazu

odległego przedmiotu w

wyniku różnych

współczynników załamania

światła w warstwach

powietrza o różnej

temperaturze, a co za tym

idzie, gęstości. Początkowo

fatamorganą nazywano

miraże pojawiające się w

Cieśninie Mesyńskiej, gdzie

są one najefektowniejsze.

W Polsce pojawiają się na

Pustyni Błędowskiej oraz

na Wyżynie Śląskiej.

Miraże dzielą się na 2

rodzaje – miraż dolny i

górny.

Miraż dolny



Miraż dolny obserwuje

się pod horyzontem.

Decydującym

czynnikiem

warunkującym jego

powstawanie jest

dostatecznie silne

nagrzanie dużej

powierzchni podłoża (np.

piasku na pustyni,

asfaltowej szosy, ściany

dużego budynku itp.).

Promienie świetlne są

wówczas zakrzywiane w

górę, ku chłodniejszemu,

a więc gęstszemu

powietrzu

Powstawanie mirażu

górnego



Miraż górny to zjawisko

załamania występujące

wielokrotnie w kolejnych

warstwach powietrza,

powodujące że światło

rozchodzi się po linii

krzywej. Jeżeli

obserwator znajdzie się

w miejscu, gdzie

dochodzi światło odbite

od statku, to na

przedłużeniu promieni

wpadających do jego

oka, zobaczy prosty

obraz statku na tle

nieba.

Zorza polarna wokół

bieguna południowego



Linie pola magnetycznego

Ziemi wychodzą z obszaru

przylegającgo do

północnego bieguna,

opasują kulę ziemską i

wchodzą w obszarze

południowego bieguna

magnetycznego. Cząstka

naładowana wpadając w

pole magnetyczne Ziemi

porusza się ruchem

spiralnym wokół linii pola.



Zorza polarna powstaje

tam, gdzie wzbudzone

atomy gazów oddają

otrzymaną energię w

postaci światła.



zaćmienie częściowe – występuje, gdy obserwator nie znajduje się

wystarczająco blisko przedłużenia linii łączącej Słońce i Księżyc, by

znaleźć się całkowicie w cieniu Księżyca, lecz na tyle blisko, że

znajduje się w półcieniu.



zaćmienie całkowite – występuje, gdy obserwator znajduje się w

cieniu Księżyca. W takim przypadku widoczna staje się korona

śłoneczna. Jest to możliwe dzięki temu, że obserwowane rozmiary

kątowe Księżyca są tylko nieznacznie większe od rozmiarów kątowych

Słońca i w przypadku zaćmienia całkowitego, Księżyc przysłania

całkowicie powierzchnię Słońca, ale nie przysłania korony słonecznej.

Na kilka chwil przed całkowitym przesłonięciem Słońca przez Księżyc

powstaje przepiękne zjawisko nazywane poetycko pierścieniem z

diamentem.



zaćmienie obrączkowe – zwane również zaćmieniem

pierścieniowym występuje wtedy, gdy, podobnie jak w przypadku

zaćmienia całkowitego, obserwator znajduje się bardzo blisko

przedłużenia linii łączącej Słońce i Księżyc. W odróżnieniu jednak od

zaćmienia całkowitego, w przypadku zaćmienia pierścieniowego

rozmiary kątowe Księżyca są mniejsze niż rozmiary kątowe Słońca.

Dzieje się tak, wtedy, gdy zaćmienie ma miejsce w czasie, gdy Księżyc

znajduje się w pobliżu apogeum swojej orbity, czyli w pozycji

najbardziej oddalonej od Ziemi.



zaćmienie hybrydowe – zachodzi wówczas, gdy w pewnych

miejscach Ziemi to samo zaćmienie jest całkowite, a w innych

obrączkowe. Tylko około 5% wszystkich zaćmień jest hybrydowych.

Powstanie cienia i

półcienia



Światło rozchodzi się

po linii prostej, więc

gdy napotka

przeszkodę o

rozmiarach podobnych

z długością fali λ , to z

tyłu za nią pojawi się

cień. Jeżeli źródło

światła jest punktowe

to utworzy się cień

pełny, a jeżeli źródło

światła będzie miało

duże rozmiary liniowe,

to z tyłu przedmiotu

utworzą się obszary

cienia i półcienia.

Document Outline