Zjawiska optyczne

w

przyrodzie

Tęcza



Tęcza jest jednym z efektywniejszych
zjawisk optycznych w atmosferze. Jest
to układ łuków o barwach od
fioletowej do czerwonej, wywołanych
przez światło Słońca lub Księżyca,
padające na zespół kropel wody w
atmosferze (deszcz, mgła, mżawka).
Łuk pierwszy to wynik jednokrotnego,
a drugi dwukrotnego odbicia
rozszczepionego światła wewnątrz
kropli. Tęczę obserwuje się na tle
chmur, z których pada deszcz,
znajdujących się po przeciwnej stronie
nieba niż Słońce. Warunki, przy
których obserwuje się typową tęczę
mają przeważnie miejsce w przypadku
chmur kłębiastych deszczowych.

Natężenie światła,
szerokość i barwy tęczy
wahają się w szerokim
przedziale w zależności
od rozmiarów kropel.
Tęczę obserwuje się
również w bryzgach fal
morskich, wodospadów i
fontann. W tęczy
głównej barwa fioletowa
występuje po
wewnętrznej stronie, a
barwa czerwona po
zewnętrznej stronie. W
tęczy wtórnej, o
znaczenie mniejszej
jasności od tęczy
głównej, czerwona
barwa jest od wewnątrz,
a fioletowa od zewnątrz.
Zjawisko powstaje na
skutek rozszczepienia
światła białego i odbicia
go wewnątrz kropel
deszczu.

Zorza polarna



Zorza polarna jest
jednym z
najpiękniejszych
zjawisk
atmosferycznych. Jest
ona charakterystyczna
dla obszarów
arktycznych i
antarktycznych. Na
ciemnym niebie nad
biegunami najczęściej
w odległości 20 – 25
stopni od bieguna
geometrycznego
Ziemie zorza rozświetla
niebo tworząc różne
formy

Najczęściej są to
świetliste łuki smugi
albo pasma
jednorodne lub o
strukturze
promienistej o
wyglądzie draperii
zasłon lub koron.
Zarówno położenie
zorzy polarnej na
niebie jak i
zabarwienie i
natężenie świecenia
ulegają ciągłym
często bardzo
szybkim zmianom.

Miraż i fatamorgana



Podstawą powstania mirażu jest różnica temperatur pomiędzy
powietrzem znajdującym się tuż przy powierzchni ziemi i
powietrzem znajdującym się kilka metrów ponad nią. Promień
światła przechodzący nad powierzchnią zostaje zagięty w kierunku
chłodniejszego (gęstszego) powietrza.
Rozróżnia się dwa typy miraży: miraż dolny, tzw. pustynny oraz
miraż górny.

Miraż dolny

Miraż dolny powstaje,
gdy przy powierzchni
ziemi lub wody
znajduje się cienka
warstwa powietrza
cieplejszego niż
powyżej. Promienie
świetlne są wówczas
zakrzywiane w górę, ku
chłodniejszemu, a więc
gęstszemu powietrzu.

Sytuacja taka ma na
przykład miejsce na
obszarach
pustynnych, gdzie
pod wieczór piasek
oddaje swe ciepło,
ogrzewając warstwę
powietrza tuż nad
swoją powierzchnią,
podczas gdy wyższa
warstwa jest już
chłodna.

Zakrzywione
promienie
docierają do oka
obserwatora
pozornie z innego
kierunku co
wywołuje
powstanie obrazu
zwierciadlanego.

Miraż górny

Miraż górny powstaje,
gdy warstwa
powietrza przy
powierzchni ziemi
(lub wody) jest
chłodniejsza od
wyższych warstw.
Promienie świetlne są
wówczas zakrzywiane
ku dolnej, chłodnej a
więc gęstszej
warstwie. Oko
obserwatora znów
odbiera promienie,
które docierają do
niego z pozornie
innego kierunku i
tworząc obraz
pozorny.

Układ warstw powietrza o różnych temperaturach sprawia
wówczas, że niewielkie obiekty widoczne na horyzoncie
przekształcają się w pionowe smugi, tworząc iluzję ścian i budowli
zwieńczonych iglicami. Nazwa fatamorgana wywodzi się od
imienia siostry przyrodniej króla Artura - czarownicy Morgan le
Fay, która według legend, żyła w kryształowym zamku ponad
falami i manifestowała swą siłę tworząc miraże.

Fatamorgana

Halo

Halo jest jednym z ciekawszych zjawisk optycznych na niebie i
powstaje na skutek załamania światła w chmurze zawierającej
kryształki lodu. Występuje jako barwny biały świetlisty
pierścień w którego środku znajduje się tarcza Słońca lub
Księżyca. Krąg ten ma zwykle słabo widoczne zabarwienie
czerwone od wewnątrz i w rzadkich przypadkach fioletowe na
zewnątrz.

Część nieba wewnątrz

kręgu jest wyraźnie
ciemniejsza niż na
zewnątrz. Tzw. małe halo
powstaje przez załamanie
na powierzchniach
kryształków o kącie
łamiącym 60. Duże halo
powstaje podczas
załamania światła na
krawędziach kryształków
wzajemnie do siebie
prostopadłych. Zjawisko
halo występuje przy
chmurach typu Cirrus.

Łuk styczny

Łuk okołozenitalny

Parhelium, słońce poboczne

Parhelium, Słońce pozorne,
Słońce poboczne, jedno ze
zjawisk optycznych w
atmosferze. Barwna jasna plama
odległa o 22° od Słońca na prawo
lub na lewo (albo w obu
kierunkach).

Parhelium można obserwować
przy bezwietrznej mroźnej
pogodzie, powstaje dzięki
rozproszeniu światła na
kryształkach lodu.

Gloria i korona

Korona wokół

słońca

Gloria powstaje na skutek dyfrakcji światła na kroplach wody
lub kryształach lodu. Gloria jest podobna 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.

Korona to lśniące
barwne pierścienie
widoczne wokół
Słońca lub Księżyca.
Mają one całe
spektrum barw od
czerwieni najbardziej
na zewnątrz do fioletu
wewnątrz. Korony
powstają poprzez
dyfrakcję światła, gdy
przechodzi ono przez
cienką warstwę
kropelek wody w
chmurach.
Warunkiem pojawienia
się korony jest to, by
warstwa chmur był
cienka - światło może
w niej zostać
rozproszone lub
ugięte tylko raz, a
krople tworzące
chmurę miały zbliżone
rozmiary

Korona wokół księżyca

korona

gloria

Porównanie korony i glorii(symulacja komputerowa)

Widmo Brockenu

Szczególnym typem glorii jest
tzw. widmo Brockenu. Jest to
gloria, która powstaje wokół
głowy cienia obserwatora.
Zjawisku temu, niesamowitego
charakteru nadaje fakt, że
zgodnie z regułami
perspektywy, cień obserwatora
jest zbieżny do punktu
antysolarnego i ma niezwykły
wydłużony trójkątny kształt,
często kojarzący się z cieniem
zakonnika w habicie. Nazwa
tego pochodzi od najwyższego
szczytu gór Harz w środkowych
Niemczech

Słup świetlny

. Ma formę świetlistej
prostej smugi leżącej w
płaszczyźnie określonej
przez położenie Słońca i
obserwatora.

Najczęściej jest to słup
świetlny pionowy,
obserwuje się też słup
świetlny w płaszczyznach
prostopadłych do pionu,
przechodzących przez
obserwatora i Słońce.

Zjawisko powstaje przez
odbicie światła od
kryształów lodu zawartych
w chmurach typu cirrus.
Często zjawisku słupa
świetlnego towarzyszy
parhelium i halo.

Wieniec

Iryzacja chmur

Zjawiskiem podobnym do
powstawania korony jest
iryzacja chmur, czyli
tęczowa opalizacja
fragmentów, zwłaszcza
brzegów, średniowysokich
chmur zbudowanych
głównie z kropel wody
Nazwa iryzacja pochodzi od
imienia greckiej bogini
będącej personifikacją tęczy
- Iris. Zjawisko to można
obserwować stosunkowo
często jednak na ogół by ja
zauważyć, trzeba patrzeć
przez przyciemnione
okulary.

Do niedawna zdecydowanie
zakładano, że mechanizm
zjawiska iryzacji chmur jest taki
sam jak w przypadku korony,
jednak zachodzi ona gdy krople
tworzące chmurę nie mają
jednakowych rozmiarów - kolor
danego fragmentu chmury
zależy od rozmiaru tworzących
ja kropel.

Cień i półcień

Światło rozchodzi
się po linii prostej
pod warunkiem że
nie napotka
przeszkody o
rozmiarach
porównywalnych z
długością fali.
Dlatego też jeśli na
drodze promieni
świetlnych umieści
się przeszkodę to z
tyłu za nią utworzy
się cień. Jeśli źródło
światła ma duże
rozmiary liniowe to
z tyłu przedmiotu
utworzą się obszary
cienia i półcienia.

Zaćmienie słońca i księżyca

Zaćmienie Słońca
powstaje, gdy
Księżyc znajdzie się
pomiędzy Słońcem
a Ziemią i tym
samym przesłoni
światło słoneczne.

Występują zaćmienia:
-częściowe,
-całkowite,
-hybrydowe,
-obrączkowe.

Zaćmienie Księżyca zachodzi, gdy Ziemia
znajduje się między Słońcem a Księżycem
będącym w pełni i Księżyc (naturalny
satelita Ziemi) "wejdzie" w stożek cienia
Ziemi.

KONIEC