Zjawiska optyczne w przyrodzie

Tęcza

Tęcza jest jednym z efektywniejszych zjawisk optycznych w atmosferze 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 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.

Fatamorgana 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.

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 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

Porównanie korony i glorii(symulacja komputerowa) korona gloria

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