Kelas 6 sedang mempelajari topik “Fenomena optik di atmosfer” di sekolah. Namun, itu menarik tidak hanya untuk pikiran ingin tahu seorang anak. Fenomena optik di atmosfer, di satu sisi, menggabungkan pelangi, perubahan warna langit saat matahari terbit dan terbenam, terlihat lebih dari sekali oleh semua orang. Di sisi lain, mereka termasuk fatamorgana misterius, Bulan dan Matahari palsu, lingkaran cahaya yang mengesankan yang di masa lalu menakutkan orang. Mekanisme pembentukan beberapa dari mereka masih belum jelas sampai hari ini, namun, prinsip umum di mana fenomena optik "hidup" di alam telah dipelajari dengan baik oleh fisika modern.
Cangkang udara
Atmosfer bumi adalah cangkang yang terdiri dari campuran gas dan membentang sekitar 100 km di atas permukaan laut. Kepadatan lapisan udara berubah dengan jarak dari bumi: nilai tertingginya ada di permukaan planet, berkurang dengan ketinggian. Atmosfer tidak bisa disebut formasi statis. Lapisan amplop gasterus bergerak dan bercampur. Karakteristik mereka berubah: suhu, kepadatan, kecepatan gerakan, transparansi. Semua nuansa ini mempengaruhi pancaran sinar matahari ke permukaan planet.
Sistem optik
Proses yang terjadi di atmosfer, serta komposisinya, berkontribusi pada penyerapan, pembiasan, dan pemantulan sinar cahaya. Beberapa dari mereka mencapai target - permukaan bumi, yang lain tersebar atau diarahkan kembali ke luar angkasa. Akibat kelengkungan dan pemantulan cahaya, peluruhan sebagian sinar menjadi spektrum, dan sebagainya, terbentuklah berbagai fenomena optik di atmosfer.
Optik atmosfer
Pada saat sains masih dalam masa pertumbuhan, orang-orang menjelaskan fenomena optik berdasarkan gagasan yang berlaku tentang struktur Alam Semesta. Pelangi menghubungkan dunia manusia dengan yang ilahi, kemunculan dua Matahari palsu di langit bersaksi tentang malapetaka yang mendekat. Saat ini, sebagian besar fenomena yang menakutkan nenek moyang kita telah mendapat penjelasan ilmiah. Optik atmosfer terlibat dalam studi fenomena semacam itu. Ilmu ini menjelaskan fenomena optik di atmosfer berdasarkan hukum fisika. Dia mampu menjelaskan mengapa langit berwarna biru di siang hari, tetapi berubah warna saat matahari terbenam dan fajar, bagaimana pelangi terbentuk dan dari mana fatamorgana berasal. Banyak penelitian dan eksperimen saat ini memungkinkan untuk memahami fenomena optik di alam seperti penampakan salib bercahaya, Fata Morgana, lingkaran cahaya pelangi.
Langit biru
Warna langitbegitu akrab sehingga kita jarang memikirkan mengapa demikian. Namun demikian, fisikawan tahu jawabannya dengan baik. Newton membuktikan bahwa dalam kondisi tertentu seberkas cahaya dapat diuraikan menjadi spektrum. Saat melewati atmosfer, bagian yang sesuai dengan warna biru tersebar lebih baik. Bagian merah dari radiasi tampak ditandai dengan panjang gelombang yang lebih panjang dan 16 kali lebih rendah daripada ungu dalam hal tingkat hamburan.
Pada saat yang sama, kita melihat langit bukan ungu, tapi biru. Alasannya terletak pada kekhasan struktur retina dan rasio bagian-bagian spektrum di bawah sinar matahari. Mata kita lebih sensitif terhadap warna biru, dan bagian ungu dari spektrum matahari kurang intens dibandingkan warna biru.
Scarlet sunset
Ketika orang mengetahui apa itu atmosfer, fenomena optik bagi mereka tidak lagi menjadi bukti atau pertanda peristiwa mengerikan. Namun, pendekatan ilmiah tidak mengganggu kenikmatan estetika dari matahari terbenam yang berwarna-warni dan matahari terbit yang lembut. Merah dan jingga cerah, bersama dengan merah muda dan biru, secara bertahap memberi jalan pada kegelapan malam atau cahaya pagi. Tidak mungkin untuk mengamati dua matahari terbit atau terbenam yang identik. Dan alasannya terletak pada mobilitas lapisan atmosfer yang sama dan kondisi cuaca yang berubah.
Saat matahari terbenam dan matahari terbit, sinar matahari menempuh jalur yang lebih panjang ke permukaan daripada siang hari. Akibatnya, ungu, biru dan hijau yang menyebar ke samping, dan cahaya langsung berubah menjadi merah dan oranye. Awan, debu, atau partikel es berkontribusi pada gambaran matahari terbenam dan fajar,ditangguhkan di udara. Cahaya dibiaskan saat melewatinya, dan mewarnai langit dalam berbagai warna. Di bagian cakrawala yang berlawanan dari Matahari, orang sering dapat mengamati apa yang disebut Sabuk Venus - garis merah muda yang memisahkan langit malam yang gelap dan langit siang yang biru. Fenomena optik yang indah, dinamai dewi cinta Romawi, terlihat sebelum fajar dan setelah matahari terbenam.
Jembatan Pelangi
Mungkin, tidak ada fenomena cahaya lain di atmosfer yang membangkitkan begitu banyak plot mitologis dan gambar dongeng seperti yang diasosiasikan dengan pelangi. Busur atau lingkaran, yang terdiri dari tujuh warna, diketahui semua orang sejak kecil. Fenomena atmosfer indah yang terjadi saat hujan, ketika sinar matahari menembus tetesan, memesona bahkan mereka yang telah mempelajari alamnya secara menyeluruh.
Dan fisika pelangi hari ini bukanlah rahasia bagi siapa pun. Sinar matahari, yang dibiaskan oleh tetesan hujan atau kabut, terbelah. Akibatnya, pengamat melihat tujuh warna spektrum, dari merah hingga ungu. Tidak mungkin untuk menentukan batas-batas di antara mereka. Warna berbaur dengan mulus satu sama lain melalui beberapa corak.
Saat mengamati pelangi, matahari selalu berada di belakang orang tersebut. Pusat senyum Irida (sebagaimana orang Yunani kuno menyebut pelangi) terletak pada garis yang melewati pengamat dan siang hari. Pelangi biasanya muncul sebagai setengah lingkaran. Ukuran dan bentuknya tergantung pada posisi Matahari dan titik di mana pengamat berada. Semakin tinggi termasyhur di atas cakrawala, semakin rendah lingkaran penampilan yang mungkin jatuh.pelangi. Ketika Matahari melewati 42º di atas cakrawala, seorang pengamat di permukaan bumi tidak dapat melihat pelangi. Semakin tinggi di atas permukaan laut seseorang yang ingin mengagumi senyum Irida, semakin besar kemungkinan dia tidak akan melihat busur, tetapi lingkaran.
Pelangi ganda, sempit dan lebar
Seringkali, bersama dengan yang utama, Anda dapat melihat apa yang disebut pelangi sekunder. Jika yang pertama terbentuk sebagai hasil pemantulan tunggal cahaya, maka yang kedua adalah hasil pemantulan ganda. Selain itu, pelangi utama dibedakan oleh urutan warna tertentu: merah terletak di luar, dan ungu di dalam, yang lebih dekat ke permukaan bumi. Sisi "jembatan" adalah spektrum yang dibalik secara berurutan: ungu berada di atas. Hal ini terjadi karena sinar dari tetesan air hujan dipantulkan dari refleksi ganda pada sudut yang berbeda.
Pelangi bervariasi dalam intensitas dan lebar warna. Yang paling terang dan agak sempit muncul setelah badai musim panas. Tetesan besar, karakteristik hujan seperti itu, menimbulkan pelangi yang sangat terlihat dengan warna berbeda. Tetesan kecil memberikan pelangi yang lebih buram dan kurang terlihat.
Fenomena optik di atmosfer: aurora borealis
Salah satu fenomena optik atmosfer yang paling indah adalah aurora. Ini adalah karakteristik dari semua planet dengan magnetosfer. Di Bumi, aurora diamati di lintang tinggi di kedua belahan bumi, di zona sekitarnyakutub magnet planet. Paling sering, Anda dapat melihat cahaya kehijauan atau biru-hijau, kadang-kadang dilengkapi dengan kilatan merah dan merah muda di sepanjang tepinya. Aurora borealis yang intens berbentuk seperti pita atau lipatan kain, yang berubah menjadi bintik-bintik saat memudar. Garis-garis setinggi beberapa ratus kilometer menonjol dengan baik di sepanjang tepi bawah melawan langit yang gelap. Batas atas aurora hilang di langit.
Fenomena optik yang indah di atmosfer ini masih menyimpan rahasianya dari orang-orang: mekanisme terjadinya jenis pendaran tertentu, penyebab retakan selama kilatan tajam, belum sepenuhnya dipelajari. Namun, gambaran umum pembentukan aurora diketahui saat ini. Langit di atas kutub utara dan selatan dihiasi dengan cahaya merah muda kehijauan saat partikel bermuatan dari angin matahari bertabrakan dengan atom di bagian atas atmosfer bumi. Yang terakhir, sebagai hasil dari interaksi, menerima energi tambahan dan memancarkannya dalam bentuk cahaya.
Halo
Matahari dan bulan sering muncul di hadapan kita dikelilingi oleh cahaya yang menyerupai lingkaran cahaya. Halo ini adalah cincin yang sangat terlihat di sekitar sumber cahaya. Di atmosfer, paling sering terbentuk karena partikel es terkecil yang membentuk awan cirrus tinggi di atas Bumi. Tergantung pada bentuk dan ukuran kristal, karakteristik fenomena berubah. Seringkali halo berbentuk lingkaran pelangi sebagai hasil dari penguraian berkas cahaya menjadi spektrum.
Keragaman fenomena yang menarik disebut parhelion. Akibat pembiasan cahaya pada kristal es diPada tingkat Matahari, dua titik terang terbentuk, menyerupai siang hari. Dalam kronik sejarah orang dapat menemukan deskripsi dari fenomena ini. Di masa lalu, itu sering dianggap sebagai pertanda peristiwa mengerikan.
Mirage
Fatamorgana juga merupakan fenomena optik di atmosfer. Mereka muncul sebagai akibat dari pembiasan cahaya pada batas antara lapisan udara yang berbeda secara signifikan dalam kepadatan. Literatur menggambarkan banyak kasus ketika seorang musafir di padang pasir melihat oasis atau bahkan kota dan kastil yang tidak bisa berada di dekatnya. Paling sering ini adalah fatamorgana "lebih rendah". Mereka muncul di atas permukaan datar (gurun, aspal) dan mewakili bayangan langit yang dipantulkan, yang bagi pengamat tampak seperti badan air.
Yang disebut fatamorgana superior kurang umum. Mereka terbentuk di atas permukaan yang dingin. Fatamorgana superior lurus dan terbalik, kadang-kadang mereka menggabungkan kedua posisi. Perwakilan paling terkenal dari fenomena optik ini adalah Fata Morgana. Ini adalah fatamorgana kompleks yang menggabungkan beberapa jenis refleksi sekaligus. Objek kehidupan nyata muncul di hadapan pengamat, berulang kali dipantulkan dan dicampur.
Listrik atmosfer
Fenomena listrik dan optik di atmosfer sering disebutkan bersama, meskipun penyebab kemunculannya berbeda. Polarisasi awan dan pembentukan petir dikaitkan dengan proses yang terjadi di troposfer dan ionosfer. Pelepasan percikan raksasa biasanya terbentuk selama badai petir. Petir terjadi di dalam awan dan dapat menyambar tanah. Mereka mengancam nyawaorang, dan ini adalah salah satu alasan untuk minat ilmiah dalam fenomena tersebut. Beberapa sifat petir masih menjadi misteri bagi para peneliti. Saat ini, penyebab bola petir tidak diketahui. Seperti beberapa aspek teori aurora dan fatamorgana, fenomena listrik terus membuat penasaran para ilmuwan.
Fenomena optik di atmosfer, yang dijelaskan secara singkat dalam artikel, menjadi semakin dapat dipahami oleh fisikawan setiap hari. Pada saat yang sama, mereka, seperti kilat, tidak pernah berhenti memukau orang dengan keindahan, misteri, dan terkadang keagungan mereka.
