Полярным сиянием называют

A) миражи на небе;

Б) образование радуги;

B) свечение некоторых слоев атмосферы.

Правильным ответом является

1) только А

2) только Б

3) только В

Полярные сияния

Полярное сияние - одно из самых красивых явлений в природе. Формы полярного сияния очень разнообразны: то это своеобразные светлые столбы, то изумрудно-зелёные с красной бахромой пылающие длинные ленты, расходящиеся многочисленные лучи-стрелы, а то и просто бесформенные светлые, иногда цветные пятна на небе.

Причудливый свет на небе сверкает, как пламя, охватывая порой больше чем полнеба. Эта фантастическая игра природных сил длится несколько часов, то угасая, то разгораясь.

Полярные сияния чаще всего наблюдаются в приполярных регионах, откуда и происходит это название. Полярные сияния могут быть видны не только на далёком Севере, но и южнее. Например, в 1938 году полярное сияние наблюдалось на южном берегу Крыма, что объясняется увеличением мощности возбудителя свечения - солнечного ветра.

Начало изучению полярных сияний положил великий русский учёный М. В. Ломоносов, высказавший гипотезу о том, что причиной этого явления служат электрические разряды в разреженном воздухе.

Опыты подтвердили научное предположение учёного.

Полярные сияния - это электрическое свечение верхних очень разреженных слоёв атмосферы на высоте (обычно) от 80 до 1000 км. Свечение это происходит под влиянием быстро движущихся электрически заряженных частиц (электронов и протонов), приходящих от Солнца. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к повышенной концентрации заряженных частиц в зонах, окружающих геомагнитные полюса Земли. Именно в этих зонах и наблюдается наибольшая активность полярных сияний.

Столкновения быстрых электронов и протонов с атомами кислорода и азота приводят атомы в возбуждённое состояние. Выделяя избыток энергии, атомы кислорода дают яркое излучение в зелёной и красной областях спектра, молекулы азота - в фиолетовой. Сочетание всех этих излучений и придаёт полярным сияниям красивую, часто меняющуюся окраску. Такие процессы могут происходить только в верхних слоях атмосферы, потому что, во-первых, в нижних плотных слоях столкновения атомов и молекул воздуха друг с другом сразу отнимают у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникнуть глубоко в земную атмосферу.

Полярные сияния происходят чаще и бывают ярче в годы максимума солнечной активности, а также в дни появления на Солнце мощных вспышек и других форм усиления солнечной активности, так как с её повышением усиливается интенсивность солнечного ветра, который является причиной возникновения полярных сияний.

Решение.

Полярным сиянием называют свечение некоторых слоев атмосферы, возникающее при взаимодействии с заряженными частицами солнечного ветра.

Правильный ответ указан под номером 3.

Примечание.

Заряженные частицы, летящие из космоса, двигающиеся вдоль магнитных линий Земли, сталкиваются с с частицами атмосферы, вызывая свечение последних. Проекции этих светящихся колец на поверхность Земли называются полярным сиянием.

В период активности на Солнце наблюдаются вспышки. Вспышка представляет собой нечто подобное взрыву, в результате которого образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и др.). Потоки заряженных частиц, несущихся с огромной скоростью, изменяют магнитное поле Земли, то есть приводят к появлению магнитных бурь на нашей планете.

Захваченные магнитным полем Земли заряженные частицы движутся вдоль магнитных силовых линий и наиболее близко к поверхности Земли проникают в области магнитных полюсов Земли. В результате столкновений заряженных частиц с молекулами воздуха возникает электромагнитное излучение – полярное сияние.

Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зелёным или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цвета.

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы правильно понимаем природу полярного сияния, является его повторение в лаборатории. Такой эксперимент, получивший название «Аракс», был проведён в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями.

Для эксперимента были выбраны две точки на поверхности Земли, лежащие на одной и той же силовой линии магнитного поля. Этими точками служили в Южном полушарии французский остров Кергелен в Индийском океане и в Северном полушарии посёлок Согра в Архангельской области.

С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определённой высоте создал поток электронов. Двигаясь вдоль магнитной силовой линии, эти электроны проникли в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой.

• Задание №2E0B2C

Согласно современным представлениям полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. На каких планетах, представленных в таблице, возможно наблюдать полярные сияния?

Ответ поясните.

• Задание №3B56A0

Согласно современным представлениям, полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. На каких планетах, представленных в таблице, можно наблюдать полярные сияния?

• • 1) только на Меркурии
  • 2) только на Венере
  • 3) только на Марсе
  • 4) на всех планетах
• Задание №A26A40

Магнитные бури на Земле представляют собой

• • 1) вспышки радиоактивности
  • 2) потоки заряженных частиц
  • 3) быстрые и непрерывные изменения облачности
  • 4) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля планеты
• Задание №AA26A6

Цвет полярного сияния, возникающего на высоте 100 км, определяется преимущественно излучением

• • 1) азота
  • 2) кислорода
  • 3) водорода
  • 4) гелия

Полярные сияния

Полярное сияние – одно из самых красивых явлений в природе. Формы полярного сияния очень разнообразны: то это своеобразные светлые столбы, то изумрудно-зелёные с красной бахромой пылающие длинные ленты, расходящиеся многочисленные лучи-стрелы, а то и просто бесформенные светлые, иногда цветные пятна на небе.

Причудливый свет на небе сверкает, как пламя, охватывая порой больше чем полнеба. Эта фантастическая игра природных сил длится несколько часов, то угасая, то разгораясь.

Полярные сияния чаще всего наблюдаются в приполярных регионах, откуда и происходит это название. Полярные сияния могут быть видны не только на далёком Севере, но и южнее. Например, в 1938 году полярное сияние наблюдалось на южном берегу Крыма, что объясняется увеличением мощности возбудителя свечения – солнечного ветра.

Начало изучению полярных сияний положил великий русский учёный М.В. Ломоносов, высказавший гипотезу о том, что причиной этого явления служат электрические разряды в разреженном воздухе.

Опыты подтвердили научное предположение учёного.

Полярные сияния – это электрическое свечение верхних очень разреженных слоёв атмосферы на высоте (обычно) от 80 до 1000 км. Свечение это происходит под влиянием быстро движущихся электрически заряженных частиц (электронов и протонов), приходящих от Солнца. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к повышенной концентрации заряженных частиц в зонах, окружающих геомагнитные полюса Земли. Именно в этих зонах и наблюдается наибольшая активность полярных сияний.

Столкновения быстрых электронов и протонов с атомами кислорода и азота приводят атомы в возбуждённое состояние. Выделяя избыток энергии, атомы кислорода дают яркое излучение в зелёной и красной областях спектра, молекулы азота – в фиолетовой. Сочетание всех этих излучений
и придаёт полярным сияниям красивую, часто меняющуюся окраску. Такие процессы могут происходить только в верхних слоях атмосферы, потому что, во-первых, в нижних плотных слоях столкновения атомов и молекул воздуха друг с другом сразу отнимают у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникнуть глубоко в земную атмосферу.

Полярные сияния происходят чаще и бывают ярче в годы максимума солнечной активности, а также в дни появления на Солнце мощных вспышек и других форм усиления солнечной активности, так как с её повышением усиливается интенсивность солнечного ветра, который является причиной возникновения полярных сияний.

• Задание №2F4F0E

В каких частях земной атмосферы наблюдается наибольшая активность полярных сияний?

• • 1) только около Северного полюса
  • 2) только в экваториальных широтах
  • 3) Около магнитных полюсов Земли
  • 4) в любых местах земной атмосферы
• Задание №A0E5A3

Можно ли утверждать, что Земля – единственная планета Солнечной системы, где возможны полярные сияния? Ответ поясните.

• Задание №F3B537

Полярным сиянием называют

А. миражи на небе.

Б. образование радуги.

В. свечение некоторых слоёв атмосферы.

Правильным ответом является

• • 1) только А
  • 2) только Б
  • 3) только В
  • 4) Б и В

Полярные сияния

Одним из самых красивых и величественных явлений природы является полярное сияние. В местах земного шара, расположенных в высоких широтах, преимущественно за северным или южным Полярным кругом, во время долгой полярной ночи на небе часто вспыхивают свечения разнообразной окраски и формы. Полярные сияния возникают на высоте от 80 до 1000 км над поверхностью Земли и представляют собой свечение разреженных газов земной атмосферы. Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зелёным или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цвета.

Подмечена связь между полярными сияниями и активностью Солнца:
в годы максимума солнечной активности (максимума вспышек на Солнце) достигает максимума и число полярных сияний. Во время вспышек на Солнце происходит выброс заряженных частиц (в том числе электронов), движущихся с огромной скоростью. Попадая в верхние слои атмосферы Земли, электроны заставляют светиться составляющие её газы.

Но почему полярные сияния наблюдаются преимущественно в высоких широтах, ведь солнечные лучи освещают всю Землю? Дело в том, что Земля имеет достаточно сильное магнитное поле. Попадая в земное магнитное поле, электроны отклоняются от своего первоначального прямого пути и выбрасываются в приполярные области земного шара. Эти же электроны изменяют магнитное поле Земли, вызывая появление магнитных бурь, а также оказывают влияние на условия распространения радиоволн вблизи земной поверхности.

• Задание №7CF82A

Согласно современным представлениям, полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. Достаточным условием для наблюдения полярных сияний на планете является наличие у неё

• • 1) только атмосферы
  • 2) только магнитного поля
  • 3) естественных спутников
  • 4) атмосферы и магнитного поля
• Задание №A62C62

Цвет полярного сияния, возникающего на высоте 80 км, определяется преимущественно излучением

• • 1) азота
  • 2) кислорода
  • 3) водорода
  • 4) гелия
• Задание №A779CF

Магнитные бури представляют собой

• • 1) пятна на Солнце
  • 2) потоки заряженных частиц
  • 3) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля Солнца
  • 4) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля нашей планеты

Мираж сверхдальнего видения

Природа этих миражей изучена менее всего. Ясно, что атмосфера должна быть прозрачной, свободной от водяных паров и загрязнений. Но этого мало. Должен образоваться устойчивый слой охлажденного воздуха на некоторой высоте над поверхностью земли. Ниже и выше этого слоя воздух должен быть более теплым. Световой луч, попавший внутрь плотного холодного слоя воздуха, как бы “запертым” внутри него и распространяется в нем как по своеобразному световоду. Траектория луча должна быть все время обращена выпуклостью в сторону менее плотных областей воздуха.

Полярные сияния

Полярное сияние - свечение (люминесценции) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

В эскимосских и индийских легендах говорится, что это духи животных танцуют в небе, или что это духи падших врагов, которые хотят пробудиться вновь.

В большинстве случаев полярные сияния имеют зеленый или сине-зеленый оттенок с изредка появляющимися пятнами или каймой розового или красного цвета.

Полярные сияния наблюдают в двух основных формах - в виде лент и в виде облакоподобных пятен. Когда сияние интенсивно, оно приобретает форму лент. Теряя интенсивность, оно превращается в пятна. Однако многие ленты исчезают, не успев разбиться на пятна. Ленты как бы висят в темном пространстве неба, напоминая гигантский занавес или драпировку, протянувшуюся обычно с востока на запад на тысячи километров. Высота этого занавеса составляет несколько сотен километров, толщина не превышает нескольких сотен метров, причем он так нежен и прозрачен, что сквозь него видны звезды. Нижний край занавеса довольно резко и отчетливо очерчен и часто подкрашен в красный или розоватый цвет, напоминающий кайму занавеса, верхний - постепенно теряется в высоте и это создает особенно эффектное впечатление глубины пространства.

Различают четыре типа полярных сияний

Однородная дуга - светящаяся полоса имеет наиболее простую, спокойную форму. Она более ярка снизу и постепенно исчезает кверху на фоне свечения неба;

Лучистая дуга - лента становится несколько более активной и подвижной, она образует мелкие складки и струйки;

Лучистая полоса - с ростом активности более крупные складки накладываются на мелкие;

При повышении активности складки или петли расширяются до огромных размеров, нижний край ленты ярко сияет розовым свечением. Когда активность спадает, складки исчезают и лента возвращается к однородной форме. Это наводит на мысль, что однородная структура является основной формой полярного сияния, а складки связаны с возрастанием активности.

Часто возникают сияния иного вида. Они захватывают весь полярный район и оказываются очень интенсивными. Происходят они во время увеличения солнечной активности. Эти сияния представляются в виде беловато-зеленой шапки. Такие сияния называют шквалами.

По яркости сияния разделяют на четыре класса, отличающиеся друг от друга на один порядок (то есть в 10 раз). К первому классу относятся сияния, еле заметные и приблизительно равные по яркости Млечному Пути, сияние же четвертого класса освещают Землю так ярко, как полная Луна.

Надо отметить, что возникшее сияние распространяется на запад со скоростью 1 км/сек. Верхние слои атмосферы в области вспышек сияний разогреваются и устремляются вверх. Во время сияний в атмосфере Земли возникают вихревые электрические токи, захватывающие большие области. Они возбуждают дополнительные неустойчивые магнитные поля, так называемые магнитные бури. Во время сияний атмосфера излучает рентгеновские лучи, которые, по-видимому, являются результатом торможения электронов в атмосфере.

Интенсивные вспышки сияния часто сопровождаются звуками, напоминающими шум, треск. Полярные сияния вызывают сильные изменения в ионосфере, что в свою очередь влияет на условия радиосвязи. В большинстве случаев радиосвязь значительно ухудшается. Возникают сильные помехи, а иногда полная потеря приема.

Как возникают полярные сияния

Земля представляет собой огромный магнит, южный полюс которого находится вблизи северного географического полюса, а северный - вблизи южного. Силовые линии магнитного поля Земли, называемые геомагнитными линиями, выходят из области, прилегающей к северному магнитному полюсу Земли, охватывает земной шар и входят в него в области южного магнитного полюса, образуя тороидальную решетку вокруг Земли.

Долго считалось, что расположение магнитных силовых линий симметрично относительно земной оси. Теперь выяснилось, что так называемый «солнечный ветер» - поток протонов и электронов, излучаемых Солнцем, налетают на геомагнитную оболочку Земли с высоты около 20000 км, оттягивает ее назад, в сторону от Солнца, образуя у Земли своеобразный магнитный «хвост».

Электрон или протон, попавшие в магнитное поле Земли, движутся по спирали, как бы навиваясь на геомагнитную линию. Электроны и протоны, попавшие из солнечного ветра в магнитное поле Земли, разделяются на две части. Часть из них вдоль магнитных силовых линий сразу стекает в полярные области Земли; другие попадают внутрь тероида и движутся внутри него, вдоль замкнутой кривой. Эти протоны и электроны в конце концов по геомагнитным линиям также стекают в область полюсов, где возникает их увеличенная концентрация. Протоны и электроны производят ионизацию и возбуждение атомов и молекул газов. Для этого они имеют достаточно энергии, так как протоны прилетают на Землю с энергиями 10000-20000 эв (1эв = 1.6 10 дж), а электроны с энергиями 10-20 эв. Для ионизации же атомов нужно: для водорода - 13,56 эв, для кислорода - 13,56 эв, для азота - 124,47 эв, а для возбуждения еще меньше.

Возбужденные атомы газов отдают обратно полученную энергию в виде света, наподобие того, как это происходит в трубках с разреженным газом при пропускании через них токов.

Спектральное исследование показывает, что зеленое и красное свечение принадлежит возбужденным атомам кислорода, инфракрасное и фиолетовое - ионизованным молекулам азота. Некоторые линии излучения кислорода и азота образуются на высоте 110 км, а красное свечение кислорода - на высоте 200-400 км. Другим слабым источником красного света являются атомы водорода, образовавшие в верхних слоях атмосферы из протонов прилетевших с Солнца. Захватив электрон, такой протон превращается в возбужденный атом водорода и излучает красный свет.

Вспышки сияний происходят обычно через день-два после вспышек на Солнце. Это подтверждает связь между этими явлениями. В последнее время ученые установили, что полярные сияния более интенсивны у берегов океанов и морей.

Полярные сияния могут возникать не только на Земле, но и на других планетах.

Полярное сияние на Сатурне, комбинированный снимок в ультрафиолете и видимом свете (Hubble Space Telescope)

Но научное объяснение всех явлений, связанных с полярными сияниями, встречает ряд трудностей. Например, неизвестен точно механизм ускорения частиц до указанных энергий, не вполне ясны их траектории в околоземном пространстве, не все сходится количественно в энергетическом балансе ионизации и возбуждения частиц, не вполне ясен механизм образования свечения различных видов, неясно происхождение звуков.

Парад суеверий. Методические аспекты

В школьном курсе физики оптические атмосферные явления изучаются мало и достаточно поверхностно. Это объясняется определенной сложностью материала и сравнительно небольшим количеством часов физики, предусмотренным в средних общеобразовательных школах. Однако дополнительное изучение предмета все же возможно на факультативных занятиях. При этом большое значение играет наглядность материала и обращение к личному опыту учащихся по наблюдению за тем или иным оптическим явлением (если речь идет об учащихся средней полосы России, то чаще всего это касается наблюдение цвета неба, в том числе и при утренней и вечерней заре, радуги, реже – венцов или гало).

Изучение оптических явлений в школьном курсе осложняется еще и тем, что не все из них можно объяснить только с точки зрения физики. Иногда для объяснения приходится прибегать к другим наукам (например, при изучении северного сияния используются сведения из астрономии, которая преподается не во всех школах).

Если дело касается обучения в профильных филологических классах, то тут большее внимание следует уделять не подробному рассмотрению физических причин возникновения того или иного оптического явления, а связанных с ними легендах и суевериях. Это же относится и к учащимся 7-ых и 8-ых классов.

В профильных физико-математических классах, напротив, возможно наиболее полное и всестороннее рассмотрение указанных явлений.

Большой интерес у учащихся вызывают также оптические явления, до сих пор не получившие четкого физического объяснения. Здесь можно упомянуть о миражах сверхдальнего видения, хрономиражах, миражах-следовиках и других не совсем научных явлениях. Подобный материал лучше всего рассмотреть в специально проведенном уроке-заблуждении, либо если не позволяет время, можно затронуть его в рефераторной форме.

На современном этапе развития человечества, несложно объяснить, как возникают на небе светящиеся кресты, которые и в наш век пугают иных людей.

Научное объяснение гало - яркий пример того, как обманчива бывает порой внешняя форма какого-либо природного явления. Кажется, что-то крайне загадочное, таинственное, но при более подробном рассмотрении от «необъяснимого» не остается и следа.

Однако, на поиски рациональных объяснений пугающих оптических явлений порой уходили годы, десятилетия и даже века. Сегодня каждый человек, заинтересовавшись чем-либо, может заглянуть в справочник, полистать учебник, погрузиться в изучение специальной литературы. Но такие возможности у человечества появились совсем недавно. Конечно, в средние века все было совсем по-другому. Ведь тогда и знаний таких еще не накопили, и наукой занимались одиночки. Господствующим мировоззрением была религия, а привычным мироощущением - вера.

Французский ученный К. Фламмарион просмотрел под этим углом зрения исторические хроники. И вот что выяснилось: составители хроник нисколько не сомневались в существовании прямой причинной связи между таинственными явлениями природы и делами земными.

В 1118 году, в царствование короля английского Генриха I, на небе появились одновременно две полные луны, одна на западе, а другая на востоке. В том же году король победил в битве.

В 1120 году среди кроваво-красных облаков появились крест и человек, состоявшие из пламени. Все ожидали светопреставления, но дело кончилось только гражданской войной.

В 1156 году несколько часов подряд блестели вокруг солнца три радужных круга, а когда они исчезли, возникли три солнца. Составитель хроники усмотрел в этом явлении намек на ссору короля с епископом Кентерберийским в Англии и на разрушение после семилетней осады Милана в Италии.

В следующем году опять появились три солнца, а посредине луны был виден белый крест; понятное дело, летописец это тотчас связал с раздорами, сопровождавшими избрание нового папы римского.

В январе 1514 года в Вюртемберге были видны три солнца, из коих среднее больше боковых. В то же время на небе появлялись окровавленные и пылающие мечи. В марте того же года опять были видны три солнца и три луны. Тогда же турки были разбиты персами в Армении.

Чаще всего небесным явлениям приписывалось дурное значение.

В связи с этим в истории человечества зафиксирован любопытный факт. В 1551 году немецкий город Магдебург был осажден войсками испанского короля Карла V. Стойко держались защитники города, уже больше года длилась осада. Наконец раздраженный король отдал приказ готовиться к решительной атаке. Но тут произошло невиданное: за несколько часов до штурма над осажденным городом засияли три солнца. Смертельно напуганный король решил, что Магдебург защищают небеса, и приказал снять осаду.

Нечто подобное известно и в Русской истории. Так, в «Слове о полку Игореве» упоминается, что перед наступлением половцев и пленением Игоря «четыре солнца засияли над русской землей». Воины восприняли это как знак надвигающейся большой беды.

В других преданиях сообщается о том, что Иван Грозный увидел предзнаменование своей смерти в «крестном знамении на небе».

Были ли все эти явления на самом деле - не так уж для нас теперь важно. Важно, что с их помощью, на их основе истолковывались реальные исторические события; что люди смотрели тогда на мир сквозь призму своих искаженных представлений и потому видели то, что хотели видеть. Их фантазия порой не знала границ. Фламмарион назвал невероятные фантастические картины, нарисованные авторами хроник, «образчиками артистического преувеличения».

Хрономиражи

Хрономиражи – таинственные явления, не получившие научного объяснения. Никакими известными законами физики нельзя объяснить, почему миражи могут отражать события, происходящие на некотором расстоянии не только в пространстве, но и во времени. Особую известность получили миражи когда-то прошедших на земле сражений и битв. В ноябре 1956 года несколько туристов заночевали в горах Шотландии. Часа в три утра они проснулись от странного шума, выглянули из палатки и увидели десятки шотландских стрелков в старинной военной форме, которые, стреляя, бежали через каменистое поле! Потом видение исчезло, не оставив никаких следов, но уже через сутки повторилось. Шотландские стрелки, все израненные, брели по полю, спотыкаясь о камни.

И это не единственное свидетельство подобного явления. Так, знаменитую битву при Ватерлоо (18 июня 1815 года) наблюдали неделю спустя жители бельгийского городка Вервье. Расстояние от Ватерлоо до Вервье по прямой линии составляет более 100 км. Известны случаи, когда подобные миражи наблюдались и на больших расстояниях - до 1000 км.

По одной из теорий, при особом стечении природных факторов зрительная информация запечатлевается во времени и пространстве. А при совпадении определенных атмосферных, погодных и т.п. условий она вновь становится зримой для посторонних наблюдателей.

Миражи - следовики

Класс явлений, также не получивший научного обоснования. К нему относят миражи, которые после своего исчезновения оставляют материальные следы. Известно, что в марте 1997 г. С неба в Англии падали свежие зрелые орехи. Выдвигают несколько объяснений природы возникновения данных следов.

Первое – эти следы не имеют к миражу непосредственного отношения. «После этого» - не значит «вследствие этого». Самое сложное – установление общей достоверности самих фактов подобных явлений.

Другое объяснение – разность температурных слоев приводит к образованию вихревого эффекта, засасывающего в атмосферу различный мусор. Движение воздушных потоков доставляет «поглощенное» в область образования миража. После выравнивания температур «небесная картина» исчезает, а мусор выпадает на землю.

Сложно говорить о достоверности таких явлений. Но определенный «мистический» интерес они все же вызывают. А потому вполне могут рассматриваться на уроке-заблуждении.

Изучая различные явления, связанные с прохождением света в атмосфере, ученые используют добытые знания для развития науки. Так, наблюдение венцов помогает определять величину кристалликов льда и капель воды, из которых образуются различные облака. Наблюдения венцов и гало дает также возможность предсказания погоды. Так, если появившийся венец постепенно уменьшается, можно ожидать осадки. Увеличение венцов, наоборот, предвещает наступление сухой и малооблачной погоды.

Заключение

Физическая природа света интересовала людей с незапамятных времён. Многие выдающиеся ученные, на всём протяжении развития научной мысли, бились над решением этой проблемы. Со временем, была открыта и сложность обыкновенного белого луча, и его способность менять своё поведение в зависимости от окружающей среды, и его умение проявлять признаки, присущие как вещественным элементам, так и природе электромагнитных излучений. Световой луч, подвергнутый различным техническим воздействиям, стал применяться в науке и технике в диапазоне от режущего инструмента, способного с точностью до микрона обработать нужную деталь, до невесомого канала передачи информации с, практически, неисчерпаемыми возможностями.

Но, прежде чем утвердился совремённый взгляд на природу света, и световой луч нашёл своё применение в жизни человека, были выявлены, описаны, научно обоснованы и экспериментально подтверждены многие оптические явления, повсеместно возникающие в атмосфере земли, от известной каждому радуги, до сложных, периодических миражей. Но, не смотря на это, причудливая игра света всегда привлекала и привлекает человека. Никого не оставляет равнодушным ни созерцание зимнего гало, ни яркого солнечного заката, ни широкой, в пол неба, полосы северного сияния, ни скромной лунной дорожки на водной глади. Световой луч, проходя сквозь атмосферу нашей планеты, не просто освещает её, но и придаёт ей неповторимый вид, делая прекрасной.

Конечно, в атмосфере нашей планеты происходит значительно больше оптических явлений, чем рассматривается в этой курсовой работе. Среди них есть как хорошо знакомые нам и разгаданные учёными, так и те, которые ещё ждут своих первооткрывателей. И нам остаётся лишь надеяться, что, со временем, мы станем свидетелями всё новых и новых открытий в области оптических атмосферных явлений, свидетельствующих о многогранности обыкновенного светового луча.

Список использованной литературы

Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. «Курс общей физики»

Королев Ф.А. «Курс физики» М., «Просвещение» 1988 г.

«Физика 10», авторы - Г. Я. Мякишев Б. Б. Буховцев, издательство «Просвещение», Москва, 1987 год. атмосфере идеологических чисток психотехника фактически прекратила... - зрение) - субъективные световые явления (ощущения), не имеющие характера...

Собственное свече́ние атмосфе́ры — очень слабое излучение света атмосферой планеты.

Свечение неба над горизонтом, снятое с борта МКС.

В случае с атмосферой Земли этот оптический феномен приводит к тому, что ночное небо никогда не является полностью тёмным, даже если исключить свет звёзд и рассеянный свет Солнца с дневной стороны.

Свечение неба является в 1000 раз более интенсивным в дневное время, однако изучение феномена дневного свечения атмосферы затруднено из-за того, что оно теряется в ярком свете Солнца.

Феномен свечения неба был открыт в 1868 году шведским учёным Андерсом Ангстремом . С тех пор производилось его наблюдение и лабораторное исследование. Были открыты различные химические реакции, в ходе которых возможно образование электромагнитного излучения, и выделены те процессы, которые могут происходить в атмосфере Земли. Астрономическими наблюдениями было подтверждено существование именно такого излучения.

А́ндерс Йо́нас А́нгстрем (Онгстрём; швед. Anders Jonas Ångström; 13 августа 1814, Лёгдё, Медельпад — 21 июня 1874, Уппсала) — шведский ученый-астрофизик, один из основателей спектрального анализа.

Свечение неба вызывается различными процессами в верхних слоях атмосферы, в частности, рекомбинацией ионов, образовавшихся в процессе фотоионизации под воздействием излучения Солнца в дневное время; люминесценцией, вызываемой прохождением космических лучей через верхние слои атмосферы, а также хемилюминесценцией, связанной в основном с реакциями, идущими между кислородом, азотом и гидроксильным радикалом на высоте нескольких сотен километров.

Ночью свечение атмосферы может быть достаточно ярким, чтобы быть замеченным наблюдателем, и обычно имеет голубоватый цвет. Хотя свечение атмосферы является практически равномерным, для наземного наблюдателя оно кажется наиболее ярким на расстоянии 10 градусов от горизонта.

Одним из механизмов свечения атмосферы является соединение атома азота с атомом кислорода с формированием молекулы окиси азота (NO). В ходе данной реакции излучается фотон. Другими веществами, способными внести вклад в свечение неба, являются гидроксильный радикал (OH), молекулярный кислород, натрий и литий.

Ночное свечение не является постоянным по яркости. Вероятно, его интенсивность зависит от геомагнитной активности.

Комета Лавджоя, проходящая за свечением неба Земли 22 декабря 2011 года.

Алекс Ривест. Земля, которую вы никогда не видели прежде

Интервальное видео, которое знакомит нас с удивительным явлением — собственным свечением земной атмосферы.

Мы уже начали привыкать к замечательным снимкам Земли, полученным космонавтами и астронавтами с борта МКС. А зря! Некоторые из них выглядят очень необычно. Прежде всего это касается снимков ночной стороны Земли. На фотографиях, полученных с большой экспозицией, прекрасно видны яркие огни городов, грозы, полярные сияния. Но помимо них мы наблюдаем совершенно удивительное явление — собственное свечение земной атмосферы.

Оказывается, ночью на нашей планете никогда не бывает полностью темно. Даже если исключить городскую засветку, Луну и звезды, все еще будет наблюдаться чрезвычайно слабое (но вполне регистрируемое) свечение атмосферы. Вызывается оно целым рядом факторов, среди которых важную роль играют Солнце (ночью происходит рекомбининация ионов воздуха, родившихся днем под воздействием света звезды), космические лучи и химические реакции с участием кислорода, азота и гидроксильных радикалов.

Американский фотограф Алекс Ривест (Alex Rivest) предлагает нам взглянуть на этот феномен с точки зрения искусства. Он собрал большое количество фотографий ночной Земли и создал из них замечательное интервальное видео, которое мы и предлагаем вашему вниманию.

Структура собственного свечения атмосферы довольно сложна (см., например, на 00:37 после начала видео). Мы видим, что феномен образуют три слоя свечения: красный слой (самый протяженный и разреженный), желтый слой и зеленый (тонкая прослойка между красным и желтым). Различные цвета обусловлены свечением различных атомов. Так, за желтый цвет ответственны метеоры, которые, сгорая в верхних слоях атмосферы, распыляют атомы натрия — они-то и светятся желтым. Зеленое свечение производят атомы азота и кислорода. Наконец, красное свечение порождается ионами гидроксила -OH.

Красное, зеленое и желтое свечение ночной атмосферы Земли. Фото: NASA

При просмотре видео мы не раз замечаем еще один вид свечения земной атмосферы: полярные сияния (например, спустя 00:24 после начала). Полярные сияния вызывает солнечный ветер — частицы высокой энергии, летящие от Солнца и сталкивающиеся с атмосферой Земли на высотах около 100 км.

Большая Вселенная

Полярное сияние - свечение верхних разреженных слоев атмосферы, вызванное взаимодействием атомов и молекул на высотах 90-1000 км с заряженными частицами больших энергий (электронами и протонами), вторгающимися в земную атмосферу из космоса. Соударения частиц с составляющими верхней атмосферы (кислородом и азотом) приводят к возбуждению последних, т.е. к переходу в состояние с более высокой энергией.

Возврат в начальное, равновесное состояние происходит путём излучения квантов света характерных длин волн, т.е. полярного сияния. Наблюдается в основном в высоких широтах обоих полушарий в овальных поясах (авроральных овалах), которые окружают магнитные полюса Земли, в широтах 67-70 градусов. Во времена высокой солнечной активности границы полярного сияния расширяются до более низких широт - на 20-25 градусов южнее или севернее.

Полярные сияния чаще всего можно наблюдать зимой. Видимо, это мнение сложилось от того, что полярные сияния в России очень часто называют "северными сияниями" (по названию полушария, где его наблюдают), а север у нас ассоциируется с морозом, снегом и, соответственно, зимой. На самом деле, полярные сияния чаще всего происходят весной и осенью, в периоды, приближённые к весеннему и осеннему равноденствия и повторяются в виде циклов, чья продолжительность составляет примерно 27 дней и 11 лет.

Полярное сияние рождается вследствие солнечных возмущений. Это подтверждает циклическая природа полярных сияний, совпадающая по своим высшим пикам с 27-суточным вращением Солнца и 11-годичными колебаниями солнечной активности, и их концентрация в зоне возмущений магнитных полей Земли.

Полярное сияние - это просто свет в небе. При этом его сопровождает огромное количество энергии, которое выделяется за сравнительно короткий промежуток времени. Сила излучения порой может равняться 5-6 бальному землетрясению. Пульсирующие полярные сияния могут сопровождаться ещё и слабо свистящими звуками или лёгким треском.

Формы полярных сияний различны. Полярные сияния наблюдаются в различных видах и формах: пятнах, однородных дугах и полосках, пульсирующих дугах и поверхностях, проблесках, всполохах, лучах и лучистых дугах, коронах. Свечение полярного сияния обычно начинается со сплошной дуги, самой распространённой формы полярного сияния, и в случае увеличения яркости может приобретать остальные, более сложные формы.

Цвет полярного сияния зависит от его интенсивности. Интенсивность свечения полярного сияния определяется по принятой международной шкале в пределах I-IV баллов. Сияния с низкой интенсивностью свечения (от I до III баллов) не кажутся человеческому глазу разноцветными, так как цветовая интенсивность в них ниже порога нашего восприятия. Полярные сияния с интенсивностью в IV балла и III (у верхней границы) воспринимаются как цветные - чаще как жёлто-зелёные, реже - красные и фиолетовые. Интересно, что большая часть излучения испускается главными составляющими высоких слоёв земной атмосферы - атомарным кислородом, который окрашивает полярные сияния в желтоватые тона, придаёт им красноватую лучистость или вносит в общий спектр зелёную линию и молекулярным азотом, отвечающим за основной красный и фиолетовый цвета одного из прекраснейших небесных явлений.

Сквозь полярное сияние можно видеть звёзды. Так как толщина полярного сияния всего несколько сот километров.

Полярное сияние видно из космоса. И не просто видно, а видно гораздо лучше, чем с поверхности Земли, так как в космосе наблюдать полярное сияние не мешает ни солнце, ни облака, ни искажающее влияние нижних плотных слоёв атмосферы. По словам космонавтом, с орбиты МКС полярные сияния выглядят как огромные зелёные постоянно движущиеся амёбы.

Полярное сияние может длиться сутками. А может и всего несколько десятков минут.

Полярное сияние можно наблюдать не только на Земле. Считается, это атмосферы других планет (например, Венеры) также имеют возможность порождать полярные сияния. Природа полярных сияний на Юпитере и Сатурне по последним научным данным сходна с природой их земных собратьев.

Полярное сияние можно вызвать искусственно. Например, с помощью ядерного взрыва в высоких слоях атмосферы. Что и было как-то сделано министерством обороны США. Американским военным удалось добиться сияния из дуги малинового цвета и плавно переходящих с красного через фиолетовый до зелёного лучей. Исходя из цветовой палитры искусственных полярных сияний родилась теория о том, что причина их возникновения кроется в возбуждении содержащегося в атмосфера кислорода и азота и их столкновении с заряженными частицами, высвобождёнными в результате ядерного взрыва.

Полярное сияние может вызываться ракетными выбросами. Однако явление это принято называть искусственным свечением, так как причины его возникновения близки к тем, которые вызывают естественное свечение воздуха.