Свет И Цвет

Искривление световых лучей в атмосфере

Аномальное искривление лучей без отражения

Стоя на берегу моря, обратите внимание на то, как часто над горизонтом поднимаются далеко отстоящие от нас волны, в то время как такие же волны вблизи берега не достигают линии горизонта, хотя на плоской Земле линия, соединяющая гребни волн одинаковой высоты, должна проходить на одном уровне и потому также должна пересечь горизонт. Это явление можно наблюдать также и в открытом море. В штормовую погоду встаньте на одной из нижних палуб; вы увидите, что волны неподалеку от вас не достигают линии горизонта; сравните их с волнами, находящимися вдалеке. Наши наблюдения можно объяснить только кривизной поверхности Земли, которая становится для нас очевидным фактом.

Однако описанное явление меняется в зависимости от земного искривления лучей. Иногда это особенно хорошо заметно; тогда горизонт кажется совсем близким, суда кажутся большими и расположенными от берега дальше, чем обычно. Создается впечатление, будто кривизна поверхности Земли увеличилась. Иногда, наоборот, спокойное море напоминает огромную вогнутую чашу. Те предметы, которые при обычных условиях находятся вне пределов нашего зрения, становятся видимыми, приближаются к нам и кажутся меньше. Далекие суда, которые в нормальных условиях должны были бы находиться на горизонте или за горизонтом, кажутся нам плавающими в этой огромной водяной долине. Каждое судно как бы сжато по вертикали, линия горизонта проходит над его корпусом, а глаз наш, как правило, находится ниже корпуса судна. Горизонт представляется необычайно далеким.

(далее...)

Мираж в миниатюре

Мираж в пустыне, известный всем по книгам, легко можно увидеть в миниатюре. Найдем длинную, ровную стену или каменный парапет не менее 8 м длиной, который был бы обращен к югу и освещен Солнцем. Затем, приблизив лицо к стене, посмотрим вдоль нее. В это время кто-нибудь, постаравшись отойти как можно дальше от вас, постепенно подносит какой-нибудь блестящий предмет все ближе и ближе к стене. Таким предметом может послужить обычный ключ, сверкающий на Солнце. Как только ключ оказывается на расстоянии нескольких сантиметров от стены, его вид вдруг удивительно искажается, и изображение, отраженное от поверхности стены, начинает как бы приближаться к ключу. Часто отражается и вся рука, держащая ключ. Если вам такой опыт удастся, то вы сможете легко наблюдать это явление и с любым другим отдаленным предметом, глядя вдоль самой поверхности стены. Подобное отражение можно получить и при более короткой стене, если поместить глаз совсем близко к ней; для этого необходимо, чтобы наблюдатель мог встать у конца стены.

Если очень длинная стена сильно накалена, появляется иногда и второе отражение, и оно будет не перевернутым по отношению к предмету, а прямым. Это происходит согласно общему закону, который утверждает, что последовательные изображения в мираже должны попеременно быть прямыми и перевернутыми (фотография VII).

(далее...)

Большие миражи над горячими поверхностями («нижние миражи»)

Для образования миража необходимы: 1) плоская поверхность, 2) большое пространство для наблюдения, 3) сильное нагревание поверхности Земли. Такая равнинная страна, как Голландия, отвечает двум первым требованиям и потому здесь часто можно наблюдать большие миражи: нередко в воздухе появляются такие же великолепные отражения, как и в раскаленных песках Сахары. Иногда их можно увидеть только сильно пригнувшись к земле. Миражи становятся во много раз яснее и появляются удивительно часто, если пользоваться при этом полевым или театральным биноклем.

Мы опишем три случая, наиболее благоприятных для наблюдения этих явлений.

(далее...)

Миражи над холодной водой ( «верхние миражи» )

Нижние миражи появляются главным образом над нагретой землей; верхние миражи, хотя и гораздо реже, наблюдаются преимущественно над морем. Они возникают, когда море значительно холоднее воздуха, так что температура нижних слоев воздуха быстро растет с удалением от поверхности моря; метеорологи называют такое распределение температуры «инверсией».

Классические наблюдения великолепных «верхних» миражей были проведены при помощи телескопа на южном побережье Англии у Ла-Манша. Наблюдения проводились иногда вечером после жаркого дня, иногда — во время тумана, который поднимался над морем. Верхние миражи изредка наблюдаются и в совершенно других условиях, например, весной над Балтийским морем, когда начинается оттепель.

(далее...)

Воздушные замки

Вполне авторитетные наблюдатели описали несколько случаев замечательных миражей. Это были ландшафты с городами, башнями и парапетами, поднимающимися над горизонтом. Своими все время меняющимися и исчезающими волшебными картинами они вызывали восторг, манили к себе — это была фата-моргана! Нет ничего удивительного, что эти миражи, прекрасные сами по себе, еще больше украшены поэзией и народными сказаниями.

Форел довольно часто наблюдал над Женевским озером несколько более простые формы этого явления; он подробно описал результаты своей пятидесятилетней работы. Для опыта необходима спокойная поверхность воды шириной от десяти до тридцати километров, причем очень важно, чтобы глаз наблюдателя был на высоте от двух до четырех метров над водой. Это расстояние точно определяется из опыта. В ясные солнечные дни, когда вода теплее воздуха, Форел наблюдал четыре последовательные стадии развития миража, появлявшегося на противоположном берегу; стадии сменяли одна другую и не задерживались в одном и том же месте долее, чем на 10—20 минут.

(далее...)

Искажение Солнца и Луны во время восхода и захода

Иногда, когда Солнце находится низко над горизонтом, можно наблюдать странное искажение его очертаний. Часто углы видимого сегмента закруглены, иногда кажется, что диск состоит из двух частей, соединенных вместе; порой под Солнцем оказывается полоска света, которая поднимается по мере того, как солнечный диск опускается. Бывает, что Солнце садится не за горизонт, а на расстоянии нескольких минут дуги над ним. Кажется, что такие искажения появляются чаще вечером, чем утром, и объяснение этому следует искать в метеорологических факторах. В тихие безоблачные дни слои воздуха с различной плотностью меньше перемешиваются, так что искажения в очертаниях солнечного диска можно принять за предзнаменование устойчивого состояния атмосферы и, следовательно, хорошей погоды. Если Солнце слишком слепит глаза, то при наблюдении рекомендуется держать перед глазом листок серебряной или обычной бумаги с проткнутой маленькой круглой дырочкой, или темное стекло. Полевой бинокль не обязателен, хотя он несколько облегчает наблюдение. В этом случае перед глазом (но не перед объективом) можно держать кусок закопченного стекла или диафрагму с отверстием величиной с булавочную головку.

Самая интересная стадия этого явления наступает обычно лишь за 10 минут до захода (или продолжается спустя 10 минут после восхода). Обратите внимание на различные оттенки цвета солнечного диска — ближе к горизонту он темно-красный, а в верхней части постепенно становится оранжевым и желтым. Заметьте также, как вытягиваются наблюдающиеся иногда большие солнечные пятна.

(далее...)

Многократные изображения

Ранее упоминалось о двух наблюдениях многократных изображений лунного серпа. Эти изображения располагались друг подле друга и друг над другом, были удивительно резки и не показывали изменений формы. Расстояние между изображениями было так велико, что я уже не мог здесь ссылаться на отражение в воздухе и даже думал об аномальном образовании изображения в глазе наблюдателей. Однако я ошибался!

Природа всегда богаче в своих возможностях, чем мы думаем. Недавно один наблюдатель видел около Солнца и над ним семь изображений Солнца, неискаженных и резких. На этот раз явление было сфотографировано отчетливо и убедительно. Солнце было в 10° над горизонтом, явление оставалось видимым не больше трех минут. Семь побочных солнц были синеватыми, настоящее Солнце — оранжевым. Объяснение явления искали в аномальном искривлении световых лучей. Мне такое объяснение кажется неверным — невозможно представить себе, как форма изображений остается неискаженной.

(далее...)

Зеленый луч

«Видели ли вы когда-нибудь заходящее Солнце на горизонте? — Да, конечно! — Следили ли вы, как оно касалось линии горизонта, а потом вовсе исчезало за ним? — Вероятно, да! — Но заметили ли вы, как появляется и гаснет последний солнечный луч, когда воздух освобождается от тумана и становится прозрачным? — Вероятно, нет! — Итак, если представится видеть это явление — оно бывает очень редко,— то обратите внимание на то, что этот последний луч будет не красным, а зеленым. Да, да, он будет иметь чудесный зеленый цвет, т. е. такой зеленый, который не сможет создать ни один художник на своей палитре. Подобный зеленый цвет не удается встретить нигде в природе, ибо его нельзя найти в растительном мире, несмотря на все множество и разнообразие его цветов и оттенков, его не встретить и у самых ярких морей. Если есть зеленый цвет в раю, то он не может быть иным, ибо это настоящий цвет надежды!»

По старинной шотландской легенде, всякий, кто хоть однажды видел зеленый луч, никогда не совершит ошибки в сердечных делах. На острове Мэн зеленый луч называют «живым светом».

(далее...)

Аномальное преломление

Когда диск Солнца как бы зазубривается с боков, можно заметить, как иногда у его верхушки отрывается полоса, которая исчезает затем в ясном зеленом блеске. Это удивительно красивое зрелище.

Приведем здесь другой факт, подчеркивающий значительную роль, которую играет в появлении зеленого луча аномальное преломление. Два раза зеленый луч был виден лишь с одной палубы корабля, но не с других. Это говорит о большой роли высоты, с которой проводятся наблюдения.

(далее...)

Мерцание земных источников света

Явление, которое известно как мерцание или мигание, очень хорошо заметно над жаровнями или печами, в которых у нас обычно варят асфальт для улиц. Все предметы в отдалении начинают трепетать и как бы струиться в воздухе — иногда так сильно, что делаются неузнаваемыми, а воздух даже перестает казаться прозрачным. Если взглянуть на отдаленные предметы над котлом паровоза, то все они начинают дрожать. То же происходит и над раскаленной железной крышей. Такую же картину можно наблюдать над сжатым полем или полосой песка, если они сильно нагреты Солнцем.

Лучше всего явления мерцания можно наблюдать на ярких и блестящих объектах, таких, как стволы берез, белые столбы, площадки белого песка, садовые шары или стекла далеких окон, освещенные Солнцем. Летом или в солнечные весенние дни мерцают железнодорожные рельсы; они уже не кажутся прямыми, а змеятся и сплетаются в отдалении. Если приложить голову к Земле, то мерцание увеличивается; можно увидеть воздушные «струйки», гонимые ветром. Такие «волны» бывают даже выше, чем волны на море. Если смотреть в бинокль, то, пока ярко светит Солнце, невозможно хорошо рассмотреть отдаленные предметы (особенно если посмотреть в направлении против Солнца). Зимой напрактиковавшийся глаз легко заметит по дрожащим и вибрирующим отдаленным предметам, как теплый воздух поднимается над крышами (Оудеманс).

(далее...)

Мерцание звезд

Обратите внимание на то, как мерцает Сириус или какая-либо другая яркая звезда, когда она находится около горизонта. Если смотреть на такую звезду в телескоп, можно заметить ее легкое дрожание. Если смотреть простым глазом, то видно, как меняется яркость звезды, а также ее цвет.

Конечно, мерцание звезд, которое мы наблюдаем,— это не результат изменений, происходящих на самих звездах. Это явление можно объяснить так же, как и мерцание земных источников света. Изменения положения звезды вызываются искривлениями световых лучей в потоках холодного и горячего воздуха (в атмосфере всегда имеется и горячий и холодный воздух), особенно в тех местах, где теплый слой воздуха проходит над холодным и образует воздушные вихри. Изменения в яркости возникают потому, что неправильно отклоняющиеся лучи света в некоторых местах над поверхностью Земли концентрируются, а в других местах оказываются сравнительно редкими. Вся картина постоянно смещается (например, из-за ветра), и наблюдатель оказывается то в более, то в менее освещенной области. Изменение в цвете следует приписать небольшой дисперсии при нормальном земном искривлении лучей, в результате которой лучи от звезды проходят несколько различный путь в атмосфере в соответствии с их цветом. Расчет показывает, что для звезды на высоте 10° над горизонтом расстояние между фиолетовыми и красными лучами должно составлять 28 см на высоте 2000 м и 58 см на высоте 5000 м. Потоки воздуха в общем довольно малы, и часто может случиться, что фиолетовый луч, пройдя через воздушную струю, окажется преломленным, а красный луч пройдет без отклонений. Поэтому моменты, когда звезда становится ярче или слабее в результате мерцания, различны для разных цветов. В последнее время выяснилось, что при мерцании играет роль и дифракция, особенно когда дело касается маленьких воздушных струй на большой высоте.

(далее...)

Анализ явления мерцания

Существуют другие способы анализа явления мерцания: 1) человек с нормальным зрением может использовать слабые вогнутые очки; для этого ему придется фиксировать глаза так, как если бы звезда помещалась поблизости от него; 2) можно смотреть в театральный бинокль, слегка по нему постукивая; 3) можно наблюдать отражение звезды в карманном зеркале, поворачивая зеркало на малые углы; 4) можно просто переводить взгляд около звезды (впрочем, последнее достигается путем большой тренировки).

Имеется и очень простой метод наблюдения, который дает возможность судить о размерах воздушных потоков. Посмотрите на ярко мерцающую звезду, слегка сведя глаза вместе, т. е. как бы посмотрите на предмет, находящийся более или менее на одной прямой со звездой на расстоянии примерно полутора метра от вас. Теперь вы увидите не одну, а две звезды, и эти две звезды мерцают неодновременно, потому что оба глаза находятся так далеко друг от друга, что струя воздуха, проходя мимо одного глаза наблюдателя, не оказывает влияния на другой глаз. Таким образом, большинство воздушных струй должно быть меньше 7 см толщиной, т. е. меньше расстояния между глазами.

(далее...)

Как измерить мерцание звезд?

1. Если вы не знаете, каким образом измерить то или иное явление, всегда для начала можно воспользоваться произвольной качественной шкалой. Немерцающую звезду я принимаю за нуль; звезду с наисильнейшим мерцанием, которая видна вблизи горизонта, принимаю за 10; промежуточные состояния между этими двумя отмечаются остальными цифрами. Такие предварительные шкалы оказывались удивительно полезными при развитии всех естественных наук. Привыкают к обозначениям такой шкалы быстрее, чем этого можно было бы ожидать, а вскоре находится способ проградуировать эту качественную шкалу и количественно.

2. Другим простым способом измерения турбулентности воздуха является определение высоты над горизонтом, на которой исчезают изменения цвета, или высоты, на которой мерцание становится практически незаметным.

(далее...)

Когда звезды больше всего мерцают?

Сильное мерцание звезд доказывает, что атмосфера неоднородна, что в ней перемешаны слои воздуха различной плотности. Поскольку, однако, эта неоднородность атмосферы обычно связана с определенными метеорологическими условиями, многие думают, что мерцание связано с определенной погодой.

Обычно мерцание увеличивается при низком атмосферном давлении, низкой температуре, большой влажности, больших искривлениях изобар и при большом изменении давления с высотой, причем мерцание бывает гораздо интенсивнее при ветре нормальной силы, чем при ветре очень слабом или очень сильном. Таким образом, спокойствие атмосферы или ее движение зависят от такого большого числа сложных факторов, что в настоящее время невозможно использовать явление мерцания звезд для предсказания погоды.

(далее...)

Мерцание планет

Планеты мерцают гораздо меньше, чем звезды. Нам это кажется несколько странным, поскольку невооруженный глаз не отличает планеты от звезд. Причина этого различия кроется в том, что диски звезд даже в самые большие телескопы кажутся простыми точками (самое большее 0",05), так как они удалены от нас на громадные расстояния, в то же время планеты имеют видимые диаметры от 10 до 68" (Венера) или от 31 до 51" (Юпитер). Таким образом, в случае с планетами через маленький участок на большой высоте в атмосфере пройдет пучок световых лучей, из которых лишь немногие попадут в наш глаз. Поскольку струи воздуха, как мы знаем, отклоняют луч света всего лишь на несколько секунд дуги, то лучи, сперва попавшие в наш глаз, будут заменены другими лучами из того же пучка; следовательно, яркость совершенно не изменится.

Мы заметим изменение в яркости только в том случае, если пучок лучей, первоначально проходивший мимо глаза, теперь попадает в глаз. Однако это изменение будет очень слабым благодаря тому, что лучи проходят много воздушных потоков, одни из которых изгибают лучи по направлению к нашему глазу, другие — в противоположном направлении. Когда Юпитер, например, находится на высоте 30° над горизонтом, конус световых лучей, попадающих в наш глаз от планеты, на высоте 2000 м будет иметь диаметр от 60 до 100 см. Понятно, что мерцание планеты станет заметным, когда изменение в направлении ее лучей будет того же порядка величины, что и видимый диаметр планеты. Вот почему Венера и Меркурий, которые иногда имеют форму узкого серпа, время от времени заметно мерцают, и вот почему Венера, находящаяся близко от горизонта, изменяется в цвете. Когда атмосфера очень неспокойна и планеты стоят низко на небе, наблюдатель непременно обратит внимание на изменения в интенсивности их света.

(далее...)

Бегущие тени

Мы узнали, что мерцание звезд вызывается неправильными флуктуациями плотности воздушного океана, на дне которого живем мы, обитатели Земли. Собственно говоря, это — такое же явление, как местное собирание и рассеивание солнечных лучей в слегка колеблющейся воде; с точки зрения рыб, Солнце мерцает так же, как — с нашей точки зрения — мерцают звезды, с той только разницей, что флуктуации толщины водяных слоев замещаются флуктуациями плотности воздушных слоев. Последние по сравнению с первыми гораздо менее существенны, так что мы можем заметить мерцание лишь самых ярких точечных источников света.

Точно так же, как мы видели световые сгущения в прозрачной воде, мы можем хорошо рассмотреть потоки в воздухе.

(далее...)

Это интересно: Базальная имплантация зубов в москве цены базальная имплантация цены в москве - Цупиков Александр Вячеславович. Подробнее >>>