Світлові явища в атмосфері Енциклопедія ЕСБЕ
Колір неба та його забарвлення при ранковій та вечірній зорі. Явище блакитного забарвлення неба протягом дня, як згадано у статті про небесне склепіння (див.), залежить виключно від розсіяння світла тими дрібними частинками, які постійно перебувають у більш ніж достатній кількості у зваженому стані не тільки в нижніх, а й порівняно навіть високі шари атмосфери. Лордом Рейлеєм (Rayleigh) теоретично було доведено, що при досить малих розмірах такі частинки мають властивість відбивати виключно тільки промені короткої довжини хвилі, тобто промені блакитні, сині, фіолетові. Безпосередні спостереження це підтверджують. Чим більше таких частинок у повітрі, тим яскравіше здається нам його блакитне забарвлення; чим далі віддаляємося ми по небесному склепенню від світила, що служить джерелом світла, тим більше, отже, відображень від частинок зазнає проміння, що дійшло до нас, і тим синє здасться нам небесне склепіння. Навпаки, чим далі віддаляємося ми від земної поверхні, тим менше зважених частинок зустрічають в атмосфері промені, що доходять до нас, і тим темніше здається нам небо; при підйомах на дуже високі гори, при високих польотах на повітряних кулях спостерігачі бачать майже чорне ебо. Інший є спостерігачеві забарвлення небесного склепіння поблизу світила, так само як і забарвлення останнього. Відбиваючи промені короткої довжини хвилі, частинки, зважені у повітрі, стаючи по дорозі С. променів, пропустять інші кольори спектру, тому здадуться нам забарвленими в кольори, додаткові до відбитим, т. е. в оранжево-червоний колір. До цього частково додасться ще пряме поглинання світла — саме променів хвиль короткої довжини — водяними частинками, що плавають в атмосфері, а також явища дифракції світла поблизу його джерела. Тому як саме світило,промені, що дійшли до нас С., так і небесне склепіння поблизу нього завжди здаються нам жовтувато-оранжевими. Якщо взагалі ми не бачимо різко цього забарвлення неба поблизу світила, то тільки тому, що яскравість світила, засліплюючи нас, заважає нам бачити слабкі промені, що виходять у його сусідстві від небесного склепіння. Коли ж світило в години сходу чи заходу сонця посилає нам, перебуваючи поблизу горизонту, свої промені через величезну товщу атмосфери, забарвлення і самого світила, і небосхилу поблизу нього ясно стає жовтим, оранжево-червоним, навіть багряно-червоним: нижні шари. які повинні пройти при цьому промені, містять тим більше зважених частинок, чим ближче до поверхні землі сяє світловий промінь. Тому ж при морозах, коли повітря переповнене плаваючими в ньому крапельками туману, забарвлення світила і небосхилу навколо нього є дуже яскравим, особливо якщо умови, напр. у великих містах, де повітря містить масу пилу та кіптяви, сприяють появі туману. Явища забарвлення піднебіння у блакитний колір спостерігаються лише за досить малих розмірах відбивають промені частинок; як тільки розміри цих останніх перейдуть деяку межу, промені, що відбиваються ними, будуть містити і промені інших довжин хвиль; - блакитне забарвлення неба в цих випадках починає переходити в білувате; а при достатній кількості порівняно великих частинок небо може прийняти зовсім білий колір, як це спостерігається, напр., при утворенні великих скупчень дрібних крижаних кристаликів та голочок, що спостерігаються нами у вигляді розтягнутих покривів перисто-шарових хмар.
Кола біля Сонця та Місяця. Під назвою кіл біля світил або гало (halos) відомий клас оптичних атмосферних явищ, зобов'язаний своїм походженням відображенню та заломленню світла в крижаних кристалах, що утворюють перисто-шаруваті.хмари. З'являючись у повітрі при замерзанні водяних крапельок, крижані кристали приймають зазвичай одну з трьох форм шестисторонніх правильних призм: призми, у яких довжина дуже велика проти їх перетином; це (фіг. А на рис. 1) - всім відомі крижані голочки, в морозні зимові дні масами ширяють в нижніх шарах атмосфери. Падаючи вільно у повітрі, такі голочки розташовуються довгою віссю вертикально.
В іншого роду призмах висота дуже мала порівняно з перетином; тоді виходять шестисторонні плоскі таблички (фіг. на рис. 1). Іноді, нарешті, крижані кристалики набувають форми призми, переріз якої є шестипроменевою зіркою (ф. на рис. 1). Падаючи на крижані кристали, промінь світла, залежно від виду кристала та його положення щодо променя, може прямо або пройти через нього без заломлення, або промені повинні зазнати в них не тільки заломлення, а й цілий ряд повних внутрішніх відбитків. Так як дві суміжні грані подібного кристала утворюють кут в 120 °, то довільно падає на одну з них промінь світла взагалі не може вийти через сусідню грань, не зазнавши повного внутрішнього відбиття; для того, щоб він вийшов, необхідно, щоб за показника заломлення 1,31 (для льоду) призму мала заломлюючий кут не більше 90°31'. Через дві несуміжні грані промінь світла пройти може, оскільки вони становлять між собою кути в 60°, але при цьому повинен зазнати заломлення та розкладання на кольори. Нарешті, зустрічаючи ребро призми, утворене перетином основи з бічними гранями під кутом 90°, промінь пройде через кристал після заломлення. Прикладений малюнок схематично зображує явища, що найчастіше спостерігаються. Насправді дуже рідко, звичайно, вдається спостерігати явище, усі частини якого були боднаково яскраві і виразно видно: зазвичай то та, то інша його частина розвинена яскравіше і характерніше, інші або спостерігаються дуже слабко, і навіть відсутні.
Звичайне коло або мале гало - це блискуче коло (А на рис. 2), що оточує світило S, його радіус - близько 22 °; він пофарбований в червонуватий колір з внутрішньої сторони, потім слабо помітний жовтий, далі колір переходить у білий і поступово зливається із загальним білим тоном неба. Простір усередині кола видається порівняно темним; внутрішня межа кола різко окреслена. Коло це утворюється заломленням світла в крижаних голках, що носяться у всіляких положеннях повітря. Кут найменшого відхилення променів у крижаній призмі — приблизно 22°, тому всі промені, що пройшли крізь кристалики, повинні здатися спостерігачеві відхиленими від джерела світла принаймні на 22°; звідси темрява внутрішнього простору. Червоний колір, як найменше заломлюваний, здасться і найменш відхиленим від світила; за ним іде жовтий; решта променів, змішуючись між собою, дасть враження білого кольору. Велике коло, або велике гало (В на рис. 2) - подібне малому коло з радіусом близько 46 °, зобов'язаний своїм походженням заломлення світла в крижаних голках, звернених до світила кутами в 90 °; коло це зазвичай бліді малого, але кольори в ньому розділені різкіше. Паргельський круг - горизонтальна смуга (CSC' на рис. 2), що проходить через світло, зобов'язана своїм походженням відображенню світла від граней повільно падаючих крижаних кристаликів, причому межі ці спрямовані вертикально. Перетинаючись із малим гало, коло це утворює яскраві, забарвлені плями (РР') — так звані паргелії. У точках QQ' на відстані 44° від світила іноді спостерігаються подібні ж, але слабші плями, це вторинніпаргелії. Дотичні дуги виходять від заломлення світла, що вступає в кристали через одну з підстав, а що виходить через одну з граней. Розрізняють навколозенітну дугу (DЕD), що стосується великого гало зверху і звернену увігнутістю до зеніту; якщо світило досить високо, іноді вдається спостерігати відповідну дугу і знизу великого гало. Якщо до призм виду А (на рис. 1) домішуються ще й шестикутні зірочки виду В (на рис. 1), то явище ускладнюється багаторазовими відображеннями та заломленнями всередині цих останніх кристаликів. У цьому випадку на паргелічному колі з'являються, понад зазначені вище, ще світлі пофарбовані плями, віддалені від Сонця на 120 ° по дузі кола; це — парантелії, чи хибні сонця. Якщо кристали, падаючи в повітрі одержують завдяки його опору коливальні рухи, то внаслідок відбиття від них світла з'являється С. стовп, що проходить через Сонце. Присутність плоских шестигранних крижаних табличок (форма В на рис. 1) дає початок дотичним дугам до малого гало (верхня - MNM' і нижня ТUT' на рис. 2), внутрішньому еліптичному гало (KNK'U) та бічним дотичних дуг (GH і G'H'); нарешті, на паргелічному колі може з'явитися слабка світла пляма, віддалена на 180 ° від Сонця - антелій.
Для більш детального ознайомлення з оптичними явищами в атмосфері див. Verdet, "Oeuvres compl." (Т. I); Mascart, "Trait é d'Optique" (т. III); Хвольсон, "Курс фізики" (II, СПб., 1898); Angot, "Trait é de Météorologie" (1899); Flammarion, "L'Atmosphère"; Klessiing, "Untersuchungen über Dä minerungserscheinungen etc" (Гамбург і Лпц., 1888).
Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона. - С.-Пб. Брокгауз-Ефрон.
Читайте також :
СвітлолікуванняСвітлолікування (геліотерапія, лікування Сонцем,світлом) — завдяки тому, що світло та кольорові промені виявляють відомий вплив на фізіологічні процеси — незалежно від дії теплового лу.
СвітлолюбиСвітлолюби або геліофіли. — Так називаються рослини, які вимагають для свого процвітання багато світла і важко переносять затінення. З-поміж наших деревних порід типовими світлолюби є.
СветонійСветоній (С. Suetonius Tranquillus) - римський письменник, який жив приблизно між 75 і 160 рр. . за Р. Х. Батько його, С. Лєна, трибун 13-го легіону, брав участь у боротьбі Вітелія з Отоном. .