Світло і колір
Говорячи про оптичні явища, світло і форми яких спостерігає не одне покоління людей, підкреслимо, що кольори з'являється в атмосфері внаслідок того, що білий світ у ході взаємодії з матеріалами атмосфері розбивається на складові частини (спектр). Ця взаємодія здійснюється за допомогою однієї з трьох основних форм: відбиття, заломлення (рефракції) і дифракції. Якщо вже мова зайшла про спектрі, подумайте про те, як навчити свою дитину запам'ятати сукупності кольорових смуг, що виходять при проходженні світлового променя через заломлюючу середу. Допоможе проста фраза: «Кожен (червоний) мисливець (помаранчевий) бажає (жовтий) знати (зелений), де (блакитний) сидить(синій) фазан (фіолетовий)». Відображення світла є виникнення вторинних хвиль, які поширюються від кордону двох середовищ назад у першу середу. Рефракція – заломлення променів світла на межі двох середовищ. Дифракція – відгинання світловими потоками твердих частинок, крапель рідини, а також інших матеріалів, присутніх в атмосфері. Все це і є причина процвітаючого у Всесвіті «оптичного обману зору». Прикладів безліч: починаючи від синього кольору неба, міражів і веселки до помилкових сонць і сонячних стовпів.
Внутрішнє відбиття
Оптичні явища у фізиці – важливий розділ, гідний глибокого вивчення. Так що продовжимо. Відображення має місце, коли світлові промені падають на гладку поверхню і повертаються під кутом, рівним вхідному. Цей феномен пояснює походження кольори: деякі частини білого легше абсорбуються і відображаються, ніж інші. Наприклад, об'єкт, який, як видається, має зелений колір, здається таким тому, що поглинає всі довжини хвиль білого світла, за винятком зеленого, що і знаходить своє відображення. Одна з форм – внутрішнє віддзеркалення – часто присутня в поясненні оптичних явищ. Світ входить в прозоре тіло (матеріал), наприклад краплю води, через зовнішню поверхню і відсвічує вже від внутрішньої. Потім, вдруге - від матеріалу. Колір веселки частково можна пояснити з точки зору внутрішнього відбиття.Веселка-дуга
Радуга – оптичне явище, яке трапляється, коли сонячне світло і дощ специфічним чином об'єднуються. Промені сонячного світла поділяються на кольори, які ми бачимо в веселці, коли вони входять в дощові краплі. Це відбувається тоді, коли промінь падає на спрямовані до Землі «сухозлітки» під певним кутом, кольори поділяються (біле світло розкладається в спектр), і ми бачимо яскраву, святкову веселку, нагадує гігантський напівкруглий міст.
Міраж
З Землі ми спостерігаємо тільки частина кола первинної веселки. Світло при цьому зазнає одне відображення. У горах можна побачити круглу веселку. А чи знаєте ви, що «красунь» буває два і навіть три? Веселка, зметнулася над веселкою, менш яскрава і «перевернута» (адже це відображення першою). Третя трапляється там, де повітря кришталево чистий і прозорий (наприклад, в горах). Це що стосується звичного видовища.
Фата Моргана
"Летючий голландець" та інші оптичні явища, приклади з когорти приголомшливих міражів «фата-моргана» (названо на честь героїні британського епосу). Незвичайне оптичне явище є поєднання одразу декількох форм. В небі утворюється складне, швидко змінне зображення. Дивлячись на види того, що знаходиться далеко за обрієм, здається, можна зійти з розуму, настільки вони «відчутні».Чудеса, викликані атмосферними умовами, можуть збити з пантелику кого завгодно. Особливо такі, як поява "шару води" в пустелі або на гарячій дорозі, викликані заломленням променів. Не тільки діти, але і дорослі не можуть позбутися відчуття, що тварини, колодязі, дерева, будови реальні. Але, на жаль! Світло проходить через шари нерівномірно нагрітого повітря, створюючи своєрідне зображення 3D. Міражі бувають нижні (віддалена рівна поверхня набуває вигляд відкритої води), бічні (виникають поряд з сильно прогрітій вертикальною поверхнею), хроно- (відтворюють події минулого).
Північне сяйво
Розмірковуючи про те, які бувають оптичні явища, неможливо не сказати про північному (полярному) сяйві. Воно має дві основні форми: красиві блискучі стрічки і плями, що нагадують хмари. Інтенсивне сяйво, як правило, «стрічкове». Трапляється, що кольорові світлові смуги перестають існувати, так і не розбившись на складові. В темряві небесного простору завісу, як правило, тягнеться по напряму з сходу на захід. «Шлейф» може досягати декількох тисяч кілометрів у ширину, і кілька сотень – у висоту. Це не щільний, а тонкий «заслону», крізь який сяють зірочки. Дуже красиве видовище. Нижній край «куліси» чоток, має червонуватий або рожевий відтінок, верхній ніби розчиняється в темряві, завдяки чому добре відчувається невимовна глибина простору. Обговоримо чотири типи полярних сяйв.
Однорідна структура
Спокійною, простої форми сяйво, яскраве знизу і розчиняється вгорі, називають однорідною дугою; активна, рухлива, з дрібними складками і струмками – променистої дугою. Сяючі складки, накладаються один на одного (великі на дрібні), називаються «промениста смуга». І четвертий вид - коли область з складок і петель стає дуже великою. Після закінчення активності стрічка набуває однорідну структуру. Є думка, що однорідність – основна властивість «його високості». Складки виникають лише в період посилення атмосферної активності. Є й інші оптичні явища. Приклади не мовчимо перерахувати нижче. Шквал – сяйво, що додає всій полярній шапці білувато-зелене світіння. Він спостерігається на південному і північному полюсах Землі, в Ісландії, Норвегії і т. д. Явище виникає в результаті світіння намагнічених верхніх шарів атмосфери при взаємодії із зарядженими частинками сонячного вітру (так називають витік у простір космосу плазми з гелію і водню). Про світлові стовпи можна сказати наступне: вони часті в морозні дні, дуже ефектні.Святий Ельм в вінцях зелених променів і гало
Є й інші оптичні явища. Наприклад, гало, поява якого пов'язана з крижаними кристалами, що утворюються в атмосфері. З веселкою його ріднить дисперсія (розкладання світла на складові), тільки вже не краплі, а у твердій структурі льоду. Веселки схожі одна на іншу, адже краплі однакові, вони тільки й можуть, що падати. Гало налічує сотню видів, так як кристали різні і дуже «спритні»: то парять, то кружляють, то спрямовуються до Землі. Мріючи в черговий раз «помилитись», можна помилуватися на помилкове сонце (паргелій) або вогні Святого Ельма. Останні «сидять» на щоглах кораблів, гострих вершинах високих будівель. Містика тут ні при чому. Це електричний розряд в атмосфері. Він часто виникає під час грози або в піщану бурю (коли частинки електризуються).