Багатьом людям подобаються кумедні картинки, які обманюють їхнє візуальне сприйняття. Але чи знаєте ви, що природа також уміє створювати оптичні ілюзії? Причому, вони виглядають значно більшими, ніж зроблені людиною. До них можна віднести десятки природних явищ і формацій, як рідкісних, і досить поширених. Північне сяйво, гало, зелений промінь, лінзовідні хмари – лише невелика частина їх. До вашої уваги – 25 чудових оптичних ілюзій, створених природою.
Щороку в лютому потоки води забарвлюються в вогненно-жовтогарячий колір.
Цей красивий і водночас лякаючий водоспад розташований у центральній частині Національного Парку Йосеміті. Він зветься Horsetail Fall (у перекладі – «кінський хвіст»). Щороку протягом 4–5 лютневих днів туристи можуть побачити рідкісне явище– промені західного сонця відбиваються в спадних потоках води. У ці моменти водоспад забарвлюється в вогненно-жовтогарячий колір. Здається, що з верху гори стікає розжарена лава, але це лише оптичний обман.
Водоспад «Кінський хвіст» складається з двох спадаючих потоків, його загальна висота досягає 650 метрів.
Справжнє Сонце і два хибні
Якщо Сонце знаходиться на малій висоті над горизонтом, а в атмосфері присутні мікроскопічні кристали льоду, спостерігачі можуть помітити кілька світлих райдужних цяток праворуч і ліворуч від Сонця. Ці химерні гало віддано йдуть за нашим світилом по небосхилу, в який би бік воно не прямувало.
У принципі це атмосферне явище вважається досить поширеним, але помітити ефект важко.
Це цікаво: У поодиноких випадках, коли сонячне світло проходить крізь перисті хмари під необхідним кутом, ці дві плями стають настільки ж яскравими, як і саме Сонце.
Ефект найкраще спостерігати рано-вранці або пізно ввечері в полярних районах.
Фата-Морган - рідкісна оптична ілюзія
Фата-Морган називають складне оптичне атмосферне явище. Спостерігається воно дуже рідко. По суті, фата-моргана складається з декількох форм міражів, завдяки яким віддалені об'єкти спотворюються і роздвоюються для спостерігача.
Відомо, що фата-моргана виникає тоді, коли в нижньому шарі атмосфери утворюються (як правило, через різницю температур) кілька кількість шарів повітря, що чергуються, мають різну щільність. За певних умов вони дають дзеркальні відображення.
Внаслідок відображення і заломлення променів світла реально існуючі об'єкти можуть створювати на горизонті або навіть над ним відразу кілька спотворених зображень, які частково накладаються один на одного і стрімко змінюються з часом, тим самим створюючи разючу картину фата-моргани.
Світловий стовп, що виходить від Сонця, що опускається за горизонт
Свідками світлових (або сонячних) стовпів ми стаємо досить часто. Так називається поширений вид гало. Цей оптичний ефект виглядає як вертикальна смуга світла, яка тягнеться від сонця під час заходу сонця або сходу. Світловий стовп можна спостерігати, коли світло в атмосфері відбивається від поверхні дрібних кристалів льоду, що мають форму крижаних пластин або мініатюрних стрижнів з 6-кутним перетином. Кристали подібної форми утворюються найчастіше у високих перисто-шаруватих хмарах. Але якщо температура повітря досить низька, вони можуть з'являтися і менш високих шарах атмосфери. Думаємо, не варто пояснювати, чому світлові стовпи найчастіше спостерігаються у зимовий період.
При дотриманні певних умов тінь може виглядати як привид
Коли на вулиці стоїть густий туман, ви можете спостерігати цікаве оптичне явище – так звану брокенську примару. Для цього необхідно просто повернутись спиною до основного джерела світла. Спостерігач зможе побачити власну тінь, що лежить на тумані (або хмари, якщо ви знаходитесь у гірській місцевості).
Це цікаво: Якщо джерело світла, а також об'єкт, на який відкидається тінь, статичні, вона повторюватиме будь-який рух людини. Але зовсім по-іншому тінь буде відображатися на «поверхні», що рухається (наприклад, на тумані). У таких умовах вона може вагатися, створюючи ілюзію, що темний туманний силует рухається. Складається враження, що це не тінь, що належить спостерігачеві, а справжнісінька привид.
Атлантична дорога
Здається, ніби цей міст недобудований
Ймовірно, у світі немає мальовничіших автотрас, ніж Атлантична дорога, розташована в норвезькому окрузі Мере-ог-Ромсдал. Унікальне шосе пролягає через північне узбережжя Атлантичного океануі включає цілих 12 мостів, що з'єднують дорожнім покриттям окремі острови.
Саме дивовижне місцеАтлантична дорога – міст Storseisundet Bridge. З певного ракурсу може здатися, що він не добудований, а всі автомобілі, що піднімаються вгору, наближаються до урвища, а потім обрушуються вниз.
Загальна довжина цього мосту, відкритого 1989 року, становить 8.3 кілометри.
У 2005 році Атлантичну дорогу було названо «Будою століття в Норвегії». А журналісти британського видання The Guardian присудили їй звання найкращої туристичної траси цієї північної країни.
Місячна ілюзія
Здається, що Місяць, розташований над обрієм, має великі розміри
Коли повний Місяць схиляється низько над горизонтом, він візуально має набагато більший розмір, ніж колись високо в небі. Це серйозно спантеличує тисячі допитливих розумів, які намагаються знайти йому якесь розумне пояснення. Але насправді це звичайна ілюзія.
Найпростіший спосіб підтвердити ілюзорність цього ефекту - потримати у витягнутій руці невеликий округлий об'єкт (наприклад, монету). Порівнюючи розміри цього об'єкта з «величезним» Місяцем біля горизонту і «крихітним» Місяцем у небі, ви здивуєтеся, адже зрозумієте, що його відносний розмір не зазнає жодних змін. Можна також згорнути аркуш паперу у формі труби і дивитися через утворений отвір виключно на Місяць, без будь-яких об'єктів, що його оточують. Знову ж таки, ілюзія зникне.
Це цікаво: Більшість вчених, пояснюючи місячну ілюзію, посилаються на теорію «відносного розміру». Відомо, що візуальне сприйняття розмірів видимого людиною об'єкта визначається габаритами інших предметів, що спостерігаються в той же час. Коли Місяць знаходиться низько над обрієм, у поле зору людини потрапляють інші об'єкти (будинки, дерева тощо). На їхньому тлі наше нічне світило здається більшим, ніж насправді.
Тіні хмар
Тіні хмар виглядають, як невеликі острівці
У сонячний день з великої висотидуже цікаво спостерігати за тінями, що відкидаються хмарами на поверхні нашої планети. Вони нагадують невеликі острови, що постійно переміщаються в океані.На жаль, наземним спостерігачам оцінити всю пишність цієї картини не вдасться.
Метелик атлас практично не літає
Величезна міль атлас зустрічається в тропічних лісахна Півдні Азії. Саме ця комаха є рекордсменом за площею поверхні крил (400 квадратних сантиметрів). В Індії цю міль розводять для отримання шовкових ниток. Величезна комаха виробляє коричневий шовк, що зовні нагадує шерсть.
Через великі розміри метелики атлас огидно літають, пересуваючись у повітрі повільно і незграбно. Зате унікальне забарвлення їхніх крил допомагає маскуватися в природному середовищіпроживання. Завдяки їй атлас буквально зливається із деревами.
Створюється ілюзія, що краплі роси ширяють у повітрі
Вранці або після дощу на павутинках можна побачити крихітні крапельки води, що нагадують намисто. Якщо павутиння дуже тонке – у спостерігача може виникнути ілюзія, що краплі буквально ширяють у повітрі.А в холодну пору року павутиння може бути покрита інеєм або змерзлою росою, така картина виглядає не менш вражаюче.
Зелений промінь, що спостерігається після заходу Сонця
Короткочасний спалах зеленого світла, що спостерігається за мить до появи сонячного диска через горизонт (найчастіше, на морі) або в момент, коли сонце ховається за ним, називають зеленим променем.
Стати свідком цього дивовижного явища можна за дотримання трьох умов: горизонт має бути відкритим (степ, тундра, море, гірська місцевість), повітря – чистим, а область заходу чи сходу Сонця – вільної від хмар.
Як правило, зелений промінь видно не більше 2-3 секунд. Щоб значно збільшити часовий інтервал його спостереження в момент заходу Сонця, потрібно відразу після появи зеленого променя почати швидко збігати земляним насипом або підніматися сходами. Якщо Сонце сходить – рухатися треба у протилежному напрямку, тобто вниз.
Це цікаво: Під час одного з польотів над Південним полюсом відомий американський льотчик Річард Берд бачив зелений промінь протягом 35 хвилин! Унікальний випадок стався наприкінці полярної ночі, тоді верхній край сонячного диска вперше з'явився через обрій і повільно пересувався вздовж нього. Відомо, що на полюсах сонячний диск переміщається практично горизонтально: швидкість вертикального його підйому дуже мала.
Фізики пояснюють ефект зеленого променя рефракцією (тобто заломленням) сонячних променів при проходженні через атмосферу. Цікаво, що в момент заходу або сходу Сонця ми мали б передусім побачити сині або фіолетові промені. Але довжина їх хвиль настільки мала, що з проході через атмосферу вони майже повністю розсіюються і доходять до земного спостерігача.
Околозенітна дуга виглядає, як перегорнута веселка
По суті, навколозенітна дуга виглядає, як веселка, перегорнута нагору ногами. Деяким людям вона навіть скидається на величезний різнокольоровий смайлик на небі.Це явище утворюється завдяки заломленню сонячних променів, що проходять через парячі в хмарах кристалики льоду певної форми. Дуга зосереджується в зеніті паралельно горизонту. Верхній колір цієї веселки – синій, нижній – червоний.
Гало
Кільце, що світиться навколо Місяця в нічному небі - це гало
Гало - один з найвідоміших оптичних феноменів, спостерігаючи за яким, людина може бачити кільце, що світиться навколо потужного джерела світла.
Вдень гало з'являється навколо Сонця, вночі – навколо Місяця чи інших джерел, наприклад вуличних ліхтарів.Існує безліч різновидів гало (одним з них є згадувана вище ілюзія помилкового Сонця). Практично всі гало викликані заломленням світла при проходженні через крижані кристали, що зосереджуються в перистих хмарах (що знаходяться у верхніх шарах тропосфери). Вигляд гало визначається формою та розташуванням цих мініатюрних кристаликів.
Гори та інші високі об'єкти забарвлюються в рожевий колір
Рожевий відблиск бачив, мабуть, кожен житель нашої планети. Це цікаве явищеспостерігається у момент, коли Сонце заходить за обрій. Тоді гори або інші вертикальні об'єкти (наприклад, багатоповерхові будинки) на невеликий час забарвлюються ніжно-рожевий відтінок.
Сутінкові промені спостерігаються у хмарну погоду
Сутінковими променями вчені називають поширене оптичне явище, що виглядає як чергування безлічі світлих і темних смуг на небосхилі. При цьому всі ці лінії розходяться з поточного місця перебування Сонця.
Сутінкові промені – один із проявів гри світла та тіні. Ми впевнені, що повітря зовсім прозоре, а промені світла, що проходять крізь нього, невидимі. Але у разі наявності в атмосфері найдрібніших крапельок води або частинок пилу сонячне світло розсіюється. У повітрі утворюється білястий серпанок. Вона практично непомітна у ясну погоду. Але в умовах хмарності частинки пилу або води, що знаходяться в тіні хмар, висвітлюються слабше. Тому затінені області сприймаються спостерігачами, як темні смуги. Що добре чергуються з ними добре освітлені області, навпаки, здаються нам яскравими світловими смугами.
Схожий ефект спостерігається, коли сонячні промені, пробиваючись крізь щілини в темну кімнату, утворюють яскраві світлові доріжки, освітлюючи частинки пилу, що парять у повітрі.
Це цікаво: Сутінкові промені називають різних країнахпо різному. Німці застосовують вислів «Сонце п'є воду», голландці – «Сонце стоїть на ніжках», а англійці називають сутінкові промені «сходами Якова» або «сходами ангелів».
Протисутінкові промені виходять з точки на горизонті, протилежній заходу Сонця
Ці промені спостерігаються в момент заходу Сонця на східній стороні небосхилу.Вони, як і сутінкові промені, розходяться віялом, єдина відмінність між ними – розташування щодо небесного світила.
Може здатися, що сутінкові промені сходяться в якійсь точці за горизонтом, але це тільки ілюзія. Насправді промені Сонця поширюються строго по прямих лініях, але при проекції цих ліній на сферичну атмосферу Землі утворюються дуги. Тобто ілюзія їхнього віялоподібного розходження зумовлюється перспективою.
Північне сяйво у нічному небі
Сонце дуже нестабільне. Іноді на його поверхні трапляються потужні вибухи, після яких у бік Землі на величезній швидкості прямують найдрібніші частки сонячної речовини (сонячний вітер). Щоб досягти Землі, їм потрібно близько 30 годин.
Магнітне поле нашої планети відхиляє ці частинки до полюсів, унаслідок чого починаються великі магнітні бурі. Протонні та електрони, що проникають в іоносферу з космічного простору, взаємодіють з нею. Розріджені шари атмосфери починають світитися. Все небо фарбується різнокольоровими візерунками, що динамічно рухаються: дугами, химерними лініями, коронами і плямами.
Це цікаво: Спостерігати за північним сяйвом можна у високих широтах кожної півкулі (тому правильніше називати це явище «полярним сяйвом»). Географія місць, у яких люди можуть бачити це вражаюче природне явище, істотно розширюється лише періоди високої активності Сонця. Дивно, але полярні сяйва бувають і інших планетах нашої Сонячної системи.
Форми та кольори барвистого свічення нічного неба швидко змінюються. Цікаво, що полярні сяйва відбуваються виключно в інтервалах висот від 80 до 100 та від 400 до 1000 кілометрів над рівнем землі.
Крушинниця - метелик з неймовірно реалістичним природним камуфляжем
На початку квітня, коли встановлюється стабільно тепла і сонячна погода, можна помітити гарну світлу цятку, що пурхає від однієї весняної квітки до іншої. Це - метелик, званий крушинницею або лимонницею.
Розмах крил крушинниці складає близько 6 сантиметрів, довжина крил – від 2,7 до 3,3 сантиметрів. Цікаво, що забарвлення самців і самок відрізняється. Чоловічі особини мають яскраві зеленувато-лимонні крильця, а жіночі - світліші, практично білі.
Крушинниця має напрочуд реалістичний природний камуфляж. Її дуже важко відрізнити від листя рослин.
Магнітний пагорб
Здається, що автомобілі під дією невідомої сили котяться вгору схилом
У Канаді є пагорб, де відбуваються екстраординарні речі. Припаркувавши автомобіль біля його підніжжя і ввімкнувши нейтральну передачу, ви побачите, що машина починає котитися (без допомоги) вгору, тобто в бік підйому. Багато людей пояснюють дивовижне явище впливом неймовірно потужного магнітного, що змушує машини котитися нагору і розвивати швидкість до 40 кілометрів на годину.
На жаль, ні магнетизму, ні чаклунства тут немає. Вся справа у звичайній оптичній ілюзії. Завдяки особливостям рельєфу невеликий ухил (приблизно 2,5 градуса) сприймається спостерігачем, як підйом нагору.
Основний фактор створення подібної ілюзії, що спостерігається і в багатьох інших місцях земної кулі, - Нульова або мінімальна видимість горизонту. Якщо людина не бачить його, то судити про нахили поверхні стає досить важко. Навіть об'єкти, здебільшого розташовані перпендикулярно землі (наприклад, дерева), можуть схилятися в будь-який бік, вводячи спостерігача в ще більшу оману.
Соляні пустелі
Складається враження, ніби всі ці люди ширяють у небесах
Соляні пустелі зустрічаються у всіх куточках Землі. У людей, що є у тому числі, спотворюється сприйняття простору через відсутність будь-яких орієнтирів.
На фотографії ви можете побачити висохле соляне озеро, розташоване в південній частині рівнини Альтіплано (Болівії) і солончак Уюні. Це місце знаходиться на висоті 3,7 кілометра над рівнем моря, а його загальна площа перевищує 10,5 тисячі квадратних кілометрів. Уюні – найбільший солончак на нашій планеті.
Найпоширеніші мінерали, що зустрічаються тут – галіт та гіпс. А товщина шару кухонної солі на поверхні солончака подекуди сягає 8 метрів. Загальні запаси солі оцінюються у 10 мільярдів тонн. На території Уюні є кілька готелів, збудованих із соляних блоків. Меблі та інші предмети інтер'єру також виготовлені з неї. А на стінах номерів висять оголошення: адміністрація чемно просить гостей нічого не облизувати. До речі, переночувати в таких готелях можна лише за 20 доларів.
Це цікаво: У сезон дощів Уюні покривається тонким шаром води, завдяки чому перетворюється на найбільшу на Землі дзеркальну поверхню. Серед нескінченного дзеркального простору у спостерігачів складається враження, що вони ширяють в небесах або взагалі знаходяться на іншій планеті.
Хвиля
Піщані дюни перетворилися на камінь
Хвиля - утворена природним шляхом галерея з піску та скельних порід, що розташовується на кордоні американських штатівЮта та Арізона. Поблизу знаходяться популярні в США національні парки, тому Хвиля щороку приваблює сотні тисяч туристів
Вчені запевняють, що ці унікальні скелясті освіти формувалися не один мільйон років: піщані дюнипід впливом умов довкілляпоступово твердніли. А вітер і дощі, які тривалий час вплинули на ці утворення, відшліфували їх форми і надали їм такого незвичайного вигляду.
Голова індіанця Апаче
Важко повірити, що ця скеляста освіта сформувалася без втручання людини
Ця природна гірська освіта у Франції яскраво ілюструє нашу здатність пізнавати знайомі форми, наприклад, людські обличчя, в навколишніх об'єктах. Вчені нещодавно з'ясували, що у нас навіть є спеціальна ділянка мозку, яка відповідає за розпізнавання облич. Цікаво, що візуальне сприйняття людини влаштовано так, що будь-які об'єкти, схожі за обрисами з особами, помічаються нами швидше, ніж інші візуальні подразники.
У світі існують сотні природних утворень, що експлуатують цю здатність людини. Але погодьтеся: гірський масиву формі голови індіанця Апаче - напевно, найвражаюче з них. До речі, туристи, яким випала можливість бачити цю незвичайну скелясту формацію, розташовану у французьких Альпах, що неспроможні повірити, що вона сформувалася без втручання людини.
Страж Пустоші
Індіанець у традиційному головному уборі та з навушниками у вухах – де ще таке побачиш?
Страж Пустоші (інша назва – «Голова Індіанця») – унікальна геоформація, що знаходиться поблизу канадського міста Медісен Хет (південно-східна частина провінції Альберта). При погляді на неї з великої висоти стає очевидним, що рельєф місцевості формує обриси голови місцевого аборигена в традиційному індіанському головному уборі, що пильно дивиться кудись на захід. До того ж цей індіанець ще й слухає сучасні навушники.
Насправді те, що нагадує провід від навушників, є стежкою, що веде до нафтової вежі, а вкладиш – це сама свердловина. Висота "голови індіанця" - 255 метрів, ширина - 225 метрів. Для порівняння: висота знаменитого барельєфу у горі Рашмор, на якому висічені обличчя чотирьох американських президентів, становить лише 18 метрів.
Страж Пустоші утворився природним шляхом під час вивітрювання та ерозії м'якого ґрунту, багатого на глину. За оцінками вчених, вік цієї геоформації вбирається у 800 років.
Лінзоподібні (лентикулярні) хмари
Лінзоподібні хмари схожі на величезні НЛО
Унікальна особливість лінзовидних хмар полягає в тому, що якою б сильною не був вітер, вони залишаються нерухомими. Потоки повітря, що проносяться над земною поверхнею, обтікають перешкоди, завдяки цьому утворюються повітряні хвилі. На краях і утворюються лентикулярні хмари. У їх нижній частині відбувається безперервний процес конденсації водяної пари, що піднімається з поверхні землі. Тому лінзовідні хмари не змінюють свого становища. Вони просто зависають у небі на одному місці.
Лентикулярні хмари найчастіше формуються на підвітряному боці гірських хребтів або над окремими вершинами на висоті від 2 до 15 кілометрів. У більшості випадків їх поява сигналізує про атмосферний фронт, що наближається.
Це цікаво: Через незвичайну форму та абсолютну нерухомість люди часто приймають лінзоподібні хмари за НЛО.
Хмари з грозовим валом
Таке видовище вселяє страх, погодьтеся!
Хмари, що наганяють жах, з грозовим валом спостерігаються на рівнинних територіях досить часто. Вони опускаються дуже низько над землею. Виникає відчуття, що якщо піднятися на дах будівлі, то можна дотягнутися до них рукою. А іноді може здаватися, що такі хмари взагалі стикаються з поверхнею землі.
Грозовий вал (інша назва - шкваловий комір) візуально схожий на смерч. На щастя, у порівнянні з цим природним явищем, він настільки небезпечний. Грозовий вал - це просто низька, горизонтально орієнтована область грозової хмари. Утворюється вона у його передній частині при швидкому русі. А рівну і гладку форму шкваловий комір набуває в умовах активного висхідного руху повітря. Такі хмари, як правило, формуються в теплу пору року (з середини весни до середини осені). Цікаво, що період життя грозових валів дуже короткий від 30 хвилин до 3 годин.
Погодьтеся, багато з перелічених вище явищ здаються воістину чарівними, навіть незважаючи на те, що їх механізми можна легко пояснити з наукового погляду. Природа без найменшої участі людини створює дивовижні оптичні ілюзії, що вражають навіть багато чого побачили на своєму віку дослідників. Як тут не захопитися її величчю та могутністю?
Ліцей Петру Мовіле
Курсова робота з фізики на тему:
Оптичні атмосферні явища
Робота учениці 11А класу
Болюбаш Ірини
Кишинів 2006 -
План:
1. Вступ
а)Що таке оптика?
б)Види оптики
2.
3. Сонячний захід сонця
а)Колірна зміна неба
б)Сонячні промені
в)Неповторність сонячних заходів
4. Веселка
а)Утворення веселки
б)Різноманітність веселка
5. Полярні сяйва
а)Види полярних сяйв
б)Сонячний вітер як причина виникнення полярних сяйв
6. Гало
а)Світло та лід
б)Кристаліки-призми
7. Міраж
а)Пояснення нижнього (озерного) міражу
б)Верхні міражі
в)Подвійні та потрійні міражі
г)Міраж наддальнього бачення
д)Легенда альпійських гір
е)Парад забобонів
8.
Вступ
Що таке оптика?
Перші уявлення древніх вчених про світ були дуже наївні. Вважалося, що з очей виходять особливі тонкі щупальця та зорові враження виникають при обмацуванні ними предметів. Тоді під оптикою розуміли науку про зір. Саме такий точний зміст слова оптика. У середні віки оптика поступово з науки про зір перетворилася на науку про світло. Цьому сприяло винахід лінз та камери-обскури. У сучасний часоптика - це розділ фізики, в якому досліджується випромінювання світла, його поширення у різних середовищах та взаємодія з речовиною. Що ж до питань, пов'язаних із зором, будову та функціонування ока, то вони виділилися у спеціальний науковий напрямок, званий фізіологічною оптикою.
Поняття "оптика", в сучасній науцімає багатогранне значення. Це і атмосферна оптика, і молекулярна оптика, і електронна оптика, і нейтронна оптика, і нелінійна оптика, і голографія, і радіооптика, і пікосекундна оптика, і адаптивна оптика, і багато інших явищ та методів наукових досліджень, тісно пов'язані з оптичними явищами.
Більшість з перерахованих видів оптики, як фізичне явище, доступні для нашого спостереження тільки при використанні спеціальних технічних пристроїв. Це можуть бути лазерні установки, випромінювачі рентгенівських променів, радіотелескопи, плазмові генератори та багато іншого. Але найбільш доступним і, водночас, найбарвистішим оптичними явищами є атмосферні. Величезні за своїми масштабами вони суть – породження взаємодії світла та атмосфери землі.
Земна атмосфера як оптична система
Наша планета оточена газовою оболонкою, яку ми називаємо атмосферою. Маючи найбільшу щільність біля земної поверхні і поступово розріджуючись з підняттям вгору, вона досягає товщини більше сотні кілометрів. І це не застигло газове середовище з однорідними фізичними даними. Навпаки, атмосфера землі перебуває у постійному русі. Під впливом різних чинників її шари перемішуються, змінюють щільність, температуру, прозорість, переміщаються на великі відстані з різною швидкістю.
Для променів світла, що йдуть від сонця або інших небесних світил, земна атмосфера є своєрідною оптичною системою з параметрами, що постійно змінюються. Виявляючись з їхньої шляху, вона й відбиває частина світла, розсіює його, пропускає його крізь усю товщу атмосфери, забезпечуючи освітленість земної поверхні, у певних умовах, розкладає їх у складові і викривляє хід променів, викликаючи, тим самим, різні атмосферні явища. Найбільш незвичайні барвисті з них це сонячний захід сонця, веселка, північне сяйво, міраж, сонячне і місячне гало.
Сонячний захід сонця
Найпростішим і найдоступнішим для спостереження атмосферним явищем є захід сонця нашого небесного світила – Сонця. Надзвичайно барвистий, він ніколи не повторюється. А картина піднебіння та зміна її в процесі заходу сонця настільки яскрава, що викликає захоплення у кожної людини.
Наближаючись до горизонту, Сонце не тільки втрачає яскравість, а й починає поступово змінювати свій колір - у його спектрі дедалі більшою мірою пригнічується короткохвильова частина (червоні кольори). Одночасно починає фарбуватись і небо. В околиці Сонця воно набуває жовтуватих і помаранчевих тонів, а над протисонячною частиною горизонту з'являється бліда смуга зі слабко вираженою гамою кольорів.До моменту заходу Сонця, що вже прийняв темно-червоний колір, уздовж сонячного горизонту витягується яскрава смуга зорі, забарвлення якої змінюється знизу вгору від оранжево-жовтого до зеленувато-блакитного. Над нею розкидається округле яскраве майже незабарвлене сяйво. У той же час у протилежного горизонту починає повільно підніматися синювато-сірий тьмяний сегмент тіні Землі, облямований рожевим поясом. ("Пояс Венери").
У міру того як Сонце опускається глибше під горизонт, виникає рожева пляма, що швидко розпливається - так званий "пурпурне світло", що досягає найбільшого розвитку за глибини Сонця під горизонтом близько 4-5 o . Хмари та вершини гір заливають червоні та пурпурові тони, а якщо хмари або високі горизнаходяться за горизонтом, то їх тіні простягаються біля сонячного боку неба і стають насиченішими. У самого горизонту небо густо червоніє, а яскраво забарвленим небом від горизонту до горизонту тягнуться світлі промені у вигляді виразних радіальних смуг. ("Промені Будди").Тим часом тінь Землі швидко насувається на небо, її обриси стають розпливчастими, а рожеве облямування ледь помітним. 
Поступово пурпурове світло згасає, хмари темніють, їхні силуети виразно виступають на тлі блискучого неба і тільки біля горизонту, де сховалося Сонце, зберігається яскравий різнокольоровий сегмент зорі. Але й він поступово скорочується і блідне і до початку астрономічних сутінків перетворюється на зеленувато-білу вузьку смугу. Зрештою, зникає і вона - настає ніч. Описану картину слід розглядати лише як типову для ясної погоди. Насправді характер перебігу заходу сонця схильний до широких варіацій. При підвищеній замутненості повітря кольори зорі зазвичай бувають бляклими, особливо біля горизонту, де замість червоних і помаранчевих тонів іноді з'являється слабке буре забарвлення. Нерідко одночасні зорові явища розвиваються по-різному в різних ділянках піднебіння. Кожен захід сонця має неповторну індивідуальність, і це слід розглядати як одну з найбільш характерних їх рис.
Крайня індивідуальність перебігу заходу сонця і різноманіття оптичних явищ, що його супроводжують, залежить від різних оптичних характеристик атмосфери - в першу чергу її коефіцієнтів ослаблення та розсіювання, які по-різному проявляється в залежності від зенітної відстані Сонця, напрями спостереження та висоти спостерігача.
Веселка
Веселка – це прекрасне небесне явище – завжди привертала увагу людини. У давні часи, коли люди ще мало знали про навколишній світ, веселку вважали «небесним знаменням». Так, давні греки думали, що веселка - це посмішка богині Іріди. Веселка спостерігається осторонь, протилежній Сонцю, і натомість дощових хмар чи дощу. Різнобарвна дуга зазвичай знаходиться від спостерігача на відстані 1-2 км, а іноді її можна спостерігати на відстані 2-3 м на тлі водяних крапель, утворених фонтанами або розпилювачами води.
Центр веселки знаходиться на продовженні прямої, що з'єднує Сонце та очей спостерігача – на протисонячній лінії. Кут між напрямком на головну веселку та протисонячною лінією становить 41º - 42º
У момент сходу сонця протисонячна точка знаходиться на лінії горизонту, і веселка має вигляд півкола. У міру підняття Сонця протисонячна точка опускається під обрій і розмір веселки зменшується. Вона є лише частиною кола.
Часто спостерігається побічна веселка, концентрична з першою, з кутовим радіусом близько 52 º і зворотним розташуванням кольорів.
Основна веселка утворюється рахунок відображення світла в краплях води. А побічна веселка утворюється внаслідок дворазового відбиття світла всередині кожної краплі. У цьому випадку промені світла виходять із краплі під іншими кутами, ніж ті, які дають основну веселку, і кольори в побічній веселці розташовуються у зворотній послідовності.
Хід променів у краплі води: а – при одному відображенні, б – при двох відбиттях
При висоті Сонця 41 º головна веселка перестає бути видимою і над горизонтом виступає лише частина побічної веселки, а при висоті Сонця більше 52 º не видно і побічна веселка. Тому в середніх екваторіальних широтахв близькополудневі години це явище природи ніколи не спостерігається.
У веселки розрізняють сім основних кольорів, які плавно переходять один в інший. Вид дуги, яскравість кольорів, ширина смуг залежать від розмірів крапельок води та їх кількості. Великі краплі створюють вужчу веселку, з квітами, що різко виділяються, малі - дугу розпливчасту, бляклу і навіть білу. Ось чому яскрава вузька веселкавидно влітку після грозового дощу, під час якого падають великі краплі. Вперше теорія веселки була дана в 1637 Рене Декартом. Він пояснив веселку, як явище, пов'язане з відображенням та заломленням світла у дощових краплях. Освіта квітів та його послідовність було пояснено пізніше, після розгадки складної природи білого світла та її дисперсії серед.
Утворення веселки
Можна розглянути найпростіший випадок: нехай на краплі, що мають форму кулі, падає пучок паралельних сонячних променів. Промінь, що падає на поверхню краплі в точці А, заломлюється всередині неї за законом заломлення: n sin α = n sin β , де n =1, n ≈1,33 – відповідно показники заломлення повітря та води, α - Кут падіння, а β - Кут заломлення світла.
Усередині краплі йде прямий промінь АВ. У точці відбувається часткове заломлення променя і часткове його відображення. Слід зазначити, що, що менше кут падіння у точці У, отже й у точці А, то менше інтенсивність відбитого променя і більше інтенсивність заломленого променя. Промінь АВ після відображення в точці відбувається під кутом β` = β потрапляє в точку С, де також відбувається часткове відбиття і часткове заломлення світла. Заломлений промінь виходить з краплі під кутом γ, а відбитий може пройти далі, в точку D і т. д. Таким чином, промінь світла в краплі зазнає багаторазового відображення та заломлення. При кожному відображенні деяка частина променів світла виходить назовні та інтенсивність їх усередині краплі зменшується. Найбільш інтенсивним з променів, що виходять у повітря, є промінь, що вийшов з краплі в точці В. Але спостерігати його важко, оскільки він губиться на тлі яскравих прямих сонячних променів. Промені ж, заломлені в точці С, створюють у сукупності на тлі темної хмари первинну веселку, а промені, що зазнають заломлення в точці D дають вторинну веселку, яка менш інтенсивна, ніж первинна.
При розгляді утворення веселки потрібно врахувати ще одне явище - неоднакове заломлення хвиль світла різної довжини, тобто світлових променів різного кольору. Це явище зветься дисперсії.Внаслідок дисперсії кути заломлення і кута відхилення променів у краплі різні для променів різного забарвлення.
Веселка виникає внаслідок дисперсії сонячних променів у крапельках води. У кожній крапельці промінь відчуває багаторазове внутрішнє відображення, але при кожному відображенні частина енергії виходить назовні. Тому чим більше внутрішніх відбитків зазнають промені в краплі, тим слабша веселка. Спостерігати веселку можна, якщо Сонце знаходиться позаду спостерігача. Тому найяскравіша, первинна веселка формується з променів, що зазнали одного внутрішнього відбиття. Вони перетинають падаючі промені під кутом близько 42°. Геометричним місцем точок, розташованих під кутом 42° до падаючого променя, є конус, що сприймається оком у його вершині як коло. При освітленні білим світлом виходитиме кольорова смуга, причому червона дуга завжди вище фіолетової.
Найчастіше ми спостерігаємо одну веселку. Непоодинокі випадки, коли на небосхилі з'являються одночасно дві райдужні смуги, розташовані одна за одною; спостерігають і ще більше небесних дуг – три, чотири і навіть п'ять одночасно. Виявляється, що веселка може виникати не лише від прямих променів; нерідко вона з'являється і у відбитих променях Сонця. Це можна бачити на березі морських заток, великих річокта озер. Три-чотири веселки – звичайні та відбиті – створюють часом гарну картину. Так як відбиті від водної поверхні промені Сонця йдуть знизу вгору, то веселка, що утворюється в променях, може виглядати іноді зовсім незвично.
Не слід думати, що веселку можна спостерігати лише вдень. Вона буває і вночі, щоправда, завжди слабка. Побачити таку веселку можна після нічного дощу, коли з-за хмар вигляне Місяць.
Певну подобу веселки можна отримати на такому досвіді : Потрібно колбу, наповнену водою, висвітлити сонячним світлом або лампою через отвір у білій дошці. Тоді на дошці чітко стане видна веселка, причому кут розходження променів у порівнянні з початковим напрямом становитиме близько 41-42°. У природних умовах екрану немає, зображення виникає на сітківці ока, і око проектує це зображення на хмари.
Якщо веселка з'являється ввечері перед заходом Сонця, спостерігають червону веселку. В останні п'ять або десять хвилин перед заходом сонця всі кольори веселки, крім червоного, зникають, вона стає дуже яскравою і видимою навіть через десять хвилин після заходу сонця.
Гарне видовище є веселка на росі. Її можна спостерігати при сході Сонця на траві, покритій росою. Ця веселка має форму гіперболи.
Полярні сяйва
Одним із найкрасивіших оптичних явищ природи є полярне сяйво. У більшості випадків полярні сяйва мають зелений або синьо-зелений відтінок з плямами, що зрідка з'являються, або облямівкою рожевого або червоного кольору.
Полярні сяйва спостерігають у двох основних формах – у вигляді стрічок та у вигляді хмароподібних плям. Коли сяйво інтенсивне, воно набуває форми стрічок. Втрачаючи інтенсивність, воно перетворюється на плями. Однак багато стрічк зникають, не встигнувши розбитися на плями. Стрічки ніби висять у темному просторі неба, нагадуючи гігантську завісу або драпірування, що простяглося зазвичай зі сходу на захід на тисячі кілометрів. Висота цієї завіси становить кілька сотень кілометрів, товщина не перевищує кількох сотень метрів, причому вона така ніжна і прозора, що крізь неї видно зірки. Нижній край завіси досить різко і чітко окреслений і часто підфарбований в червоний або рожевий колір, що нагадує облямівку завіси, верхній - поступово губиться у висоті і це створює особливо ефектне враження глибини простору.
Розрізняють чотири типи полярних сяйв:
Однорідна дуга– смуга, що світиться, має найбільш просту, спокійну форму. Вона яскравіша знизу і поступово зникає вгору на тлі свічення неба; Променева дуга- Стрічка стає дещо активнішою і рухливішою, вона утворює дрібні складки і цівки;
Променева смуга- Зі зростанням активності більші складки накладаються на дрібні;
При підвищенні активності складки чи петлі розширюються до великих розмірів, нижній край стрічки яскраво сяє рожевим світінням. Коли активність спадає, складки зникають та стрічка повертається до однорідної форми. Це наводить на думку, що однорідна структура є основною формою полярного сяйва, а складки пов'язані зі зростанням активності.
Часто виникають сяйва іншого виду. Вони захоплюють весь полярний район та виявляються дуже інтенсивними. Відбуваються вони під час збільшення сонячної активності. Ці сяйва видаються у вигляді білувато-зеленої шапки. Такі сяйва називають шквалами.
За яскравістю сяйва поділяють на чотири класи, що відрізняються один від одного на один порядок (тобто в 10 разів). До першого класу відносяться сяйва, ледь помітні і приблизно рівні за яскравістю Чумацького Шляху, а сяйво четвертого класу висвітлюють Землю так яскраво, як повний Місяць.
Слід зазначити, що сяйво поширюється на захід зі швидкістю 1 км/сек. Верхні шари атмосфери в області спалахів сяйв розігріваються та спрямовуються вгору. Під час сяйв у атмосфері Землі виникають вихрові електричні струми, які захоплюють великі області. Вони збуджують додаткові нестійкі магнітні поля, звані магнітні бурі. Під час сяйв атмосфера випромінює рентгенівське проміння, яке, мабуть, є результатом гальмування електронів в атмосфері. Інтенсивні спалахи сяйва часто супроводжуються звуками, що нагадують шум, тріск. Полярні сяйва викликають сильні зміни в іоносфері, що впливає на умови радіозв'язку. Найчастіше радіозв'язок значно погіршується. Виникають сильні перешкоди, інколи ж повна втрата прийому.
Як виникають полярні сяйва
Земля є величезним магнітом, південний полюс якого знаходиться поблизу північного географічного полюса, а північний - поблизу південного. Силові лінії магнітного поля Землі, звані геомагнітними лініями, виходять з області, що прилягає до північного магнітного полюса Землі, охоплює земну кулю і входять до неї в області південного магнітного полюса, утворюючи тороїдальну решітку навколо Землі.
Довго вважалося, що розташування магнітних силових ліній симетричне щодо земної осі. Тепер з'ясувалося, що так званий «сонячний вітер» – потік протонів і електронів, випромінюваних Сонцем, налітають на геомагнітну оболонку Землі з висоти близько 20000 км, відтягує її назад, у бік Сонця, утворюючи у Землі своєрідний магнітний «хвіст».
Електрон або протон, що потрапили в магнітне поле Землі, рухаються по спіралі, ніби навиваючись на геомагнітну лінію. Електрони та протони, що потрапили із сонячного вітру в магнітне поле Землі, поділяються на дві частини. Частина їх уздовж магнітних силових ліній відразу стікає в полярні області Землі; інші потрапляють усередину тероїда і рухаються всередині нього, вздовж замкнутої кривої. Ці протони і електрони зрештою геомагнітними лініями також стікають в область полюсів, де виникає їх збільшена концентрація. Протони та електрони виробляють іонізацію та збудження атомів та молекул газів. Для цього вони мають достатньо енергії, тому що протони прилітають на Землю з енергіями 10000-20000 ев (1 ев = 1.6 10 дж), а електрони з енергіями 10-20 ев. Для іонізації ж атомів потрібно: для водню – 13,56 ев, для кисню – 13,56 ев, для азоту – 124,47 ев, а збудження ще менше. Збуджені атоми газів віддають назад отриману енергію у вигляді світла, на зразок того, як це відбувається в трубках з розрідженим газом при пропусканні через них струмів.
Спектральне дослідження показує, що зелене та червоне світіння належить збудженим атомам кисню, інфрачервоне та фіолетове – іонізованим молекулам азоту. Деякі лінії випромінювання кисню та азоту утворюються на висоті 110 км, а червоне свічення кисню – на висоті 200-400 км. Іншим слабким джерелом червоного світла є атоми водню, що утворили у верхніх шарах атмосфери з протонів, що прилетіли з Сонця. Захопивши електрон, такий протон перетворюється на збуджений атом водню і випромінює червоне світло. Спалах сяйв відбувається зазвичай через день-два після спалахів на Сонці. Це підтверджує зв'язок між цими явищами. Останнім часом вчені встановили, що полярні сяйва інтенсивніші біля берегів океанів і морів.
Але наукове пояснення всіх явищ, пов'язаних із полярними сяйвами, зустрічає низку труднощів. Наприклад, невідомий точно механізм прискорення частинок до зазначених енергій, не цілком зрозумілі їх траєкторії в навколоземному просторі, не все сходиться кількісно в енергетичному балансі іонізації та збудження частинок, не цілком зрозумілий механізм утворення світіння різних видів, неясно походження звуків.Гало
Іноді Сонце виглядає так, наче його видно через велику лінзу. Насправді, на зображенні видно ефект мільйонів лінз: крижаних кристалів. У міру того, як вода замерзає у верхніх шарах атмосфери, можуть утворюватися маленькі, плоскі, шестикутні крижані кристали льоду. Площини цих кристалів, які кружляючи, поступово опускаються на землю, більшу частину часу орієнтовані паралельно поверхні. На сході чи заході сонця, промінь зору спостерігача може проходити через цю саму площину, і кожен кристал може вести як мініатюрна лінза, що заломлює сонячне світло. Спільний ефект може призводити до появи явища, званого паргелія, чи хибного сонця. У центрі картинки видно Сонце і два добре помітні хибні сонця по краях. Позаду будинків і дерев помітні гало (гало - вимовляється з наголосом на "о"), розміром близько 22 градуси, три сонячні колони, і арку, створені сонячним світлом, що відображається атмосферними крижаними кристалами.
Світло та лід
Дослідники давно звернули увагу на те, що при появі гало сонце буває затягнуте серпанком – тонкою пеленою високих перистих або перисто-шаруватих хмар. Такі хмари плавають в атмосфері на висоті шести - восьми кілометрів над землею і складаються з найдрібніших кристаликів льоду, які найчастіше мають форму шестигранних стовпчиків або платівок.
Земна атмосфера не знає спокою. Крижані кристалики, опускаючись і піднімаючись в потоках повітря, то подібно до дзеркала відбивають, то подібно до скляної призми заломлюють падаючи на них сонячні промені. В результаті цієї складної оптичної гри і з'являються на небі хибні сонця та інші оманливі картини, в яких за бажання можна побачити і вогняні мечі, і все, що завгодно.
Як уже говорилося, частіше за інших можна спостерігати два несправжні сонця - по той і по інший бік від справжнього світила. Іноді з'являється одне світле, трохи забарвлене в райдужні тони коло, що оперізує сонце. А то після сонячного заходу на потемнілому небі раптом виникає величезний стовп, що світиться. Не всякі перисті хмари дають яскраве, добре помітне гало. Для цього потрібно, щоб вони були не надто щільними (сонце просвічується) і в той же час у повітрі має бути достатньо крижаних кристаликів. Втім, гало може з'явитися і в чистому, безхмарному небі. Це означає, що високо в атмосфері плаває багато окремих крижаних кристаликів, але без хмарної освіти. Так буває в зимові дні, коли ясна морозна погода.
...У висоті з'явилося світле горизонтальне коло, що оперізує небо паралельно горизонту. Як він виник?
Спеціальні досліди (їх неодноразово проводили вчені) та розрахунки показують: це коло – результат відбиття сонячних променів від бічних граней шестигранних кристаликів льоду, що плавають у повітрі у вертикальному положенні. Промені сонця падають на такі кристали, відбиваються від них, як від дзеркала, і потрапляють нам у вічі. А оскільки це дзеркало особливе, воно складене з незліченної маси крижаних частинок і до того ж виявляється на якийсь час ніби лежать у площині горизонту, то й відображення сонячного диска ми бачимо в тій самій площині. Виходить два сонця: одне справжнє, а поруч із ним, але у інший площині – його двійник як великого світлого кола.
Буває, що таке відображення сонячного світла від маленьких кристаликів льоду, що плавають у морозному повітрі, породжує стовп, що світиться. Виходить це тому, що тут у грі світла беруть участь кристали у вигляді платівок. Нижні грані платівок відображають світло сонця, що сховалося вже за горизонтом, і ми замість самого сонця бачимо деякий час доріжку, що йде в небо від горизонту, - спотворене до невпізнанності зображення сонячного диска. Щось подібне кожен із нас спостерігав у місячну ніч, стоячи на березі моря чи озера. Милуючись місячною доріжкою, ми бачимо на воді ту саму гру світла - дзеркальне відображення місяця, сильно розтягнуте через те, що поверхня води потягнута брижами. Вода, що злегка хвилюється, відображає падаючий на неї місячне світло так, що ми сприймаємо як би багато десятків окремих відображень місяця, з них і складається оспівана поетами місячна доріжка. 
Нерідко можна спостерігати і за місячним гало. Це досить часто видовище і виникає воно, якщо небо затягнуте високими тонкими хмарами з мільйонами крихітних кристалів льоду. Кожен крижаний кристал виступає у ролі мініатюрної призми. Більшість кристалів мають форму витягнутих шестигранників. Світло входить через одну лицьову поверхню такого кристала і виходить через протилежну з кутом заломлення 22º. А поспостерігайте взимку за вуличними ліхтарями, і вам, можливо, пощастить побачити гало, породжене їх світлом, за певних умов, а саме в морозному повітрі, насиченому крижаними кристаликами або сніжинками. До речі, гало від сонця у вигляді великого світлого стовпа може виникнути і під час снігопаду. Трапляються взимку такі дні, коли сніжинки ніби плавають у повітрі, а крізь нещільні хмари вперто пробивається сонячне світло. На тлі вечірньої зорі цей стовп виглядає іноді червонуватим – наче відблиск далекої пожежі. У минулому таке цілком, як бачимо, невинне явище наводило на жах забобонних людей.
Кристаліки-призми
Можливо, хтось бачив таке гало: світле, пофарбоване в райдужні тони обручку навколо сонця. Це вертикальне коло виникає тоді, коли в атмосфері знаходиться багато шестигранних крижаних кристаликів, які не відбивають, а заломлюють сонячні промені подібно до скляної призми. При цьому більшість променів, звичайно, розсіюється і до наших очей не доходить. Але якась їхня частина, пройшовши крізь ці примочки, що знаходяться в повітрі і переломившись, до нас доходить, ось ми й бачимо райдужне коло навколо сонця. Радіус його близько двадцяти двох градусів. Буває і більше – у сорок шість градусів. Чому райдужний?
Як відомо, проходячи через призму, білий світловий промінь розкладається на спектральні кольори. Тому утворене заломленими променями кільце навколо сонця забарвлюється в райдужні тони: внутрішня його частина буває червона, зовнішня - синювата, причому всередині кільця небо здається темнішим.
Помічено, що гало-коло завжди більше яскравих боків. Це тому, що тут перетинаються два гало – вертикальне та горизонтальне. І хибні сонця утворюються найчастіше саме у місці перетину. Найбільш сприятливі умови для появи хибних сонців складаються тоді, коли сонце стоїть невисоко над горизонтом і частина вертикального кола нам уже не видно.
Які ж кристалики беруть участь у цьому «уявленні»?
Відповідь на запитання дали спеціальні експерименти. Виявилося, що хибні сонця з'являються завдяки шестигранним кристалам льоду, які за своєю формою нагадують... цвяхи. Вони плавають у повітрі вертикально, заломлюючи світло своїми бічними гранями.
Третє «сонце» з'являється, коли над справжнім сонцем видно лише одну верхню частину гало-кола. Іноді це відрізок дуги, іноді світла пляма невизначеної форми. Іноді помилкові сонця не поступаються яскравістю самому Сонцю. Спостерігаючи їх, древні літописці і писали про три сонці, про відрубані вогняні голови тощо.
У зв'язку з цим явищем історія людства зафіксований цікавий факт. У 1551 році німецьке містоМагдебург був обложений військами іспанського короля Карла V. Стойко трималися захисники міста, вже понад рік тривала облога. Нарешті роздратований король наказав готуватися до рішучої атаки. Але тут сталося небачене: за кілька годин до штурму над обложеним містом засяяли три сонці. Смертельно наляканий король вирішив, що Магдебург захищають небеса і наказав зняти облогу.
Міраж
Найпростіші міражі бачив будь-хто з нас. Наприклад, коли їдеш нагрітою асфальтованою дорогою, далеко попереду вона виглядає як водна поверхня. І подібне вже давно нікого не дивує, бо міраж- Не що інше, як атмосферне оптичне явище, завдяки якому в зоні видимості з'являються зображення предметів, які при звичайних умовах приховані від спостереження. Відбувається це тому, що світло під час проходження через шари повітря різної щільності заломлюється. Видалені об'єкти при цьому можуть виявитися піднятими або опущеними щодо їхнього дійсного становища, а також можуть спотворитися і набути неправильних, фантастичних форм.
З більшого різноманіття міражів виділимо кілька видів: «озерні» міражі, звані також нижніми міражами, верхні міражі, подвійні та потрійні міражі, міражі наддальнього бачення.
Пояснення нижнього (озерного) міражу.
Озерні, або нижні міражі – найпоширеніші. Вони з'являються, коли віддалена, майже рівна поверхня пустелі набуває вигляду відкритої води, особливо якщо дивитися з невеликого піднесення або просто перебувати вище шару нагрітого повітря. Подібна ілюзія виникає, як і асфальтовій дорозі. Якщо повітря біля поверхні землі сильно нагріте і, отже, його щільність відносно мала, то показник заломлення біля поверхні буде менше, ніж у більш високих повітряних шарах.
Відповідно до встановленого правила, світлові промені поблизу поверхні землі будуть у цьому випадку згинатися так, щоб їх траєкторія була звернена опуклістю вниз. Світловий промінь від деякої ділянки блакитного піднебіння потрапляє в око спостерігача, зазнавши викривлення. А це означає, що спостерігач побачить відповідну ділянку піднебіння не над лінією горизонту, а нижче за неї. Йому здаватиметься, що він бачить воду, хоч насправді перед ним зображення блакитного неба. Якщо уявити, що в лінії горизонту знаходяться пагорби, пальми або інші об'єкти, то спостерігач побачить їх переверненими, завдяки викривленню променів, і сприйме як відображення відповідних об'єктів у неіснуючій воді. Тремтіння зображення, зумовленого коливаннями коефіцієнта заломлення гарячого повітря, створює ілюзію течії чи хвилювання води. Так виникає ілюзія, що є «озерним» міражем.
Як повідомлялося в одній статті в Жур- нале The New Yorker, пелікан, виявивши-
шосе над гарячим асфальтовим шосе
на Середньому Заході США, чи не раз
бився, побачивши перед собою такий "водя-
ний міраж". "Нещасний птах летів,
можливо, багато годин над сухою
пшеничних стернів і несподівано уви-
справи щось, що здалося їй довгою, чорною, неширокою, але справжньою річкою – у самому серці прерії. Пелікан кинувся вниз, щоб поплавати у прохолодній воді – і знепритомнів, ударившись об асфальт". Нижче рівня очей у цій "воді" можуть з'явитися об'єкти, зазвичай перевернені. Над нагрітою поверхнею суші формується "повітряний листковий пиріг", причому найближчий до землі шар – самий нагрітий і настільки розріджений, що світлові хвилі, проходячи через нього, спотворюються, оскільки швидкість їхнього поширення змінюється залежно від густини середовища.
Верхні міражі
Верхні міражі, або, як їх ще називають, міражі далекого бачення менш поширені та більш мальовничі порівняно з нижніми. Видалені об'єкти (часто перебувають за морським горизонтом) вимальовуються на небі в перевернутому положенні, інколи ж вище з'являється ще й пряме зображення тієї самої об'єкта. Це явище типове для холодних регіонів, особливо при значній температурній інверсії, коли над холоднішим шаром знаходиться тепліший шар повітря. Даний оптичний ефект проявляється внаслідок поширення фронту світлових хвиль у шарах повітря з неоднорідною щільністю. Іноді виникають дуже незвичайні міражі, особливо у полярних регіонах. Коли міражі з'являються на суші, дерева та інші компоненти ландшафту перевернуті. У всіх випадках у верхніх міражах об'єкти видно чіткіше, ніж у нижніх. На земній кулі є такі місця, де перед настанням вечора можна спостерігати гори, що здіймаються над океанським горизонтом. Це дійсно гори, тільки вони знаходяться так далі
до того, що їх не можна бачити в нормальних умовах. В цих таємничих місцяхНезабаром після полудня на горизонті починає виникати розпливчастий контур гір. Він поступово росте і перед заходом сонця швидко стає різким, виразним, тому можна навіть розрізнити окремі вершини. Верхні міражі відрізняються різноманітністю. В одних випадках вони дають пряме зображення, в інших випадках у повітрі з'являється зображення. Міражі можуть бути подвійними, коли спостерігаються два зображення, просте та перевернене. Ці зображення можуть бути розділені смугою повітря (одне може виявитися над лінією горизонту, інше під нею), але можуть безпосередньо стулятися один з одним. Іноді виникає ще одне – третє зображення.
Подвійні та потрійні міражі
Якщо показник заломлення повітря змінюється спочатку швидко, а потім повільно, то в цьому випадку промені викривлятимуться швидше. В результаті з'являються два зображення. Світлові промені, що розповсюджуються в межах першої повітряної області, формують зображення об'єкта. Потім ці промені, що поширюються в основному в межах другої області, викривляються меншою мірою і формують пряме зображення. Щоб зрозуміти, як з'являється потрійний міраж, потрібно уявити три послідовні повітряні області: перша (біля самої поверхні), де показник заломлення зменшується з висотою повільно, наступна, де показник заломлення зменшується швидко, і третя область, де показник заломлення знову зменшується повільно. Спочатку промені формують нижнє зображення об'єкта, поширюючись у межах першої повітряної області. Далі промені формують перевернуте зображення; потрапляючи в другу повітряну область, ці промені зазнають сильного викривлення. Потім промені формують пряме верхнє зображення об'єкта.
Міраж наддальнього бачення
Природа цих міражів вивчена найменше. Зрозуміло, що атмосфера має бути прозорою, вільною від водяної пари та забруднень. Але цього мало. Повинен утворитись стійкий шар охолодженого повітря на деякій висоті над поверхнею землі. Нижче і вище цього шару повітря має бути теплішим. Світловий промінь, що потрапив усередину щільного холодного шару повітря, повинен бути, як би "замкненим" усередині нього і поширюється в ньому як за своєрідним світловодом.
Яка природа фата-моргани – найкрасивішого із міражів? Коли над теплою водою утворюється шар холодного повітря, над морем з'являються чарівні замки, які змінюються, ростуть, зникають. Легенда свідчить, що це замки – кришталева обитель феї Моргани. Звідси й назва.
Ще більш таємниче явище – хрономіражі. Жодними відомими законами фізики не можна пояснити, чому міражі можуть відображати події, що відбуваються на певній відстані не тільки у просторі, а й у часі. Особливу популярність здобули міражі битв і битв, що колись пройшли на землі. У листопаді 1956 року кілька туристів заночували у горах Шотландії. О третій годині ранку вони прокинулися від дивного шуму, виглянули з намету і побачили десятки шотландських стрільців у старовинній військовій формі, які, стріляючи, бігли через кам'янисте поле! Потім видіння зникло, не залишивши жодних слідів, але вже за добу повторилося. Шотландські стрілки, всі поранені, брели полем, спотикаючись об каміння. Вони, мабуть, були розбиті у битві та відступали.
І це не єдине свідчення такого явища. Так, знамениту битву при Ватерлоо (18 червня 1815 року) спостерігали через тиждень жителі бельгійського містечка Верв'є. К. Фламмаріон у своїй книзі «Атмосфера» описує приклад подібного міражу: «Опираючись на свідчення кількох осіб, які заслуговують на довіру, я можу повідомити про міраж, який бачили в місті Верв'є (Бельгія) у червні 1815 р. Одного ранку жителі міста побачили в небі військо, і так ясно, що можна було розрізнити костюми артилеристів і навіть, наприклад, гармату зі зламаним колесом, яке ось-ось відвалиться… Це був ранок битви за Ватерлоо!» Описаний міраж зображений у вигляді кольорової акварелі одним із очевидців. Відстань від Ватерлоо до Верв'є по прямій лінії становить понад 100 км. Відомі випадки, коли подібні міражі спостерігалися на великих відстанях – до 1000 км. «Летючого голландця» слід віднести саме до таких міражів. Один з різновидів хрономіражу вчені назвали "дросолідес", що в перекладі з грецької означає "крапельки роси". Помічено, що хрономіражі найчастіше виникають у ранковий час, коли в повітрі конденсуються крапельки туману. Найвідоміший "дросолідес" досить регулярно відбувається на узбережжі острова Крит у середині літа, зазвичай у ранкові. Є безліч свідчень очевидців, які спостерігали, як над морем біля замку Франка-Кастелло виникає величезне "батальне полотно" – сотні людей, що зійшлися у смертельній сутичці. Чути крики, брязкіт зброї. У роки Другої світової війни "битва примар" моторошно налякала німецьких солдатів, які воювали тоді на Криті. Німці відкрили шквальний вогонь із усіх видів зброї, але не завдали фантомам жодної шкоди. Загадковий міраж повільно насувається з боку моря та зникає у стінах замку. Історики кажуть, що тут приблизно 150 років тому відбулася битва між греками і турками, її зображення, що заблукало в часі, і спостерігається над морем. Це досить часто можна спостерігати в середині літа, в ранні години.
До речі, сьогодні нерідко очевидці спостерігають не тільки битви минулих часів і міста-примари, що колись існували, але автомобілі-фантоми. Кілька років тому компанія австралійців зустріла на нічній дорозі автомобіль, що там розбився, під керуванням їх загиблого приятеля. Однак у примарній машині сидів не тільки він, а й його юна подружка, яка в тій катастрофі вціліла і нині перебувала у доброму здоров'ї, ставши солідною жінкою.
Яка ж природа подібних міражів?
За однією з теорій, при особливому збігу природних факторів зорова інформація відображається в часі та просторі. А за збігу певних атмосферних, погодних тощо. умов вона знову стає зримою для сторонніх спостерігачів. За іншою теорією – у районі битв, у яких беруть участь (і гинуть) тисячі людей, накопичується величезна психічна енергія. У певних умовах вона "розряджається" і зримо виявляє колишні події.
А взагалі, стародавні єгиптяни, наприклад, вважали, що міраж – це примара країни, якої більше немає на світі.
Легенда альпійських гір
Група туристів піднімалася на одну з гірських вершин. Люди всі були молоді, за винятком провідника, старого горця. Спочатку всі йшли швидко та бадьоро. Але що вище забиралися альпіністи, то важче йти. Незабаром кожен із них відчув сильну втому. Тільки провідник йшов, як і раніше, спритно перестрибував через ущелини, швидко й легко підбирався на виступи скель.
Навколо відкривалася чудова картина. Усюди, куди вистачало око, височіли засніжені вершини гір. Ближні з них виблискували в променях сліпучого сонця. Далекі вершини здавалися блакитними. Вниз йшли круті скати, що переходять у ущелини. Яскравими плямами виділялися світло-зелені альпійські луки.
Нарешті вони досягли одного з бічних вершин гори, на яку підіймалися. Сонце вже опустилося до обрію, і його промені падали на людей знизу вгору. І тут сталося несподіване.
Один із молодих людей перегнав провідника і першим піднявся на вершину. В той же час, як він ступив на скелю, на сході, на тлі хмар, з'явилася величезна тінь людини. Вона була видна настільки ясно, що люди зупинилися як за командою. Але провідник спокійно глянув на гігантську тінь, на застиглих переляку молодих людей і, посміхнувшись, сказав:
- Не бійтеся! Це буває, – і теж підвівся на скелю.
Коли він став поруч із туристом, у хмарах з'явилася ще одна велика тінь людини.
Провідник зняв з себе теплий повстяний капелюх і помахав нею. Одна з тіней повторила його рух: величезна рука піднялася до голови, зняла капелюх і помахала нею. Молодий чоловік підняв догори свою палицю. Те ж саме зробила його велетенська тінь. Після цього кожен із туристів захотів, звичайно, піднятися на скелю і побачити в повітрі свою тінь. Але незабаром хмари закрили сонце, що йде за горизонт, і незвичайні тіні зникли.
Парад забобонів
Тепер уже, здається, неважко буде зрозуміти, як виникають на небі хрести, що світяться, які і в наш вік лякають інших людей.
Розгадка тут у тому, що не завжди ми бачимо на небі ту чи іншу форму гало повністю. Взимку, при великих морозах, як уже було сказано, з обох боків сонця з'являються дві світлі плями – частини вертикального гало-кола. Так буває і з горизонтальним колом, що проходить через сонце. Найчастіше видно лише та його частина, що примикає до світила, – на небі видно як би два світлі хвости, що тягнуться від нього вправо і вліво. Частини вертикального і горизонтального кіл при цьому перетинаються і утворюють як би два хрести по обидва боки від сонця.
В іншому випадку ми бачимо у сонця частину горизонтального кола, що перетинається стовпом, що світиться, який від сонця йде догори і донизу. І знову утворюється хрест.
Нарешті, буває і так: на небі після заходу сонця видно стовп, що світиться, і верхня частина вертикального кола. Перетинаючи, вони також дають
зображення великого хреста. А часом таке гало нагадує старовинний лицарський меч. І якщо він ще пофарбований зорею, то ось вам закривавлений меч – грізне ніби нагадування небес про прийдешні біди! Наукове пояснення гало – яскравий приклад того, наскільки оманлива буває часом зовнішня форма будь-якого природного явища. Здається, щось вкрай загадкове, таємниче, а розберешся – від «незрозумілого» не залишається сліду.
Легко сказати – розберешся! На це витрачалися роки, десятиліття, століття. Сьогодні кожна людина, зацікавившись чимось, може заглянути у довідник, погортати підручник, поринути у вивчення спеціальної літератури. Запитати, нарешті! А чи були такі можливості в середні, скажімо, віки? Адже тоді й таких знань ще не накопичили, і наукою займалися одинаки. Панівним світоглядом була релігія, а звичним світовідчуттям – віра.
Французький вчений К. Фламмаріон переглянув під цим кутом зору історичні хроніки. І ось що з'ясувалося: укладачі хронік анітрохи не сумнівалися у існуванні прямого причинного зв'язку між таємничими явищами природи та земними справами.
У 1118 році, за царювання короля англійського Генріха I, на небі з'явилися одночасно два повні місяця, один на заході, а інший на сході. Того ж року король переміг у битві.
В 1120 серед криваво-червоних хмар з'явилися хрест і людина, що складалися з полум'я. Того ж року йшов кривавий дощ; всі чекали кінець світу, але справа скінчилася тільки громадянською війною.
В 1156 кілька годин поспіль блищали навколо сонця три райдужні кола, а коли вони зникли, виникли три сонця. Упорядник хроніки побачив у цьому явищі натяк на сварку короля з єпископом Кентерберійським в Англії та на руйнування після семирічної облоги Мілана в Італії.
Наступного року знову з'явилися три сонця, а посередині місяця було видно білий хрест; Зрозуміло, літописець це відразу пов'язав з розбратами, що супроводжували обрання нового папи римського.
У січні 1514 року у Вюртемберг було видно три сонця, з яких середнє більше бічних. У той же час на небі з'являлися закривавлені та палаючі мечі. У березні того ж року знову було видно три сонця і три місяці. Тоді ж турки були розбиті персами у Вірменії.
У 1526 році вночі у Вюртемберг було видно в повітрі закривавлені військові обладунки.
У 1532 році біля Інсбрука бачили в повітрі чудові зображення верблюдів, вовків, що вивергали полум'я, і, нарешті, лева у вогненному колі.
Чи були ці явища насправді – не так вже для нас тепер важливо. Важливо, що з їх допомогою на їх основі тлумачилися реальні історичні події; що люди дивилися тоді на світ крізь призму своїх
спотворених уявлень і тому бачили те, що хотіли бачити. Їхня фантазія часом не знала кордонів. Фламмаріон назвав неймовірні фантастичні картини, намальовані авторами хронік, «зразками артистичного перебільшення». Ось один із таких «зразків»: «...У 1549 році місяць був оточений гало і параселенами (хибними місяцями), біля яких бачили вогняного лева і орла, що розриває власні груди. Після цього з'явилися палаючі міста, верблюди, Ісус Христос на кріслі з двома розбійниками з обох боків і, нарешті, ціле зібрання – мабуть, апостолів. Але остання зміна явищ була найгіршою. У повітрі з'явився величезного зросту чоловік, жорстокого вигляду, який погрожував мечем молодій дівчині, яка плакала біля його ніг, просячи помилування...»
Які були потрібні очі для того, щоб бачити все це!
Деякі загадки оптичних явищ
Колір на склі
Зимовий вечір. Невеликий мороз – близько 10 °. Ви їдете до трамваю (або в автобусі – все одно). Вікно починає замерзати. Крізь скло вже нічого не розбереш, але світло ліхтарів дуже чітке. І ось рано чи пізно світло вуличного ліхтаря викликає на замерзлому вікні чудову гру фарб. Відтінки настільки чисті та красиві, що ніякий художник не може їх точно відтворити. Через кілька секунд шар льоду на вікні досягає товщини в кілька десятих часток міліметра та кольору пропадають. Але це не біда. Зітріть рукою намерзлий шар і повторіть спостереження - кольори знову з'являться.
Зверніть увагу: ліхтар із лампою розжарювання дає пурпурно-смарагдовий ореол, а лампа денного світла (ртутно-кварцова) оточена ореолом жовто-фіолетових кольорів.
Це фізичне явище ще мало вивчене, і точного пояснення його немає, проте можна припустити, що гру кольору викликає інтерференція (складання світла, відбитого від верхньої та нижньої поверхонь найтоншого шару парів вологи, що замерзли на віконному склі).
Це явище схоже на те, яке ми спостерігаємо, розглядаючи мильний міхур, що переливається всіма кольорами веселки.
Кольорові каблучки
Накресліть чорною тушшю на аркуші щільного паперу коло, на якому розташовані півколо та дугові смуги. Наклейте її на картон і зробіть дзигу. При обертанні цього дзиги замість чорних малюнків з'являться різнокольорові кільця (фіолетовий, рожевий, блакитний або зелений, фіолетовий). Порядок розташування їх змінюється залежно від напрямку обертання дзиги. Досвід краще проводити за електричного освітлення.
Якби цей досвід показати на телебаченні, то ефект був би той самий: на екрані чорно-білого телевізора ви побачили б різнокольорові кільця. Чому так виходить – невідомо. Вчені ще не знайшли пояснення цього явища.
Висновок:Фізична природа світла цікавила людей з незапам'ятних часів. Багато видатних учених, протягом усього розвитку наукової думки, билися над вирішенням цієї проблеми. Згодом, була відкрита і складність звичайного білого променя, і його здатність змінювати свою поведінку залежно від навколишнього середовища, та її вміння виявляти ознаки, властиві як речовинним елементам, і природі електромагнітних випромінювань. Світловий промінь, підданий різним технічним впливам, став застосовуватися в науці та техніці в діапазоні від ріжучого інструменту, здатного з точністю до мікрона обробити потрібну деталь, до невагомого каналу передачі інформації з практично невичерпними можливостями.
Але, перш ніж утвердився сучасний поглядна природу світла, і світловий промінь знайшов своє застосування у житті, було виявлено, описано, науково обгрунтовано й експериментально підтверджено багато оптичних явищ, повсюдно що у атмосфері землі, від відомої кожному веселки, до складних, періодичних міражів. Але, незважаючи на це, химерна гра світла завжди приваблювала і приваблює людину. Нікого не залишає байдужим ні споглядання зимового гало, ні яскравого сонячного заходу сонця, ні широкої, в підлогу неба, смуги північного сяйва, ні скромної місячної доріжки на водній гладіні. Світловий промінь, проходячи крізь атмосферу нашої планети, не просто висвітлює її, а й надає їй неповторного вигляду, роблячи прекрасною.
Звичайно, в атмосфері нашої планети відбувається значно більше оптичних явищ, про які йдеться у цьому рефераті. Серед них є як добре знайомі нам і розгадані вченими, так і ті, які ще чекають на своїх першовідкривачів. І нам залишається лише сподіватися, що згодом ми станемо свідками нових і нових відкриттів у сфері оптичних атмосферних явищ, що свідчать про багатогранність звичайного світлового променя.
Література:
1. «Фізика у природі», автор - Л. У. Тарасов, видавництво «Просвітництво», Москва, 1988 рік.
2. "Оптичні явища в природі", автор - В. Л. Булат, видавництво "Просвіта", Москва, 1974 рік.
3. «Бесіди з фізики, частина II», автор - М. І. Блудов, видавництво «Просвіта», Москва, 1985 рік.
4. «Фізика 10», автори – Г. Я. Мякішев Б. Б. Буховцев, видавництво «Просвіта», Москва, 1987 рік.
5. "Фізика 11", Н. М. Шахмаєв, С. Н. Шахмаєв, Д. Ш. Шодієв, видавництво "Просвіта", Москва, 1991 рік.
6. «Рішення завдань із фізики», У. А. Шевцов, Нижньо-Волзьке книжкове видавництво, Волгоград, 1999 рік.
7. «Сутінки», автор - Г.В.Розенберг, із вступу Параграфа 2, Фізматгіз, 1963
8. «Оптика та атмосфера», автор П. Р. Трубніков та Н. В. Покусаєв, видавництво «Просвіта» Санкт-Петербург 2002 рік.
Оптичні явища у природі
Явища, пов'язані із заломленням світла.
Міражі.
У неоднорідному середовищі світло поширюється непрямолінійно. Якщо ми уявимо середовище, в якому показник заломлення змінюється знизу вгору, і подумки розіб'ємо його на тонкі горизонтальні шари, то, розглядаючи умови заломлення світла при переході від шару до шару, зауважимо, що в такому середовищі промінь світла повинен поступово змінювати свій напрямок.
Таке викривлення світловий промінь зазнає в атмосфері, в якій через ті чи інші причини, головним чином завдяки нерівномірному нагріванню її, показник заломлення повітря змінюється з висотою.
Повітря зазвичай нагрівається від ґрунту, що поглинає енергію сонячних променів. Тому температура повітря знижується із висотою. Відомо також, що з висотою знижується щільність повітря. Встановлено, що зі збільшенням висоти показник заломлення зменшується, тому промені, що йдуть крізь атмосферу, викривляються, пригинаючись до Землі. Це явище отримало назву нормальної атмосферної рефракції. Внаслідок рефракції небесні світила здаються нам дещо «піднятими» (вище за свою справжню висоту) над горизонтом. 
Міражі ділять на три класи.
До першого класу відносять найпоширеніші і найпростіші за своїм походженням, звані озерні (чи нижні) міражі, викликають стільки надій і розчарувань у мандрівників пустель.
Пояснення цього явища просте. Нижні шари повітря, розігріті від ґрунту, не встигли ще піднятися нагору; їхній показник заломлення світла менше, ніж верхніх. Тому промені світла, що виходять від предметів, згинаючись у повітрі, потрапляють у око знизу.
Щоб побачити міраж, немає потреби їхати до Африки. Його можна спостерігати і в спекотний тихий літній день і в нас над розігрітою поверхнею асфальтного шосе.
Міражі другого класу називають верхніми чи міражами далекого бачення.
Вони з'являються в тому випадку, якщо верхні шари атмосфери виявляться з якихось причин, наприклад, при попаданні туди нагрітого повітря, особливо розріджених. Тоді промені, що походять від земних предметів, викривляються сильніше і досягають земної поверхні, йдучи під великим кутом до горизонту. Око ж спостерігача проектує в тому напрямі, яким вони входять у нього.
Мабуть, велика кількість міражів далекого бачення спостерігається на узбережжі Середземного моря, винна пустеля Сахара. Гарячі маси повітря піднімаються над нею, потім йдуть на північ і створюють сприятливі умови для виникнення міражів.
Верхні міражі спостерігаються і в північних країнахколи дме теплі південні вітри. Верхні шари атмосфери виявляються нагрітими, а нижні - охолодженими через наявність великих мастаючих льодів і снігів.
Міражі третього класу – наддальнього бачення – важко пояснити. Однак висловлювалися припущення про утворення в атмосфері гігантських повітряних лінз, про створення вторинного міражу, тобто міражу від міражу. Можливо, що тут грає роль іоносфера, що відбиває як радіохвилі, а й світлові хвилі.
Явища, пов'язані з дисперсією світла
Веселка – це прекрасне небесне явище – завжди привертала увагу людини. У колишні часи, коли люди ще дуже мало знали про навколишній світ, веселку вважали «небесним знаменням». Так, давні греки думали, що сто веселка – це посмішка богині Іриди. Веселка спостерігається осторонь, протилежній Сонцю, і натомість дощових хмар чи дощу. Різнокольорова дуга зазвичай знаходиться від спостерігача Ра відстані 1-2 км, іноді її можна спостерігати на відстані 2-3 м на тлі водяних крапель, утворених фонтанами або розпилювачами води
У веселки розрізняють сім основних кольорів, які плавно переходять один в інший.
Вид дуги, яскравість кольорів, ширина смуг залежать від розмірів крапельок води та їх кількості. Великі краплі створюють веселку більш вузьку, з квітами, що різко виділяються, малі - дугу розпливчасту, бляклу і навіть білу. Ось чому яскраву вузьку веселку видно влітку після грозового дощу, під час якого падають великі краплі.
Вперше теорію веселки було дано 1637 року Р. Декартом. Він пояснив веселку як явище, пов'язане з відображенням та заломленням світла у дощових краплях.
Освіта квітів та його послідовність було пояснено пізніше, після розгадки складної природи білого світла та її дисперсії серед. Дифракційна теорія веселки розроблена Ері та Пертнером.
Явища, пов'язані з інтерференцією світла
Білі світлові кола навколо Сонця або Місяця, які виникають в результаті заломлення або відображення світла кристалами льоду або снігу, що знаходяться в атмосфері, називаються гало. В атмосфері присутні невеликі кристали води, і коли їхні грані утворюють прямий кут з площиною, що проходить через Сонце, того, хто спостерігає ефект, і кристали, на небі стає видно характерний білий ореол, що оточує Сонце. Так грані відбивають промені світла з відхиленням на 22°, утворюючи гало. У холодну пору року гало, утворені кристалами льоду та снігу на поверхні землі, відбивають сонячне світло та розсіюють його в різних напрямках, утворюючи ефект під назвою "діамантовий пил".
Найбільш відомим прикладом великого гало є знамените «Брокенське бачення», що часто повторюється. Наприклад, людина, що стоїть на пагорбі або горі, за спиною якого сходить або заходить сонце, виявляє, що його тінь, що впала на хмари, стає неправдоподібно величезною. Це відбувається через те, що дрібні краплі туману особливим чином заломлюють і відбивають сонячне світло. Свою назву явище отримало на ім'я вершини Броккен у Німеччині, на якій, через часті тумани, можна регулярно спостерігати цей ефект.
Паргелії.
"Паргелій" у перекладі з грецької - "хибне сонце". Це одна з форм гало (див. пункт 6): на небі спостерігається одне або кілька додаткових зображень Сонця, що розташовані на тій самій висоті над горизонтом, що і Сонце. Мільйони кристалів льоду з вертикальною поверхнею, що відбивають Сонце, і утворюють це прекрасне явище.
Паргелії можна спостерігати в тиху погоду при низькому становищі Сонця, коли значну кількість призм розташовується в повітрі так, що головні осі вертикальні, і призми повільно опускаються як маленькі парашутики. В цьому випадку найбільш яскраве заломлене світло надходить в око під кутом 220 з граней, розташованих вертикально, і створює вертикальні стовпи по обидва боки від Сонця по горизонту. Ці стовпи можуть бути в деяких місцях особливо яскравими, створюючи враження хибного Сонця.
Полярні сяйва.
Одним із найкрасивіших оптичних явищ природи є полярне сяйво. Неможливо передати словами красу полярних сяйв, що переливаються, мерехтять, горять на тлі темного нічного неба в полярних широтах.
У більшості випадків полярні сяйва мають зелений або синьо-зелений відтінок з плямами, що зрідка з'являються, або облямівкою рожевого або червоного кольору.
Полярні сяйва спостерігають у двох основних формах – у вигляді стрічок та у вигляді хмароподібних плям. Коли сяйво інтенсивне, воно набуває форми стрічок. Втрачаючи інтенсивність, воно перетворюється на плями. Однак багато стрічк зникають, не встигнувши розбитися на плями. Стрічки ніби висять у темному просторі неба, нагадуючи гігантську завісу або драпірування, що простяглося зазвичай зі сходу на захід на тисячі кілометрів. Висота завіси становить кілька сотень кілометрів, товщина не перевищує кілька сотень метрів, причому вона така ніжна і прозора, що крізь неї видно зірки. Нижній край завіси досить чітко і різко окреслений і часто підфарбований в червоний або рожевий колір, що нагадує облямівку завіси, верхній - поступово губиться у висоті і це створює особливо ефектне враження глибини простору.
Розрізняють чотири типи полярних сяйв:
1. Однорідна дуга – смуга, що світиться, має найбільш просту, спокійну форму. Вона яскравіша знизу і поступово зникає вгору на тлі свічення неба;
2.Променева дуга - стрічка стає дещо активнішою і рухливішою, вона утворює дрібні складки і цівки;
3.Променева смуга - зі зростанням активності більші складки накладаються на дрібні;
4.При підвищенні активності складки або петлі розширюються до величезних розмірів (до сотні кілометрів), нижній край стрічки сяє рожевим світлом. Коли активність спадає, складки зникають та стрічка повертається до однорідної форми. Це наводить на думку, що однорідна структура є основною формою полярного сяйва, а складки пов'язані зі зростанням активності.
Часто виникають сяйва іншого виду. Вони захоплюють весь полярний район та виявляються дуже інтенсивними. Відбуваються вони під час збільшення сонячної активності. Ці сяйва представляються у вигляді білувато-зеленого світіння всієї полярної шапки. Такі сяйва називаються шквалами.
Висновок
Колись міражі «Летючий голландець» та «Фата Моргана» наводили жах на моряків. У ніч на 27 березня 1898 року, серед Тихого океануекіпаж судна «Матадор» був наляканий баченням, коли в штиль опівночі побачив за 2 милі (3,2 км) судно, яке боролося з сильним штормом. Всі ці події насправді відбувалися на відстані 1700 км.
Сьогодні всі, хто знає закони фізики, а точніше її розділ оптика, можуть пояснити всі ці загадкові явища.
У роботі я не описала всі оптичні явища природи. Їх дуже багато. Ми милуємося блакитним кольором неба, рум'яною зорею, палаючим заходом сонця - ці явища пояснюються поглинанням і розсіянням сонячного світла. Працюючи з додатковою літературою, я переконалася, що на питання, які виникають при спостереженнях за навколишнім світом, можна завжди знайти відповіді. Щоправда, треба знати основи природничих наук.
ВИСНОВОК: Оптичні явища в природі пояснюються заломленням або відображенням світла, або хвильовими властивостями світла-дисперсією, інтерференцією, дифракцією, поляризацією, або квантовими властивостями світла. Світ загадковий, але пізнаваний.
У школі вивчає тему "Оптичні явища в атмосфері" 6 клас. Однак вона цікавить не тільки допитливий дитячий розум. Оптичні явища в атмосфері, з одного боку, об'єднують веселку, зміну кольору піднебіння під час світанків і занепадів, не раз бачені всіма. З іншого - до їхнього числа входять таємничі міражі, хибні Місяця та Сонця, вражаючі гало, що в минулому наводили жах на людей. Механізм освіти деяких із них до кінця залишається незрозумілим і сьогодні, проте загальний принцип, за яким «живуть» оптичні явища в природі, сучасна фізика добре вивчила.
Повітряна оболонка
Атмосфера Землі є оболонкою, що складається з суміші газів і тягнеться приблизно на 100 км над рівнем моря. Щільність повітряного шару змінюється при віддаленні землі: найбільше її значення біля поверхні планети, з висотою воно зменшується. Атмосферу не можна назвати статичним формуванням. Шари газової оболонки постійно рухаються, перемішуються. Змінюються характеристики: температура, щільність, швидкість переміщення, прозорість. Всі ці нюанси впливають на сонячні промені, що прямують до поверхні планети.
Оптична система
Процеси, що відбуваються в атмосфері, а також її склад сприяють поглинанню, заломленню та відображенню світлових променів. Частина їх досягає мети - земної поверхні, інша розсіюється або перенаправляється назад в космічний простір. В результаті викривлення та розпаду частини променів на спектр і так далі утворюються різноманітні оптичні явища в атмосфері.
Атмосферна оптика
За часів, коли наука тільки зароджувалася, люди пояснювали оптичні явища виходячи з уявлень про влаштування Всесвіту. Веселка поєднувала людський світ з божественним, поява на небі двох помилкових Сонців свідчила про наближення катастроф. Сьогодні більшість феноменів, які лякали наших далеких предків, отримали наукове пояснення. Вивченням таких феноменів займається атмосферна оптика. Оптичні явища в атмосфері ця наука визначає, ґрунтуючись на законах фізики. Вона здатна пояснити, вдень, а під час заходу та світанку змінює колір, як утворюється веселка та звідки беруться міражі. Численні дослідження та експерименти сьогодні дозволяють зрозуміти такі оптичні явища в природі, як поява хрестів, що світяться, Фата-моргана, райдужні гало.
Синє небо
Колір неба настільки звичний, що ми рідко замислюємося, чому він такий. Проте фізикам відповідь добре відома. Ньютон довів, що промінь світла за певних умов розкладається на спектр. При проходженні атмосфери його частина, що відповідає синьому кольору, розсіюється краще. Червона ділянка характеризується більшою довгою хвилі та поступається фіолетовому за ступенем розсіювання у 16 разів.
При цьому небо бачимо не фіолетовим, а блакитним. Причина цього полягає в особливостях пристрою сітківки та співвідношенні ділянок спектру в сонячному світлі. Наші очі більш чутливі до синього, а фіолетова ділянка в спектрі світила менш інтенсивна, ніж синя.
Червоний захід сонця
Коли люди розібралися, оптичні явища перестали бути для них свідченням чи ознакою грізних подій. Однак науковий підхід не заважає отримувати від барвистих заходів сонця і ніжних світанків. Яскраві червоні та помаранчеві кольори разом із рожевим та блакитним поступово поступаються нічній темряві або ранковому світлу. Неможливо спостерігати два однакових світанку або заходу сонця. А причина цього криється в тій же рухливості атмосферних шарів і зміні погодних умов.
Під час заходу сонця і світанків сонячні промені долають більш довгий шлях до поверхні, ніж вдень. В результаті розсіяний фіолетовий, синій та зелений йдуть у сторони, а пряме світло забарвлюється у червоне та оранжеве. Свою лепту в картину заходу сонця і світанку вносять хмари, пил або частинки льоду, зважені в повітрі. Світло переломлюється, проходячи через них, і забарвлює небо в різні відтінки. На протилежному від Сонця ділянці горизонту нерідко можна спостерігати так званий Пояс Венери - рожеву смугу, що розділяє темне нічне небо і блакитне денне. Красиве оптичне явище, назване на честь римської богині кохання, видно перед світанком і після заходу сонця. 
Райдужний міст
Мабуть, жодні інші світлові явища в атмосфері не викликають у пам'яті стільки міфологічних сюжетів та казкових образів, скільки пов'язані з веселкою. Дуга чи коло, що складається із семи кольорів, кожному відома з дитинства. Гарне атмосферне явище, що виникає під час дощу, коли сонячне проміння проходить крізь краплі, заворожує навіть тих, хто досконало вивчив його природу.
А фізика веселки сьогодні ні для кого не є секретом. Сонячне світло, заломлюючись краплями дощу чи туману, розщеплюється. В результаті спостерігач бачить сім кольорів спектру, від червоного до фіолетового. Межі з-поміж них визначити неможливо. Кольори плавно переходять один одного через кілька відтінків.
При спостереженні веселки сонце завжди знаходиться за спиною людини. Центр посмішки Іріди (так називали веселку стародавні греки) розташовується на лінії, що проходить через спостерігача та денне світило. Зазвичай веселка постає у вигляді півкола. Її розмір та форма залежать від положення Сонця та точки, в якій знаходиться спостерігач. Чим вище світило над горизонтом, тим нижче опускається коло можливої появи веселки. Коли Сонце долає позначку 42º над горизонтом, спостерігач на поверхні Землі не може побачити веселку. Чим вище над рівнем моря розташовується людина, що хоче помилуватися усмішкою Іріди, тим вірогідніше, що вона побачить не дугу, а коло.
Подвійна, вузька та широка веселка
Нерідко разом із основною можна побачити так звану побічну веселку. Якщо перша утворюється внаслідок одноразового відбиття світла, то друга є наслідком подвійного. Крім того, основна веселка відрізняється певним порядком кольорів: червоний розташовується на зовнішній стороні, а фіолетовий - на внутрішній, що ближче до Землі. Побічний «місток» є зворотним за послідовністю спектр: фіолетовий виявляється вгорі. Походить так тому, що при подвійному відображенні з краплі дощу промені виходять під іншими кутами.
Веселки розрізняються за інтенсивністю кольору та шириною. Найяскравіші та досить вузькі з'являються після літньої грози. Великі краплі, характерні для такого дощу, народжують добре помітну веселку з чітко помітними квітами. Малі краплі дають більш розпливчасту і менш помітну веселку.
Оптичні явища в атмосфері: полярне сяйво
Одне з найкрасивіших атмосферних оптичних явищ – полярне сяйво. Воно характерне для всіх планет, які мають магнітосферу. На Землі полярні сяйва спостерігаються у високих широтах обох півкуль, у зонах, що оточують магнітні полюси планети. Найчастіше можна бачити зелене або синьо-зелене свічення, іноді доповнене по краях сполохами червоного та рожевого. Інтенсивне полярне сяйво формою нагадує стрічки чи складки тканини, при згасанні перетворюються на плями. Смуги заввишки кілька сотень кілометрів добре виділяються по нижньому краю і натомість темного неба. Верхня межа полярного сяйва губиться у висоті.
Ці красиві оптичні явища в атмосфері ще зберігають свої таємниці від людей: до кінця не вивчений механізм виникнення деяких видів свічення, причина тріску, що виникає під час різких сполохів. Проте загальна картина формування полярних сяйв сьогодні відома. Небо над північним та південним полюсами прикрашається зеленувато-рожевим свіченням, коли заряджені частинки сонячного вітру стикаються з атомами верхніх шарів. земної атмосфери. Останні в результаті взаємодії отримують додаткову енергію та випускають її у вигляді світла.
Гало
Сонце і Місяць нерідко постають перед нами оточені свіченням, що нагадує німб. Це гало - добре помітне кільце навколо джерела світла. В атмосфері найчастіше воно утворюється завдяки найдрібнішим частинкам льоду, що становлять високо над Землею. Залежно від форми та розмірів кристалів змінюються характеристики явища. Часто гало набуває вигляду райдужного кола в результаті розкладання світлового променя на спектр. 
Цікавий різновид явища зветься паргелій. В результаті заломлення світла в кристалах льоду на рівні Сонця утворюється дві світлі плями, що нагадують денне світило. У історичних хроніках можна зустріти описи цього феномена. У минулому воно часто вважалося провісником грізних подій.
Міраж
Міражі - це також оптичні явища в атмосфері. Вони виникають в результаті заломлення світла на кордоні між шарами повітря, що значно розрізняються по щільності. У літературі описано безліч випадків, коли мандрівник у пустелі бачив оази або навіть міста та замки, яких бути поблизу не могло. Найчастіше це «нижні» міражі. Вони виникають над рівною поверхнею (пустеля, асфальт) і є відбитим зображенням неба, що здається спостерігачеві водоймою.
Так звані верхні міражі трапляються рідше. Вони утворюються над холодною поверхнею. Верхні міражі бувають прямими і перевернутими, іноді поєднують обидва положення. Найвідомішим представником цих оптичних феноменів є Фата-Моргана. Це складний міраж, що поєднує відразу кілька типів відбитків. Перед спостерігачем постають реально існуючі об'єкти, багаторазово відбиті та перемішані. 
Атмосферна електрика
Електричні та оптичні явища в атмосфері нерідко згадуються разом, хоча причини їх виникнення є різними. Поляризація хмар та утворення блискавок пов'язані з процесами, що протікають у тропосфері та іоносфері. Гігантські іскрові розряди зазвичай формуються під час грози. Блискавки виникають усередині хмар, можуть вдаряти в землю. Вони є загрозою для життя людей, і це одна з причин наукового інтересу до таких явищ. Деякі властивості блискавок досі залишаються загадкою для дослідників. Сьогодні невідома причина виникнення кульових блискавок. Як і у випадку з деякими аспектами теорії полярних сяйв та міражів, електричні феномени продовжують інтригувати вчених.
Оптичні явища в атмосфері, коротко описані у статті, з кожним днем стають все більш зрозумілими для фізиків. При цьому вони, як і блискавки, не перестають захоплювати людей своєю красою, таємничістю та часом грандіозністю.
Багатьом людям подобаються кумедні картинки, які обманюють їхнє візуальне сприйняття. Але чи знаєте ви, що природа вміє створювати оптичні ілюзії? Причому, вони виглядають значно більшими, ніж зроблені людиною. До них можна віднести десятки природних явищ і формацій, як рідкісних, і досить поширених. Північне сяйво, гало, зелений промінь, лінзоподібні хмари - лише невелика частина їх. До вашої уваги - 25 чудових оптичних ілюзій, створених природою.
Вогняний водоспад «Кінський хвіст»
Щороку в лютому потоки води забарвлюються в вогненно-жовтогарячий колір.
Цей красивий і водночас лякаючий водоспад розташований у центральній частині Національного Парку Йосеміті. Він зветься Horsetail Fall (у перекладі – «кінський хвіст»). Щороку протягом 4-5 лютневих днів туристи можуть побачити рідкісне явище - промені західного сонця відбиваються в спадних потоках води. У ці моменти водоспад забарвлюється в вогненно-жовтогарячий колір. Здається, що з верху гори стікає розжарена лава, але це лише оптичний обман.
Водоспад «Кінський хвіст» складається з двох спадаючих потоків, його загальна висота досягає 650 метрів.
Помилкове Сонце
Справжнє Сонце і два хибні
Якщо Сонце знаходиться на малій висоті над горизонтом, а в атмосфері присутні мікроскопічні кристали льоду, спостерігачі можуть помітити кілька світлих райдужних цяток праворуч і ліворуч від Сонця. Ці химерні гало віддано йдуть за нашим світилом по небосхилу, в який би бік воно не прямувало.
У принципі це атмосферне явище вважається досить поширеним, але помітити ефект важко.
Це цікаво:У поодиноких випадках, коли сонячне світло проходить крізь перисті хмари під необхідним кутом, ці дві плями стають настільки ж яскравими, як і саме Сонце.
Ефект найкраще спостерігати рано-вранці або пізно ввечері в полярних районах.
Фата-моргана
Фата-моргана - рідкісна оптична ілюзія
Фата-Морган називають складне оптичне атмосферне явище. Спостерігається воно дуже рідко. По суті, фата-моргана складається з декількох форм міражів, завдяки яким віддалені об'єкти спотворюються і роздвоюються для спостерігача.
Відомо, що фата-моргана виникає тоді, коли в нижньому шарі атмосфери утворюються (як правило, через різницю температур) кілька кількість шарів повітря, що чергуються, мають різну щільність. За певних умов вони дають дзеркальні відображення.
Внаслідок відображення і заломлення променів світла реально існуючі об'єкти можуть створювати на горизонті або навіть над ним відразу кілька спотворених зображень, які частково накладаються один на одного і стрімко змінюються з часом, тим самим створюючи разючу картину фата-моргани.
Світловий стовп
Світловий стовп, що виходить від Сонця, що опускається за горизонт
Свідками світлових (або сонячних) стовпів ми стаємо досить часто. Так називається поширений вид гало. Цей оптичний ефект виглядає як вертикальна смуга світла, яка тягнеться від сонця під час заходу сонця або сходу. Світловий стовп можна спостерігати, коли світло в атмосфері відбивається від поверхні дрібних кристалів льоду, що мають форму крижаних пластин або мініатюрних стрижнів з 6-кутним перетином. Кристали подібної форми утворюються найчастіше у високих перисто-шаруватих хмарах. Але якщо температура повітря досить низька, вони можуть з'являтися і менш високих шарах атмосфери. Думаємо, не варто пояснювати, чому світлові стовпи найчастіше спостерігаються у зимовий період.
Брокенський привид
При дотриманні певних умов тінь може виглядати як привид
Коли на вулиці стоїть густий туман, ви можете спостерігати цікаве оптичне явище – так звану брокенську примару. Для цього необхідно просто повернутись спиною до основного джерела світла. Спостерігач зможе побачити власну тінь, що лежить на тумані (або хмари, якщо ви знаходитесь у гірській місцевості).
Це цікаво:Якщо джерело світла, і навіть об'єкт, який відкидається тінь, статичні, вона повторюватиме будь-який рух людини. Але зовсім по-іншому тінь буде відображатися на «поверхні», що рухається (наприклад, на тумані). У таких умовах вона може вагатися, створюючи ілюзію, що темний туманний силует рухається. Складається враження, що це не тінь, що належить спостерігачеві, а справжнісінька привид.
Атлантична дорога у Норвегії
Ймовірно, у світі немає мальовничіших автотрас, ніж Атлантична дорога, розташована в норвезькому окрузі Мере-ог-Ромсдал.
Унікальне шосе пролягає через північне узбережжя Атлантичного океану і включає цілих 12 мостів, що з'єднують дорожнім покриттям окремі острови.
Найдивовижніше місце Атлантичної дороги - міст Storseisundet Bridge. З певного ракурсу може здатися, що він не добудований, а всі автомобілі, що піднімаються вгору, наближаються до урвища, а потім обрушуються вниз.
Загальна довжина цього мосту, відкритого 1989 року, становить 8.3 кілометри.
У 2005 році Атлантичну дорогу було названо «Будою століття в Норвегії». А журналісти британського видання The Guardian присудили їй звання найкращої туристичної траси цієї північної країни.
Місячна ілюзія
Здається, що Місяць, розташований над обрієм, має великі розміри
Коли повний Місяць схиляється низько над горизонтом, він візуально має набагато більший розмір, ніж колись високо в небі. Це серйозно спантеличує тисячі допитливих розумів, які намагаються знайти йому якесь розумне пояснення. Але насправді це – звичайна ілюзія.
Найпростіший спосіб підтвердити ілюзорність цього ефекту - потримати у витягнутій руці невеликий округлий об'єкт (наприклад, монету). Порівнюючи розміри цього об'єкта з «величезним» Місяцем біля горизонту і «крихітним» Місяцем у небі, ви здивуєтеся, адже зрозумієте, що його відносний розмір не зазнає жодних змін. Можна також згорнути аркуш паперу у формі труби і дивитися через утворений отвір виключно на Місяць, без будь-яких об'єктів, що його оточують. Знову ж таки, ілюзія зникне.
Це цікаво:Більшість вчених, пояснюючи місячну ілюзію, посилаються на теорію «відносного розміру». Відомо, що візуальне сприйняття розмірів видимого людиною об'єкта визначається габаритами інших предметів, що спостерігаються в той же час. Коли Місяць знаходиться низько над обрієм, у поле зору людини потрапляють інші об'єкти (будинки, дерева тощо). На їхньому тлі наше нічне світило здається більшим, ніж насправді.
Тіні хмар
Тіні хмар виглядають, як невеликі острівці
У сонячний день дуже цікаво спостерігати за тінями, що відкидаються хмарами на поверхні нашої планети. Вони нагадують невеликі острови, що постійно переміщаються в океані. На жаль, наземним спостерігачам оцінити всю пишність цієї картини не вдасться.
Метелик атлас
Метелик атлас
Величезна міль атлас зустрічається у тропічних лісах на Півдні Азії. Саме ця комаха є рекордсменом за площею поверхні крил (400 квадратних сантиметрів). В Індії цю міль розводять для отримання шовкових ниток. Величезна комаха виробляє коричневий шовк, що зовні нагадує шерсть.
Через великі розміри метелики атлас огидно літають, пересуваючись у повітрі повільно і незграбно. Зате унікальне забарвлення їхніх крил допомагає маскуватися в природному середовищі. Завдяки їй атлас буквально зливається із деревами.
Роса на павутинні
Роса на павутинні
Вранці або після дощу на павутинках можна побачити крихітні крапельки води, що нагадують намисто. Якщо павутиння дуже тонке - у спостерігача може виникнути ілюзія, що краплі буквально ширяють у повітрі. А в холодну пору року павутиння може бути покрита інеєм або змерзлою росою, така картина виглядає не менш вражаюче.
Зелений промінь
Зелений промінь
Короткочасний спалах зеленого світла, що спостерігається за мить до появи сонячного диска через горизонт (найчастіше, на морі) або в момент, коли сонце ховається за ним, називають зеленим променем.
Стати свідком цього дивовижного явища можна за дотримання трьох умов: горизонт має бути відкритим (степ, тундра, море, гірська місцевість), повітря - чистим, а область заходу чи сходу Сонця - вільної від хмар.
Як правило, зелений промінь видно не більше 2-3 секунд. Щоб значно збільшити часовий інтервал його спостереження в момент заходу Сонця, потрібно відразу після появи зеленого променя почати швидко збігати земляним насипом або підніматися сходами. Якщо Сонце сходить – рухатися треба у протилежному напрямку, тобто вниз.
Це цікаво:Під час одного з польотів над Південним полюсом відомий американський льотчик Річард Берд бачив зелений промінь протягом 35 хвилин! Унікальний випадок стався наприкінці полярної ночі, тоді верхній край сонячного диска вперше з'явився через обрій і повільно пересувався вздовж нього. Відомо, що на полюсах сонячний диск переміщається практично горизонтально: швидкість вертикального його підйому дуже мала.
Фізики пояснюють ефект зеленого променя рефракцією (тобто заломленням) сонячних променів при проходженні через атмосферу. Цікаво, що в момент заходу або сходу Сонця ми мали б передусім побачити сині або фіолетові промені. Але довжина їх хвиль настільки мала, що з проході через атмосферу вони майже повністю розсіюються і доходять до земного спостерігача.
Околозенітна дуга
Околозенітна дуга
По суті, навколозенітна дуга виглядає, як веселка, перегорнута нагору ногами. Деяким людям вона навіть скидається на величезний різнокольоровий смайлик на небі. Це явище утворюється завдяки заломленню сонячних променів, що проходять через парячі в хмарах кристалики льоду певної форми. Дуга зосереджується в зеніті паралельно горизонту. Верхній колір цієї веселки – синій, нижній – червоний.
Гало
Гало навколо Місяця
Гало - один з найвідоміших оптичних феноменів, спостерігаючи за яким, людина може бачити кільце, що світиться навколо потужного джерела світла.
Вдень гало з'являється навколо Сонця, вночі – навколо Місяця чи інших джерел, наприклад вуличних ліхтарів. Існує безліч різновидів гало (одним з них є згадувана вище ілюзія помилкового Сонця). Практично всі гало викликані заломленням світла при проходженні через крижані кристали, що зосереджуються в перистих хмарах (що знаходяться у верхніх шарах тропосфери). Вигляд гало визначається формою та розташуванням цих мініатюрних кристаликів.
Рожевий відблиск Сонця
Рожевий відблиск Сонця
Рожевий відблиск бачив, мабуть, кожен житель нашої планети. Це цікаве явище спостерігається у момент, коли Сонце заходить за обрій. Тоді гори або інші вертикальні об'єкти (наприклад, багатоповерхові будинки) на невеликий час забарвлюються ніжно-рожевий відтінок.
Сутінкові промені
Сутінкові промені
Сутінковими променями вчені називають поширене оптичне явище, що виглядає як чергування безлічі світлих і темних смуг на небосхилі. При цьому всі ці лінії розходяться з поточного місця перебування Сонця.
Сутінкові промені - один із проявів гри світла та тіні. Ми впевнені, що повітря зовсім прозоре, а промені світла, що проходять крізь нього, невидимі. Але у разі наявності в атмосфері найдрібніших крапельок води або частинок пилу сонячне світло розсіюється. У повітрі утворюється білястий серпанок. Вона практично непомітна у ясну погоду. Але в умовах хмарності частинки пилу або води, що знаходяться в тіні хмар, висвітлюються слабше. Тому затінені області сприймаються спостерігачами, як темні смуги. Що добре чергуються з ними добре освітлені області, навпаки, здаються нам яскравими світловими смугами.
Схожий ефект спостерігається, коли сонячні промені, пробиваючись крізь щілини в темну кімнату, утворюють яскраві світлові доріжки, освітлюючи частинки пилу, що парять у повітрі.
Це цікаво:Сутінкові промені називають у різних країнах по-різному. Німці застосовують вислів «Сонце п'є воду», голландці - «Сонце стоїть на ніжках», а англійці називають сутінкові промені «сходами Якова» або «сходами ангелів».
Протисутінкові промені
Протисутінкові промені виходять з точки на горизонті, протилежній заходу Сонця
Ці промені спостерігаються в момент заходу Сонця на східній стороні небосхилу. Вони, як і сутінкові промені, розходяться віялом, єдина відмінність між ними - розташування щодо небесного світила.
Може здатися, що сутінкові промені сходяться в якійсь точці за горизонтом, але це тільки ілюзія. Насправді промені Сонця поширюються строго по прямих лініях, але при проекції цих ліній на сферичну атмосферу Землі утворюються дуги. Тобто ілюзія їхнього віялоподібного розходження зумовлюється перспективою.
Північне сяйво
Північне сяйво у нічному небі
Сонце дуже нестабільне. Іноді на його поверхні трапляються потужні вибухи, після яких у бік Землі на величезній швидкості прямують найдрібніші частки сонячної речовини (сонячний вітер). Щоб досягти Землі, їм потрібно близько 30 годин.
Магнітне поле нашої планети відхиляє ці частинки до полюсів, унаслідок чого починаються великі магнітні бурі. Протонні та електрони, що проникають в іоносферу з космічного простору, взаємодіють з нею. Розріджені шари атмосфери починають світитися. Все небо фарбується різнокольоровими візерунками, що динамічно рухаються: дугами, химерними лініями, коронами і плямами.
Це цікаво:Спостерігати за північним сяйвом можна у високих широтах кожної півкулі (тому правильніше називати це явище «полярним сяйвом»). Географія місць, у яких люди можуть бачити це вражаюче природне явище, істотно розширюється лише періоди високої активності Сонця. Дивно, але полярні сяйва бувають і інших планетах нашої Сонячної системи.
Форми та кольори барвистого свічення нічного неба швидко змінюються. Цікаво, що полярні сяйва відбуваються виключно в інтервалах висот від 80 до 100 та від 400 до 1000 кілометрів над рівнем землі.
Крушинниця
Крушинниця - метелик з неймовірно реалістичним природним камуфляжем
На початку квітня, коли встановлюється стабільно тепла і сонячна погода, можна помітити гарну світлу цятку, що пурхає від однієї весняної квітки до іншої. Це - метелик, званий крушинницею або лимонницею.
Розмах крил крушинниці складає близько 6 сантиметрів, довжина крил – від 2,7 до 3,3 сантиметрів. Цікаво, що забарвлення самців і самок відрізняється. Чоловічі особини мають яскраві зеленувато-лимонні крильця, а жіночі - світліші, практично білі.
Крушинниця має напрочуд реалістичний природний камуфляж. Її дуже важко відрізнити від листя рослин.
Магнітний пагорб
Здається, що автомобілі під дією невідомої сили котяться вгору схилом
У Канаді є пагорб, де відбуваються екстраординарні речі. Припаркувавши автомобіль біля його підніжжя і ввімкнувши нейтральну передачу, ви побачите, що машина починає котитися (без допомоги) вгору, тобто в бік підйому. Багато людей пояснюють дивовижне явище впливом неймовірно потужного магнітного, що змушує машини котитися нагору і розвивати швидкість до 40 кілометрів на годину.
На жаль, ні магнетизму, ні чаклунства тут немає. Вся справа у звичайній оптичній ілюзії. Завдяки особливостям рельєфу невеликий ухил (приблизно 2,5 градуса) сприймається спостерігачем, як підйом нагору.
Основний фактор створення подібної ілюзії, що спостерігається і в багатьох інших місцях земної кулі, – нульова чи мінімальна видимість горизонту. Якщо людина не бачить його, то судити про нахили поверхні стає досить важко. Навіть об'єкти, здебільшого розташовані перпендикулярно землі (наприклад, дерева), можуть схилятися в будь-який бік, вводячи спостерігача в ще більшу оману.
Соляні пустелі
Складається враження, ніби всі ці люди ширяють у небесах
Соляні пустелі зустрічаються у всіх куточках Землі. У людей, що є у тому числі, спотворюється сприйняття простору через відсутність будь-яких орієнтирів.
На фотографії ви можете побачити висохле соляне озеро, розташоване в південній частині рівнини Альтіплано (Болівії) і солончак Уюні. Це місце знаходиться на висоті 3,7 кілометра над рівнем моря, а його загальна площа перевищує 10,5 тисячі квадратних кілометрів. Уюні – найбільший солончак на нашій планеті.
Найпоширеніші мінерали, що зустрічаються тут - галіт та гіпс. А товщина шару кухонної солі на поверхні солончака подекуди сягає 8 метрів. Загальні запаси солі оцінюються у 10 мільярдів тонн. На території Уюні є кілька готелів, збудованих із соляних блоків. Меблі та інші предмети інтер'єру також виготовлені з неї. А на стінах номерів висять оголошення: адміністрація чемно просить гостей нічого не облизувати. До речі, переночувати в таких готелях можна лише за 20 доларів.
Це цікаво:У сезон дощів Уюні покривається тонким шаром води, завдяки чому перетворюється на найбільшу на Землі дзеркальну поверхню. Серед нескінченного дзеркального простору у спостерігачів складається враження, що вони ширяють в небесах або взагалі знаходяться на іншій планеті.
Хвиля
Піщані дюни перетворилися на камінь
Хвиля - освічена природним шляхом галерея з піску і скельних порід, що знаходиться на кордоні американських штатів Юта та Арізона. Поблизу знаходяться популярні у США національні парки, тож Хвиля щороку приваблює сотні тисяч туристів.
Вчені запевняють, що ці унікальні скелясті освіти формувалися не один мільйон років: піщані дюни під впливом умов довкілля поступово тверділи. А вітер і дощі, які тривалий час вплинули на ці утворення, відшліфували їх форми і надали їм такого незвичайного вигляду.
Голова індіанця Апаче
Важко повірити, що ця скеляста освіта сформувалася без втручання людини
Ця природна гірська освіта у Франції яскраво ілюструє нашу здатність пізнавати знайомі форми, наприклад, людські обличчя, в навколишніх об'єктах. Вчені нещодавно з'ясували, що у нас навіть є спеціальна ділянка мозку, яка відповідає за розпізнавання облич. Цікаво, що візуальне сприйняття людини влаштовано так, що будь-які об'єкти, схожі за обрисами з особами, помічаються нами швидше, ніж інші візуальні подразники.
У світі існують сотні природних утворень, що експлуатують цю здатність людини. Але погодьтеся: гірський масив у формі голови індіанця Апаче - напевно, найвражаюче з них. До речі, туристи, яким випала можливість бачити цю незвичайну скелясту формацію, розташовану у французьких Альпах, що неспроможні повірити, що вона сформувалася без втручання людини.
Страж Пустоші
Індіанець у традиційному головному уборі та з навушниками у вухах — де ще таке побачиш?
Страж Пустоші (інша назва – «Голова Індіанця») – унікальна геоформація, що знаходиться поблизу канадського міста Медісен Хет (південно-східна частина провінції Альберта). При погляді на неї з великої висоти стає очевидним, що рельєф місцевості формує обриси голови місцевого аборигена в традиційному індіанському головному уборі, що пильно дивиться кудись на захід. До того ж цей індіанець ще й слухає сучасні навушники.
Насправді те, що нагадує провід від навушників, є стежкою, що веде до нафтової вежі, а вкладиш - це безпосередньо сама свердловина. Висота «голови індіанця» – 255 метрів, ширина – 225 метрів. Для порівняння: висота знаменитого барельєфу у горі Рашмор, на якому висічені обличчя чотирьох американських президентів, становить лише 18 метрів.
Страж Пустоші утворився природним шляхом під час вивітрювання та ерозії м'якого ґрунту, багатого на глину. За оцінками вчених, вік цієї геоформації вбирається у 800 років.
Лінзоподібні (лентикулярні) хмари
Лінзоподібні хмари схожі на величезні НЛО
Унікальна особливість лінзовидних хмар полягає в тому, що якою б сильною не був вітер, вони залишаються нерухомими. Потоки повітря, що проносяться над земною поверхнею, обтікають перешкоди, завдяки чому утворюються повітряні хвилі. На краях і утворюються лентикулярні хмари. У їх нижній частині відбувається безперервний процес конденсації водяної пари, що піднімається з поверхні землі. Тому лінзовідні хмари не змінюють свого становища. Вони просто зависають у небі на одному місці.
Лентикулярні хмари найчастіше формуються на підвітряному боці гірських хребтів або над окремими вершинами на висоті від 2 до 15 кілометрів. У більшості випадків їх поява сигналізує про атмосферний фронт, що наближається.
Це цікаво:Через незвичайну форму та абсолютну нерухомість люди часто приймають лінзовідні хмари за НЛО.
Хмари з грозовим валом
Таке видовище вселяє страх, погодьтеся!
Хмари, що наганяють жах, з грозовим валом спостерігаються на рівнинних територіях досить часто. Вони опускаються дуже низько над землею. Виникає відчуття, що якщо піднятися на дах будівлі, то можна дотягнутися до них рукою. А іноді може здаватися, що такі хмари взагалі стикаються з поверхнею землі.
Грозовий вал (інша назва - шкваловий комір) візуально схожий на смерч. На щастя, у порівнянні з цим природним явищем він не настільки небезпечний. Грозовий вал - це просто низька, горизонтально орієнтована область грозової хмари. Утворюється вона у його передній частині при швидкому русі. А рівну і гладку форму шкваловий комір набуває в умовах активного висхідного руху повітря. Такі хмари, як правило, формуються в теплу пору року (з середини весни до середини осені). Цікаво, що період життя грозових валів дуже короткий – від 30 хвилин до 3 годин.
Погодьтеся, багато з перелічених вище явищ здаються воістину чарівними, навіть незважаючи на те, що їх механізми можна легко пояснити з наукового погляду. Природа без найменшої участі людини створює дивовижні оптичні ілюзії, що вражають навіть багато чого побачили на своєму віку дослідників. Як тут не захопитися її величчю та могутністю?
