Refractia si dispersia luminii pe picaturi de apa
Curcubeul
Aparitia curcubeului este cauzata de dispersia razelor de soare . Lumina este prima data refractata în interiorul picaturii de ploaie si refractata din nou când paraseste picatura. Efectul total este ca lumina primita este refractata într-un sir larg de unghiuri, cu cea mai intensa lumina într-un unghi de 40-42 grade. Unghiul este independent de marimea picaturii, dar depinde de indicele refractiei. Apa marii are un indice de refractie mai mare decât al picaturii de ploaie, asa ca raza curcubeului în picaturile marii este mai mic decât a curcubeului adevarat. Acest lucru este vizibil cu ochiul liber printr-o nealiniere a picaturilor.
Lumina alba se descompune în culori diferite la intrarea în picatura de ploaie, deoarece lumina rosie este reflectata sub un unghi mai mic decât lumina albastra. La iesirea din picatura, razele rosii se întorc într-un unghi mai mic decât razele albastre, producând curcubeul.
Un curcubeu nu exista într-un anume loc pe cer. El este un fenomen a
carui pozitie aparenta depinde de locatia observatorului
si de pozitia soarelui. Toate picaturile de ploaie reflectate îsi
refracta razele de lumina în acelasi mod, dar numai lumina din
unele picaturi de ploaie ajung la ochii observatorului. Lumina este ceea
ce constituie curcubeul pentru acel observator.
Curcubeiele supernumerare(figurante) sunt benzi suplimentare de culoare în interiorul primului curcubeu si în foarte putine situatii in exteriorul celui de-al doilea.
Ele se datoreaza interferentei razelor refractate si reflectate în picaturi.
e) Curcubeul pereche (îngemânat)
În timpul unei ploi abundente,poate fi observata o dublare a partii superioare a curcubeului , care de obicei dureaza de la câteva secunde la câteva minute.
Pentru ca pâna acum ceva timp fusesera facute foarte putine observatii în legatura cu acest fenomen, Nu se puteau face decat speculatii în legatura cu originea lor. Doar în ultimii ani, aceasta "îngemânare" a putut fi înregistrata mai des prin observatii continue si, datorita unor descrieri detaliate, au putut fi înaintate noi teorii. Deoarece în toate observatiile ambele curcubee au aceeasi intensitate a culorilor, refexia luminii pe particule de gheata e eliminata.Cel mai probabil este ca picaturi de ploaie care nu au forma sferica produc unul din aceste curcubee sau chiar pe ambele.
Datorita întinderii/elasticitatii suprafetei , picaturile mici de ploaie îsi schimba foarte rar forma când cad, dar cele mai multe pot fi turtite de catre rezistenta aerului atmosferic. Cu cât devin mai turtite, cu atât mai mic este indicele lor de refractie.
g) Curcubeul lunar - O luna plina e suficient de stralucitoare încât sa i se refracte lumina de catre picaturile de ploaie la fel ca si în cazul soarelui. Lumina soarelui este mult mai palida , bineînteles, de aceea curcubeul lunii nu e nici pe departe la fel de colorat ca cel produs de soare. Curcubeele lunii au fost observate înca de pe vremea lui Aristotel.
h) Curcubeele reflectate
Când lumina soarelui se reflecta într-o piscina cu apa sau într-o suprafata asemanatoare înainte de a produce curcubeul, are loc fenomenul de reflectare a arcelor si pot fi observate mai multe arce decât primul si secundarul.
i)Curcubeul
artificial - este produs cu ajutorul unui furtun de gradina.
Fenomenul nu poate fi complet reprodus cand soarele reapare din spatele unui
nor mare.
j)Curcubeul produs la cascada
Astronomul Persian Qutb
al-Din al-Shirazi, sau mai degraba, studentul sau Kamal al-din
al-Farisi, este considerat a fi dat pentru prima data explicatia
corecta pentru fenomenul curcubeului. Lucrarea lui Robert Grosseteste
despre lumina a fost continuata de Roger Bacon ,
care a scris în "Opus Majus" din 1268 despre experimente cu lumina stralucind
pe cristale si pe picaturile de apa aratând culorile
curcubeului. Theodoric os Freiberg este de asemenea cunoscut ca ar fi dat
o explicatie teoretica potrivita pentru curcubeul primar si
cel secundar în 1307. El a explicat curcubeul primar, subliniind ca
« atunci când razele de soare cad pe picaturi individuale de
umezeala, razele trec prin doua refractii si o reflexie (la
spatele picaturii) înaintea transmiterii în ochii observatorului ». El a explicat curcubeul
secundar printr-o analiza similara implicând 2 refractii si
2 reflexii.
Descartes, în 1637, a suplimentat cu mult aceasta explicatie. stiind ca marimea picaturii de ploaie nu parea a afecta curcubeul observat, el a experimentat trecând raze de lumina printr-un pahar mare, în forma de sfera, umplut cu apa. Masurând unghiurile pe care razele le-au facut, el a concluzionat :curcubeul principal era cauzat de o singura reflexie în interiorul picaturii de ploaie si curcubeul secundar poate fi cauzat de 2 reflexii interne. El a fost în stare sa acopere aceste lucruri cu o derivare a legii refractii si sa calculeze corect unghiurile pentru amândoua curcubeele. Explicatia lui despre culori , cu toate acestea, era bazata pe o versiune mecanica a traditionalei teorii cum ca aceste culori erau produse de o modificare a luminii albe.
Ca de exemplu, Nussenzveig a furnizat o expunere moderna.
2.Picaturile de roua
Asa ca ultimile teorii sustin ca aceste culori sunt cauzate de interferenta razelor de lumina reflectate din fata sau din urma unei foarte subtiri forme ovale a cristalelor de gheata sau prin interferenta razelor o parte trece direct prin stratul norului cât timp alte raze sunt reflectate o data sau de mai multe ori în interiorul stratului norului.
În special in lunile iunie si iulie norii luminiscenti pot fi mai bine observati în unele nopti. Ei se observa sub o înclinare de aproape 20° deasupra nord-vestului pâna la nord-estul orizontului, În unele cazuri ei pot fi observati aproape de zenit.
Evident norii noctilucent sunt alcatuiti din apa înghetata. Formarea ghetii de la o foarte scazuta concentratie a aburului prezent la o altitudine de 83 km necesita temperaturi foarte scazute la mai putin de140K. Pentru centrii de condensare sunt necesare mult mai multe particule de praf si molecule de apa dipolare.
stim ca temperaturile necesare pentru formarea ghetii sunt atinse doar între lunile iunie si august datorata circulatiei între emisfere. Vara sunt de asemenea vânturi mai puternice ce transporta particulele de gheata pe distante mari. Particulele de gheata ar trebui sa existe pentru câteva ore pâna când ele sublimeaza iar datorata patrunderii în regiunile cu aer mai cald sau fiind transferate în regiunile cât mai sudice. Aceasta este de asemenea o sugestie despre posibilele schimbari rapide în interiorul norilor luminiscenti
Influentele pe termen lung sunt mult mai greu de apreciat. O legatura cu activitatea solara este evidenta deoarece schimbarilor în radiatiile ultraviolete au o influenta în reactiile chimice si de asemenea temperatura este o cauza a schimbarilor sistematice. O crestere în concentratia metanului sau a dioxidului de carbon pot fi de asemenea responsabile pentru o activitate mai mare a norilor noctilucent.
Norii luminiscenti (NLC) se formeaza mai ales la latitudinile 55-65N si S. În emisfera nordica fenomenul este vizibil ocazional în mai si mai frecvent în iunie. Oricum, adevarata activitate este observata în iulie si la începutul lui august.
|
