Большая энциклопедия нефти и газа. Астрономическая рефракция

Астрономическая рефракция

Рис1.Астрономическаярефракция

Астрономическая рефракция - явление преломления (искривления) световых лучей
при прохождении через атмосферу, вызванное оптической неоднородностью атмосферного
воздуха. Вследствие уменьшения плотности атмосферы с высотой искривленный луч света обращен выпуклостью в сторону зенита (рис. Астрономическая рефракция). Рефракция изменяет зенитное расстояние (высоту) светил по закону: r = a * tg z,где: z - зенитное расстояние, a = 60,25" - постоянная рефракции для земной атмосферы (при t = 0 о С, p = 760 мм. рт. ст.).

Рис2. Искажение формыи угловых размеров светил атмосферной рефракцией

В зените рефракция минимальна -она возрастает по мере наклона к горизонту
до 35 о и сильно зависит от физических характеристик атмосферы: состава,плотности, давления, температуры. Вследствие рефракции истинная высота небесных светил всегда меньше их видимойвысоты: рефракция "поднимает" изображения светил над их истинными положениями. Искажаются форма и угловые размеры светил: на восходе и закате близ горизонта "сплющиваются" диски Солнца и Луны, поскольку нижний край диска поднимается рефракцией сильнее верхнего (рис.Искажение формы).
Искажается показатель преломления света в зависимости от длины волны: при очень чистой атмосфере человек может увидеть на заходе или восходе Солнца редкий "зеленый луч". Поскольку расстояния до звезд несравнимо превосходят их размеры, можно считать звезды точечными источниками света, лучи которых распространяются в пространстве по параллельным прямым. Преломление лучей звездного света в атмосферных слоях (потоках) разной плотности вызывает мерцание звезд - неравномерные усиления и ослабленияих блеска, сопровождающиеся изменениями их цвета "игрой звезд". Земная атмосфера рассеивает солнечный свет. Рассеяние света происходит на случайных микроскопических неоднородностях плотности воздуха, сгущениях и разрежениях размерами 10 -3 -10 -9 м. Интенсивность рассеяния света обратно пропорциональна четвертой степени длины световой волны (закон Рэлея). Сильнее всего рассеиваются фиолетовые, синие и голубые лучи, слабее всего - оранжевые и красные.
Вследствие этого земное небо имеет днем голубой цвет: наблюдатель воспринимает рассеянный в атмосфере солнечный свет, спектр излучения которого
сдвинут в сторону коротких волн. По той же причине далекие леса и горы кажутся нам голубыми и синими.
Диски Солнца и Луны на восходе и закате приобретают красный цвет: с приближением к горизонту удлиняется путь световых лучей, прошедших без рассеяния, спектр их сдвигается в сторону длинных волн.
Обратите внимание на зори: вначале узенькая,кроваво-красная полоска утренней зари бледнеет, розовеет, наливается желтизной, а небо в зените из темного, почти черного становится густо-фиолетовым, потом сиреневым, синим и голубым, а вечером все происходит наоборот. Ночью на Земле никогда не бывает абсолютно темно: рассеянный в атмосфере свет звезд и давно зашедшего Солнца создает ничтожно малую освещенность в 0,0003 лк.
Продолжительность светового времени суток -дня всегда превышает
промежуток времени от восхода до захода Солнца. Рассеяние солнечных лучей в
земной атмосфере порождает сумерки,плавный переход от светлого времени суток - дня к темному - ночи, и обратно. Сумерки возникают из-за подсвечивания верхних слоев атмосферы Солнцем, находящимся ниже линии горизонта. Продолжительность их определяется положением Солнца на
эклиптике и географической широтой места. Различают гражданские сумерки: период времени от захода Солнца (верхнего края солнечного диска) до его погружения на
6 о -7 о под горизонт; навигационные сумерки - до момента погружения Солнца под горизонт на 12 о и астрономические, - пока угол не составит 18 о.
На высоких (59,5 о) широтах Земли наблюдаются белые ночи - явление прямого перехода вечерних сумерек в утренние при отсутствии темного времени суток.
Сумеречные явления наблюдаются также в плотной атмосфере планеты Венера.

А. Ю. РУМЯНЦЕВ
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ АСТРОНОМИИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

С. В. Зверева
В мире солнечного света
Л., Гидрометеоиздат
1988
160 стр
Объем 5 Мб
Книга вводит читателя в яркий, красочный, а порой и загадочный, мир световых явлений в атмосфере. В ней рассказывается о таких знакомых читателю явлениях, как радуги, большие и малые круги вокруг Солнца или Луны. Многим, видевшим эти явления, небезынтересно узнать, как с научной точки зрения объясняется их возникновение. Почему, например, безоблачное небо голубое, а облачное белое? Почему ночное небо темное, а не ослепительно яркое, как Солнце? Читатель узнает, как возникают полярные сияния, миражи, какие необычные по яркости и краскам световые явления видят космонавты из космоса, и еще многое другое. Описаны и такие явления, которые многие не видели не потому, что они редко возникают, а просто потому, что не знали где, когда и на что надо смотреть. Это и подскажет читателю предлагаемая книга.
Книга рассчитана на широкий круг читателей, которые любят природу. Она будет полезна студентам метеорологических, географических, океанологических специальностей, а также школьникам для расширения представлений об окружающей природе.

Оглавление книги
Предисловие
РАССЕЯНИЕ СВЕТА
Глава 1. Старые и новые загадки небесного свода
Солнце как источник света
Ослабление солнечных лучей в атмосфере
Почему небо голубое? Почему Солнце красное?
Атмосферная дымка
О новых загадках небесного свода
Глава 2. Рассеяние солнечного света и его законы
Универсальность рассеяния света
Как происходит рассеяние света?
Атмосферный аэрозоль
Аэрозольное рассеяние
Количественные характеристики рассеянного света
Видели ли вы голубую Луну или зеленое Солнце?
Почему возможно применение радиолокации в облаках и туманах?
Индикатрисы рассеяния
Поляризация рассеянного света
Глава 3. Небесный свод
Что такое небесный свод?
Изменения цвета неба и его яркости
Распределение яркости по безоблачному небу
Околосолнечный ореол
Поляризация небесного свода
Положение максимумов и минимумов синевы, поляризации и яркости неба
Форма небесного свода
Оптические иллюзии, обусловленные формой небесного свода
Глава 4. Венцы, глории, нимбы
Венцы
Глории
Брокенский призрак
Нимбы
Иризация облаков
Кольцо Бишопа
Глава 5. Радуги
Сколько бывает радуг?
Как возникает радуга?
Лучи радуги
Вторая радуга и следующие
Почему радуга бывает разной?
Размер и форма капель и их влияние на вид радуги
Разгадан "секрет" добавочных дуг!
Радуга без дождя?
Туманная радуга
Лунные радуги
Глава 6. Гало
Многообразие форм гало
Ледяные кристаллы в облаках
Образование окрашенных гало
Белые гало
Редкие формы гало
Гало в Антарктиде
Моделирование гало
Нерешенные проблемы
Какие кристаллы за что "отвечают"?
Поляризация света гало

Скачать
М. Миннарт "Свет и цвет в природе"
Издательство: Наука
Год: 1969
Страниц: 344
Формат: DJVU
Размер: 2.9 Mb

Книга известного голландского астронома профессора Миннарта - не учебник и не популярное изложение давно известных истин. Это поэтический рассказ о больших и малых секретах природы, в которые может проникнуть наблюдательный читатель, не имеющий каких-либо приборов и не обладающий специальными знаниями.
Эрудиция автора - его удивительное знание мировой, и в частности русской, литературы - делает эту книгу интересной как для простого читателя, так и для специалиста.

Солнечный свет и тени

1. Изображение Солнца (17). 2. Тени (19). 3. Изображение Солнца и тени во время солнечных затмений и заката (20). 4. Двойные тени (21).

Отражение света

5. Закон отражения (23). 6. Отражение от проводов (23). 7. Различие между предметом и его отражением (25). 8. Лучи света, отраженные в каналах и реках (27). 9. Необычные отражения (28). 10. Стрельба по отражениям (29). 11. Гелиотроп Гаусса (30). 12. Отражение в садовом зеркальном шаре (31). 13. Отражение в мыльных пузырях (32). 14. Неправильности на поверхности воды (33). 15. Оконное и зеркальное стекла (34). 16. Дорожное зеркало (35). 17. Неправильное отражение на воде, покрытой легкой рябью (36). 18. Подробное изучение световых столбов (41). 19. Отражение от узкой полосы воды, покрытой рябью (42). 20. Отражение от большой водной поверхности, покрытой волнами (43). 21. Видимость очень слабого волнения (46). 22. Пятна света на поверхности грязной воды (47). 23. Пятна света на снегу (47). 24. Пятна света на дорогах (47). 25. Отражения в лужах во время дождя (48). 26. Световые круги в ветвях деревьев (49).

Преломление света

27. Преломление света при переходе из воздуха в воду (51). 28. Преломление на выпуклой поверхности воды (52). 29. Преломление в неровных стеклах (53). 30. Двойные отражения от зеркального стекла (53). 31. Множественные изображения в зеркальном стекле в проходящем свете (56). 32. Отражение крон дерева в стекле окна (57). 33. Следы стеклоочистителя (58). 34. Капли воды как линзы (58). 35. Радужные цвета в каплях росы и кристаллах инея (59).

Искривление световых лучей в атмосфере

36. Земное искривление лучей (60). 37. Аномальное искривление лучей без отражения (61). 38. Мираж в миниатюре (64). 39. Болье миражи над горячими поверхностями («нижние миражи») (65). 40. Миражи над холодной водой («верхние миражи») (70). 41. Воздушные замки (71). 42. Искажение Солнца и Луны во время восхода и захода (74). 43. Многократные изображения (78). 44. Зеленый луч (79). 45. Зеленый прибой (84). 46. Красный луч (84). 47. Мерцание земных источников света (84). 48. Мерцание звезд (86). 49. Как измерить мерцание звезд? (89). 50. Когда звезды больше всего мерцают? (89). 51. Мерцание планет (90). 52. Бегущие тени (91).

Сила и яркость света

53. Звезды как источники света известной силы (93). 54. Ослабление света в атмосфере (94). 55. Сравнение звезды со свечой (97). 56. Сравнение двух уличных фонарей (97). 57. Сравнение Луны с уличным фонарем (98). 58. Яркость лунного диска (98). 59. Некоторые соотношения яркости в пейзаже (99). 60. Отражательная способность (100). 61. Прозрачность проволочной сетки (101). 62. Степень непрозрачности леса (102). 63. Просветы в двойном частоколе (103). 64. Фотографическая фотометрия (105).

65. Видение под водой (108). 66. Как сделать видимой внутренность глаза (ПО). 67. Слепое пятно. 68. Ночная близорукость (111). 69. Несовершенные изображения, создаваемые глазом (112). 70. Пучки лучей, которые кажутся исходящими от ярких источников света (113). 71. Явления, вызываемые очками (114). 72. Острота зрения (115). 73. Чувствительность прямого и бокового зрения (117). 74. Опыт Фехнера (119). 75. Пейзаж при лунном свете (119). 76. Пейзаж при ярком солнечном свете (120). 77. Пороговое значение отношений яркости (120). 78. Белые предметы ночью (121). 79. Действие вуали (121). 80. Цветные оконные стекла (121). 81. Звезды в сумерках и при свете Луны (122). 82. Видимость звезд днем (123). 83. Иррадиация (123). 84. Слепящее действие света (125).

85. Смешение цветов (126). 86. Отражения и игра цвета (127). 87. Цвета коллоидных растворов металлов. Фиолетовые оконные стекла (127). 88. Цвет газосветных трубок; поглощение света в газах (128). 89. Эффект Пуркинье. Колбочки и палочки (129). 90. Цвет очень ярких источников света приближается к белому (130). 91. Впечатление от пейзажа, рассматриваемого сквозь цветные стекла (130). 92. Набюдения цвета с опущенной головой (130).

Последовательные образы и контрастные явления

93. Длительность световых ощущений (131). 94. Явление «частокола» (132). 95. Мерцающие источники света (135). 96. Предельная частота мельканий для центрального и периферического полей зрения (136). 97. «Неподвижное» велосипедное колесо (137). 98. «Неподвижное» автомобильное колесо (138). 99. «Неподвижный» пропеллер самолета (139). 100. Наблюдения вращающегося велосипедного коеса (139). 101. Последовательные образы (141). 102. Явление Еливеты Линней (143). 103. Изменение цвета в последовательных образах (144). 104. Контраст, получаемый при «одновременном сравнении» (145). 105. Контрастная кайма па стыке различных яркостей (145). 106. Контрастная кайма вдоль границ тени (146). 107. Черный снег (147). 108. Белый снег и серое небо (147). 109. Цветовой контраст (148). ПО. Цветные тени (149). 111. Цветные тени, возникающие от окрашенных отражений (152). 112. Контрастный треугольник (152).

Суждения о форме и движении

113. Оптические иллюзии, связанные с определением положения и навления (154). 114. Как мы видим движения (155). 115. Движущиеся звезды (356). 116. Вращающийся пейзаж и сопровождающая нас Луна (157). 117. Иллюзии, относящиеся к покою и движению (158). 118. Качающиеся двойные звезды (161). 119. Оптические иллюзии, относящиеся к направлению вращения (161). 120. Стереоскопические явления (162). 121. Иллюзии расстояния и величины (164). 122. «Человечек» на Луне (164). 123. Искривление прожекторного лу. Гряды облаков (165). 124. Кажущаяся сплюснутость небесного свода (166). 125. Переоценка угловой высоты (168). 126. Кажущееся увеличение размеров Солнца и Луны близ горизонта (168). 127. Связь между кажущимся увеличением размера небесных тел близ горизонта и формой небесного свода (170). 128. Вогнутая земля (172). 129. Теория «недооценки» (172). 130. Гауссова теория зрительных направлений (174). 131. Как влияют земные предметы на оценку расстояния до небесного свода (176). 132. Кажущиеся размеры Солнца и Луны в сантиметрах. Метод последовательных образов (177). 133. Пейзаж в живописи (178).

Радуги, гало и венцы

134. Интерференционные явления в дождевых каплях (179). 135. Как образуется радуга (181). 136. Описание радуги (182). 137. Близкие к глазу радуги (184). 138. Декартова теория радуги (185). 139. Дифракционная теория радуги (188). 140. Небо близ радуги (190). 141.Поляризация света в радуге (191). 142. Действие молнии на радугу (192). 143. Красная радуга (192). 144. Туманная или белая радуга (193). 145. Радуга на росе или горизонтальная радуга (194). 146. Отраженная радуга и радуга от отраженного Солнца (195). 147. Отражение горизонтальной радуги (197). 148. Необычные радужные явления (198). 149. Лунная радуга (199).

150. Общее описание явления гало (199). 151. Малый круг (201). 152. Паргелии или ложные солнца на малом гало (204). 153. Горизонтальные касательные дуги у малого гало. Описанное гало (206). 154. Косые касательные дуги малого гало или «косые дуги Ловица» (206). 155. Дуга Парри (207). 156. Большой круг или 46 гало (207). 157. Ложные солнца большого гало (207). 158. Нижние касательные дуги большого гало (208). 159. Верхняя касательная дуга большого гало (208). 160. Околозенитная дуга (208). 161. Горизонтальный или паргелический круг (209). 162. Световые или солнечные столбы (210). 163. Световые кресты (211). 164. Субсолнце (211). 165. Двойное Солнце (211). 166. Очень редкие и сомнительные явления гало (212). 167. Косые и искаженные явления гало (213). 168. Степень развития явлений гало (213). 169. Гало в облаках, образовавшихся вслед за пролетевм самолетом (214). 170. Явления гало, возникающие близ глаза (214). 171. Явления гало на поверхности Земли (216).

172. Цвета интерференции в масляных пятнах (216). 173. Цвета на замерзшем оконном стекле (219). 174. Цвета интерференции в ржавой воде (220). 175. Дифракция света (220). 176. Дифракция света на малых царапинах (221). 177. «Венцы» (222). 178. Объяснение венцов (223). 179. Венцы на оконном стекле (226). 180. Световые венцы, возникающие в глазу (228). 181. Зеленое и синее Солнце (229). 182. Глория (231). 183. Радужные (иризирующие) облака (233). 184. Перламутровые облака (235).

185. Нимбы на росистых лугах (236). 186. Нимбы на поверхностях без росы (238). 187. Нимб вокруг тени воздушного шара (239).

Свет и цвет неба

188. Рассеяние света дымом (240). 189. Синее небо (242). 190. Воздушная перспектива (243). 191. Свет и цвет в горных районах. Пейж, видимый с самолета (245). 192. Почему мы прикрываем глаза рукой. Наблюдения цветов сквозь трубку (245). 193. Опыты с нигро- метром (246). 194. Цианометр (прибор для измерения синевы неба) (248). 195. Распределение света по небу (248). 196. Изменчивость цвета синего неба (250). 197. Когда цвет далекого неба оранжевый и когда он зеленый? (251). 198. Цвет неба во время солнечного затмения (253). 199. Поляризация света синего неба (254). 200. Гайдингеровы щетки (пятна Гайдингера) (256). 201. Рассеяние света туманом (259). 202. Рассеяние света в облаках (261). 203. Видимость водяных каель (262). 204. Рассеяние света на траве, покрытой росой (263). 205. Рассеяние света в запотевшем окне (263). 206. Видимость частиц, парящих в воздухе (264). 207. Свет прожектора (265). 208. Видимость (266). 209. Как Солнце «пьет воду» (269). 210. Заря (270). 211. Измеение сумеречных явлений (274). 212. Сумеречные лучи (276). 213. Объяснение сумеречных явлений (277). 214. Есть ли различия между рассветом и закатом? (280). 215. Изменения освещенности во время сумерек (280). 216. «Темнее всего перед рассветом» (281). 217. Утренняя и вечерняя заря как приметы погоды (281). 218. Наруения нормального течения сумерек (282). 219. Ореол вокруг Солнца (283). 220. Сумеречные перистые облака или ультрацирусы (284). 221. Серебристые облака (284). 222. Ночные световые явления (286). 223. Зодиакальный свет (289). 224. Затмения Луны (293). 225. Пеельный свет (294). 226. «Летающие блюдца» (294).

Свет и цвет в пейзаже

227. Цвет Солнца, Луны и звезд (296). 228. Цвет облаков (299). 229. Цвет облаков на восходе и на закате Солнца (301). 230. Освещение облаков земными источниками света (302). 231. Причины, определяющие цвет воды (304). 232. Цвет придорожных луж (305). 233. Цвет рек и каналов (306). 234. Цвет моря (308). 235. Свет и цвет на Северном море (310). 236. Цвет моря, наблюдаемого с судна (316). 237. Цвет озер (318). 238. Наблюдения цвета воды при помощи николя (319). 239. Шкалы для оценки цвета воды (321). 240. Тени на воде (321). 241. Световой ореол около нашей тени на воде (323). 242. Ватерлиния корабля (324). 243. Цвета водопадов (325). 244. Цвет твердых тел (325). 245. Рассеяние света ветвями деревьев, покрытых инеем (326). 246. Цвет зеленой листвы (327) 247. Прямое влияние света на цвет зеленых листьев (329). 248 Растительность в пейзаже (329). 249. Тени и темные пятна (332). 250. Освещенность пейзажа в направлении к Солнцу и в противоположном направлении (333). 251. Как влажность влияет на цвета (335). 252. Пейзаж после дождя (335). 253. Силуэты (336). 254. Человеческие фигуры в пейзаже (337).