Закат солнца 

Прежде всего бросается в глаза красноватый цвет заходящего солнца и такой же цвет неба вблизи него. Согласно народным приметам, если заря на закате или восходе солнца золотистая, светло-розовая, то будет ясная погода. Красное заходящее предвещает ветреную погоду. Яркий зеленый луч вспыхивает за несколько секунд, когда почти весь солнечный диск скрылся за горизонтом. Почему же обычно небо синее? Если предположить, что синий свет рассеивается сильнее, чем красный; при прохождении белого светового пучка через рассеивающую среду из него рассеивается в основном "синий компонент", поэтому в выходящем из среды пучке начинает преобладать "красный компонент". Глядя на дневное небо, наблюдатель воспринимает свет рассеянный в атмосфере и спектр его сдвинут в сторону более высоких частот отсюда голубой цвет неба.  Глядя на солнце, наблюдатель воспринимает свет, прошедший через атмосферу без рассеяния; спектр этого света сдвинут к низким частотам. Чем ниже к горизонту тем больше путь света и более красный цвет. Установлено, что важно рассеяние света не на самих молекулах воздуха, а на флуктуациях плотности воздуха, т.е. случайно возникающих микроскопических сгущениях и разрежениях воздуха. Характер этих флуктуаций зависит от состояния атмосферы: температуры различных слоев воздуха, характера и силы ветра. Плотность атмосферного воздуха уменьшается с высотой по экспоненциальному закону. 

   Верхний край солнечного диска приподнимается в следствие рефракции света меньше, чем нижний не на 35' , а только на 29'. Поэтому заходящее солнце кажется сплюснутым в вертикальном направлении. Если же почти весь солнечный диск ушел за горизонт, остался лишь самый верхний краешек, и при этом стоит ясная и тихая погода, воздух чист, то в в этом случае мы можем увидеть ярко-зеленый край солнца вместе с россыпью ярких зеленых лучей. Что же касается более крупного размера солнца у горизонта, то это оптическая иллюзия. На самом деле размеры светила не меняются.  

Мираж 

Из большого многообразия миражей выделим несколько видов: "озерные"- нижние, верхние миражи, двойные и тройные миражи, миражи сверхдальнего видения.

Туман

Представляет собой скопления мелких капелек воды (или мелких ледяных кристалликов), возникающие при определенных условиях в непосредственной близости от поверхности земли или водной поверхности. Возникновение тумана есть явление выпадения росы в объёме воздуха. При определённых условиях водяные пары, находящиеся в воздухе, частично конденсируются, в результате чего и возникают водяные капельки тумана. Условия возникновения тумана: Необходимо, чтобы в воздухе содержалось достаточно большое число ядер конденсации- центров, на которых происходит конденсация пара. Роль ядер играют ионы, капельки воды, пылинки, частички сажи и другие загрязнения. Необходим перенасыщенный пар. Его плотность должна превышать в несколько раз плотность насыщенного пара. 

  Рассмотрим пять примеров тумана: Первый. Прилегающий к воде остывший утренний воздух имеет более низкую температуру, чем вода. Поэтому с тёплой водной поверхности в холодный воздух испаряется дополнительное количество пара. Возникает туман испарения.

  Второй пример. Происходит испарение дополнительного количества пара в относительно холодный воздух (который находится над поверхностью льда) с поверхности открытой воды. Здесь возникает туман испарения. 

  Третий пример. Тёплый воздух, нагревшийся зимой над речной поверхностью или летом над над берегом обогащается влагой. А затем охлаждается над заснеженным берегом или морской водой. Возникает туман охлаждения. 

  Четвёртый пример. Тёплые слои воздуха, обогатившиеся влагой, поднимаются вверх и сильно охлаждаются. Возникает туман охлаждения, который по склону горы опять опускается к морю.

  Пятый пример. Вследствие перехода теплоты от нагретого слоя приповерхностного воздуха к быстро остывшей земле происходит охлаждение воздуха и возникает туман охлаждения.

  Молочно-белый и белесовый цвет тумана объясняется тем, что капельки диаметром много больше микрометра практически одинаково рассеивают свет во всём интервале длин волн, воспринимаемых глазом. Синеватые и голубоватые тона дают мелкие капли в диаметре меньше 1 мкм. Это не слишком плотные туманы или туманная дымка. Вечерний туман может быть окрашен в красные тона от заходящего солнца. Загрязнённый городской воздух может давать туман жёлтого цвета.

Облака 

Облако как и туман представляет собой взвесь в воздухе мелких и мельчайших  капелек воды. Кроме этого в облаке могут находиться мелкие кристаллики льда.

 Выделим пять типов облаков: слоистые, слоисто-дождевые, высоко-кучевые, пёристые, облака вертикального развития: кучевые и кучево-дождевые. 

 Водяные капли в облаке имеют различные диаметры - от долей микрометра до нескольких миллиметров. Ледяные кристаллики чаще всего имеют форму шестигранных призм - столбиков длиной порядка 0,1 мм и шестиугольных пластинок размером 0,1 ...0,5 мм. Наиболее мелкие капли беспорядочно движутся сталкиваясь с молекулами воздуха. Когда радиус капли становится больше микрометра, капля начинает падать под действием силы тяжести. Почему облако не падает на Землю? Надо учитывать тепловое движение молекул воздуха, сопротивление воздуха, испарение капель.

  Земная атмосфера состоит из четырёх слоёв: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера. Верхняя граница тропосферы от 10 до 17 км. Здесь температура колеблется от -75 до -60 град С. Почти весь облачный покров Земли сосредоточен в пределах тропосферы. Образуются облака в результате процесса адиабатного расширения воздуха при его подъёме над поверхностью земли.

Грозовая туча 

Состоит из четырёх этапов:

Первый этап-предгрозье. С утра жарко и душно, стоит полная тишина.

Второй этап- начальное развитие грозовой тучи. воздух становится влажным, в нём как бы разливается слабый туман. Возникает тёплый ветер.

Третий этап- зрелая грозовая туча. Сверху из тучи устремляются к земле мощные потоки холодного воздуха.

Четвёртый этап- разрушение грозовой тучи. Её верхушка вытягивается горизонтально.

 На этапе начального развития, когда туча только формируется, в ней наблюдаются лишь восходящие воздушные потоки, причём мощные. На этапе зрелости, наряду с восходящими, возникают также нисходящие потоки, вызывающие бурное выпадение осадков. На этапе разрушения восходящие потоки прекращаются, остаются только нисходящие.

Падающие вниз сквозь тучу холодные воздушные массы, вызывая ливень и град, гасят встречные восходящие потоки воздуха.

Молния - характерная черта грозовой активности. В тучах накапливаются электрические заряды. Заряды накапливаются во всех облаках. Степень электризации облака увеличивается по мере укрупнения его частиц, роста толщины облака, усиления осадков из него. Для возникновения молнии необходимы заряды 10...100 Кл, разнесенные на расстояние от 1 до 10 км. Верхняя часть тучи заряжена положительно, а нижняя отрицательно.   Положительные заряды на высоте 7...10 км, где температура -20...-30ºС. Отрицательные заряды на высоте 3...4 км, где температура 0...-10ºС. Нижняя поверхность тучи и поверхность земли составляют конденсатор. Верхняя пластина которого заряжена отрицательно а нижняя положительно. Конденсатор разряжается за счёт молний и за счёт осадков. Между тучей и землёй существуют силы электрического притяжения. Сила атмосферного тока составляет 1800 А. Электропроводность атмосферы обусловлена ионами. Степень ионизации с высотой увеличивается. Это обусловлено вследствие ионизации воздуха космическими лучами. Земля постоянно сохраняет свой отрицательный заряд  10 в 5 степени Кл. Токи разрядки существуют в тех областях Земли, где в данный момент стоит хорошая погода, а токи зарядки возникают в областях грозовой активности. Разрядка происходит при при пылевых бурях и извержении вулканов. При поверхностной напряженности 500 В/м происходят почти бесшумные электрические разряды с различных "острых" предметов, находящихся на поверхности: деревьев, труб, матч и даже травы.

  Молния представляет собой мощный электрический разряд, возникающий при достаточно сильной электризации туч. Молнии бывают: линейными, ленточными, шаровыми. Линейная молния представляет собой несколько импульсов, быстро следующих друг за другом. Две стадии: сначала образуется канал разряда между тучей и землёй, затем по каналу проходит импульс основного тока. Свободные электроны получают ускорение сталкиваются с молекулами они ионизируют их. Рождаются новые электроны, которые вступают в ионизацию. Возникают лавины электронов создающие нити- стримеры. Возникает ток его называют ступенчатым лидером. Головка лидера выскакивает из тучи и движется к земле со скоростью 10 в 7 степени м/с пройдя 50 м она внезапно замирает и останавливается. Остановка около 50 мкс. Потом бросок 50 м и снова остановка 50 мкс. И так ступеньками движется к земле. Лидер не виден он прозрачен. Когда лидер достигнет поверхности земли по проложенному пути устремляется основной ток. Сила тока 10 в 5 степени А. Температура газа 2·10 в 4 степени К. Свечение и разогрев воздуха осуществляется снизу вверх. Молния бьёт не из тучи в землю, а из земли в тучу. Не всегда стреловидный лидер следует точно и полностью по пути, проложенному ступенчатым лидером. В какой -то момент он может изменить маршрут и мы наблюдаем молнию в форме раздвоенной ломаной линии.

Гром возникает вследствие резкого расширения воздуха при быстром повышении температуры в канале разряда молнии. Отражением звука от облаков объясняется усиление громкости звука в конце громовых раскатов.

Шаровая молния - светящееся шаровидное образование наблюдаемое вблизи поверхности  во время грозы. Светится иногда тускло иногда ярко. Цвет в 60% желтый, оранжевый или красноватый. В 20%- это белый шар. В 20%- синий, голубой. Имеет чёткую поверхность. Диаметр в диапазоне от долей сантиметра до нескольких метров. Чаще от 15...30 см. Может издавать шипение или жужжание- особенно когда искрит. Траектория движения разнообразное:

во-первых, сверху из тучи к поверхности земли; во-вторых, у поверхности движется параллельно ей почти горизонтально, повторяя рельеф поверхности. в-третьих, обходит огибает проводящие ток объекты и людей; в-четвертых, проникает внутрь помещений. Заряд молнии положительный. Молния стремится переместиться в те области где напряженность поля меньше. Проходя сквозь малое отверстие молния сильно деформируется, ее вещество как бы переливается через отверстие. Скорость движения 1...10 м/с. Живёт молния от 10с до 1 мин. Маленькие молнии живут меньше и просто угасают. Большие живут дольше и распадаются на части. Температура поверхности молнии не большая не более 100К. Согласно кластерной гипотезе, шаровая молния представляет собой самостоятельно существующее тело (без непрерывного подвода энергии от внешних источников), состоящее из тяжелых положительных и отрицательных ионов, рекомбинация которых сильно заторможена вследствие гидратации ионов. Как всё происходит на самом деле загадка.

                                                  Вверх

Связаться со мной можно по электронной почте: anriasem@yandex.ru