Составители:
Рубрика:
89
атмосферу наблюдаются флуктуации потоков излучения (мерцания), особенно сильные
при наблюдениях из космоса, что обусловлено случайными вариациями показателя
преломления атмосферы [9].
Различные оптические явления, наблюдаемые в атмосфере, имеют простые
физические обоснования. Приведем объяснения некоторым из них.
Под сумерками понимают весь комплекс оптических явлений, совершающихся в
атмосфере, когда Солнце восходит или заходит за
горизонт [30]. Чем ниже Солнце
горизонта, тем сильнее оно освещает верхние, следовательно, менее плотные, слои
атмосферы, поэтому тем слабее доходящее до поверхности рассеянное излучение. С этим
и связан плавный переход от дня к ночи на Земле. Если взглянуть на земной шар из
космоса, то он окажется опоясанным широкой полосой сумеречной полутени, неизменно
захватывающей от 20 до 25 % земной поверхности в зависимости от состояния
атмосферы. По одну ее сторону, на 42–45 % площади земного шара, господствует день, по
другую сторону 33–35 % земной поверхности погружено в ночь. В тропиках, где Солнце
круче опускается к горизонту, это время меньше – около 10–15 %, тогда как на высоких
широтах оно возрастает
до 30–40 % длительности года, причем в полярных районах в
весенний и осенний периоды непрерывные сумерки – белые ночи − длятся неделями.
Радуга возникает при рассеянии солнечных лучей на крупных каплях дождя.
Рассмотрим падение лучей света на водную каплю, считая ее шарообразной – рис. 4.11.
Пусть луч падает на каплю в точке A. При
взаимодействии
с границей воздуха и воды
свет испытывает отражение и преломление.
Свет, преломленный в точке A, вновь падает
на поверхность шара уже изнутри в точке B,
опять испытывает отражение (внутрь) и
преломление (наружу); отраженный луч
снова падает изнутри на поверхность в точке
C, там отражается и преломляется и т. д.
Согласно
закону о положении падающего,
отраженного и преломленного лучей в одной
плоскости, сколько бы ни было отражений,
картина по-прежнему останется плоской, то
есть окружность на рис. 4.11 вполне
адекватна всей сфере.
Пусть падающий извне на каплю луч в
точке A имеет угол падения
θ
0
. По закону
Снеллиуса для угла преломления
θ
1
можно
записать
01
sin
1
sin
θθ
n
= ,
(4.5.4)
где n – показатель преломления вещества шара, который будем считать вещественным. По
определению, угол рассеяния света
θ
– это отклонение его от первоначального
направления. То есть для нахождения углов рассеяния в рассматриваемой геометрии нас
должно интересовать изменение углов относительно исходного направления падения,
показанного на рис. 4.11 пунктирной линией.
В силу равенства углов падения и отражения, луч первого отражения вовне в точке A
даст, как ясно из рисунка,
0
2
θ
π
θ
−= . Отклонение преломленного в этой же точке луча
составит
θ
0
−
θ
1
. Угол падения изнутри в точке B равен углу преломления
θ
1
в точке A как
Рис. 4.11. Геометрия хода лучей в дождевой
капле.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 87
- 88
- 89
- 90
- 91
- …
- следующая ›
- последняя »
