Taevas on palju enamat kui sinine taust meie peade kohal. Selles toimub hulgaliselt nähtusi, mis pakuvad meile loomulikku valguse ja värvide vaatemängu, alates kõige õrnematest pilvedest kuni erksate vikerkaarteni, tormides mööduvate välgusähvatusteni ja üllatavate optiliste efektideni. Need elemendid pole mitte ainult osa meie igapäevaelust, vaid on olnud ka inspiratsiooni, uurimistöö ja imetluse allikaks aegade algusest.
Nende taevakaaslaste – pilvede, vikerkaarte, välkude ja muude nähtuste – tekke mõistmine on nagu meteoroloogia südamesse sukeldumine. Teaduse abil saame paljastada iga sillerdava pilve, iga elektrisähvatuse ja iga taevalaotust ületava mitmevärvilise riba taga peituva saladuse. Kui olete kunagi pärast tormi või päikesepaistelisel päeval taevast vaatamas käinud ja mõelnud nende vaatemängude päritolu üle, siis siin on vastus.
Pilvede roll taevas
Pilved on visuaalse meteoroloogia vaieldamatud peategelasedNeed tekivad siis, kui atmosfääris kondenseeruv veeaur moodustab erinevatel kõrgustel hõljuvaid pisikesi veepiisku või jääkristalle. Sõltuvalt oma koostisest ja asukohast võivad pilved tunduda vatitaolised, õhukesed, tihedad või mõnikord inimsilmale peaaegu nähtamatud.
Erinevat tüüpi pilvede hulgast paistavad silma järgmised: kõrged, õhukesed pilved, näiteks kiudkihtpilved, mis on võimelised päikesevalguse ja nende osakeste vastastikmõjul tekitama silmatorkavaid optilisi efekte. Kuigi igapäevaelus jäävad need sageli märkamatuks, võivad nad teatud tingimustel põhjustada taevas ainulaadseid ja värvikaid nähtusi.
Vikerkaar: valguse ja värvide vaatemäng
Vikerkaar on kahtlemata üks köitvamaid ja tuntumaid nähtusiVaatamata populaarsusele on oluline meeles pidada, et see ei ole füüsiline objekt, vaid pigem optiline illusioon, mis on loodud päikesevalguse ja atmosfääris hõljuvate veepiiskade vastastikmõjul.
La Päikeselt tulev valge valgus See koosneb kõigist nähtava spektri värvidest ja igaüks neist värvidest liigub a erinev lainepikkusKui päikesevalgus läbib atmosfääri ja kohtub vihmapiiskadega, siis see murdub (muudab oma trajektoori), jaguneb erinevateks värvideks ja osa sellest valgusest peegeldub tilga sees, ilmudes lõpuks esile juba jagunenud värvidega.
Vikerkaare nägemiseks peavad olema täidetud teatud tingimused:
- Paljude veepiiskade olemasolu suspensioonis (kas pärast vihma, tihedas udus või juga lähedal).
- Päike peab olema vaatleja taga ja suhteliselt madalal silmapiiril.
- Taevas meie ees peaks olema selge. et valgus saaks õigesti murduda ja peegelduda.
See kromaatiline nähtus tuletab meile meelde, et kuigi päike paistab kollane, sisaldab selle valgus tegelikult kõiki värveja just atmosfäär vastutab nende filtreerimise ja nendega mängimise eest, et näidata seda, mida meie silmad vikerkaarena tajuvad.
Sillerdavad pilved: taeva pastelsed lehvikud
Kui olete kunagi kohanud pilvi, mis näivad olevat kaetud pastelsete triipudega, justkui oleks see pehme vikerkaar, olete ilmselt seda nähtust näinud sillerdav pilvSee hämmastav vaatemäng toimub päikesepaistelistel päevadel, kui enamasti selge taeva kõrval ilmuvad atmosfääri ülemistesse kihtidesse väga peened, madala tihedusega pilved.
The sillerdavad pilved Need kuvavad mitmesuguseid pehmeid toone tänu optilisele protsessile, mida nimetatakse valguse difraktsioonSee juhtub siis, kui päikesekiired läbivad pilve moodustavaid pisikesi vee- või jääkristallide osakesi: rünkpilved.
- Pilve moodustavad piisad peavad olema äärmiselt väikesed, mikromeetrite suurusjärgus.
- Need osakesed peavad olema üksteisega väga sarnase suurusega et võimaldada homogeenset difraktsiooniefekti.
- Pilv peaks olema õhuke ja mitte väga tihe., soodustades seega valguse hajumist kromaatilise lehviku kujul.
Kui päikesevalgus nende õhukeste pilvedega suhtleb, paindub iga värv veidi erinevas suunas, olenevalt lainepikkusest. Pikema lainepikkusega värvid (näiteks punane ja oranž) painduvad vähem, samas kui lühema lainepikkusega värvid (sinised ja violetsed) eralduvad rohkem, luues pilve ümber lainelisi mustreid või rõngaid roosade, roheliste, oranžide või pastelsete siniste varjunditega.
Selleks, et see nähtus intensiivselt toimuks, kipuvad kõige väiksemad veepiisad koonduma pilvede servadesse, eriti aurustumise ajal. Kui piisad on erineva suurusega, on tulemuseks hulk vähem eredaid värviribasid, seega Efekti intensiivsus sõltub osakeste ühtlusest ja suurusest..
Päikese halo: värviline ring päikese ümber
Mõnikord Päikest ümbritseb värvide ring meenutab hiiglaslikku vikerkaart, mida tuntakse kui päikese haloSee optiline nähtus tekib siis, kui on olemas väga kõrgete pilvede kiht, mida nimetatakse kiudpilvedeks ja mis koosneb tuhandeid jääkristalle. Kui Päikesekiired läbivad neid kristalle, laguneb valgus selle koostisosadeks, just nagu klaasprisma puhul.
Halo värvijärjestus algab tavaliselt punaste toonidega päikese lähedal ja lõpeb siniste toonidega äärmises osas. Kuigi välimus võib meenutada vikerkaart, on päikesehalo taga olev füüsiline mehhanism erinev: siin domineerib päikese värv. valguse murdumine ja peegeldumine jääkristallides, mitte vedela vee tilkadeks.
Halod võivad esineda mitmesugusel kujul – kaaridena, parheeliatena või isegi topelthalona – ja on levinumad, kui me arvame, eriti päevadel, mil kõrgete pilvede loor on piisavalt õhuke, et valgust läbi lasta, kuid seda on piisavalt, et langeda hõljuvatele jääkristallidele.
Välk: energia ja elekter tormides
Välk, erinevalt vikerkaarest või sillerdavatest pilvedest, on elektriline nähtus. ja neid võib pidada füüsilisteks objektideks, kuigi nad on väga lühiajalised ja äärmiselt võimsad. Need tekivad siis, kui Elektriliselt laetud tormipilved tekitavad potentsiaalide erinevuse piisavalt suur, et ületada õhutakistus, tekitades seeläbi nähtava ja kuuldava elektrilaengu.
Välgu tekkimiseks on tormipilvedes vaja kolme peamist koostisosa:
- Jääkristallid
- Vihmapiisad
- Hõljuvad tolmuosakesed
Kui neid osakesi pilves segatakse, võivad nad omandada vastupidised elektrilaengud. Positiivsed laengud kipuvad pilve ülaossa tõusma., samas kui negatiivsed laengud kogunevad alla. See põhjustab pilve all oleva Maa pinna positiivse laengu, sealhulgas puulatvade, hoonete ja isegi inimeste laengu.
Välk on sellele elektrilisele tasakaalustamatusele loomulik reaktsioon.Välk: tühjenemine, mille eesmärk on laengute erinevusi võrdsustada ja stabiliseerida. Välk võib tekkida pilvede ja maapinna vahel, ühe pilve sees või kahe erineva pilve vahel, moodustades mustreid, mis on sama suurejoonelised kui ohtlikud.
Seega tuletab välk meelde atmosfääris liikuvate õhumasside tohutut jõudu ning laia valikut elektrilisi ja optilisi nähtusi, mis võivad tekkida lihtsast äikesepilvest.
Kui välk ja vikerkaar taevas ristuvad
Kahe kõige silmatorkavama meteoroloogilise nähtuse ühendamine ühel pildil vikerkaar ja välk, on keeruline ja harva võimalik ülesanne. Mõlemad sõltuvad väga spetsiifilised atmosfääritingimused mis tavaliselt ei lange kokku: samal ajal kui vikerkaar vajab samaaegne vihm ja päike taeva vastaskülgedelVälk on tavaliselt seotud tihedate äikesepilvedega ja katab sageli päikese. Erijuhtudel võib aga täheldada visuaalselt uimastavat konjunktsiooni.
Nende nähtuste koos pildistamine on nii keeruline, et isegi kõige kogenumatel tormijahtijatel võib kuluda aastaid, et jäädvustada pilt, kus mõlemad imed samal kaadril kokku langevad. Võti peitub õiges asendis (selg päikese poole), täpses hetkes ja muidugi ka heas annuses õnne!
Valguse maagia: difraktsioon, murdumine ja sillerdus
Taevas täheldatavad optilised nähtused on seletatavad valguse omadustega., selles, kuidas see interakteerub atmosfääris hõljuvate veeosakeste ja kristallidega. Kõige olulisemad protsessid on:
- Murdumine: tekib siis, kui valgus muudab suunda ühest keskkonnast teise, näiteks õhust vette, liikudes. See on vikerkaarte ja päikesehalo alus.
- PeegeldusOsa valgusest peegeldub veepiisa sisepinnalt, aidates kaasa vikerkaare moodustumisele.
- Difraktsioonprotsess, mille käigus valgus hajub ja kõrvale kaldub väga väikeste osakeste läbimisel, põhjustades selliseid nähtusi nagu sillerdus teatud pilvedes.
La sillerduseriti on see nähtav kõrgetel, hõredatel pilvedel, kui valguse ja homogeense suurusega osakeste vastastikmõjul tekivad pastellvärvilised ribad või moonutatud kaared, mis erinevad klassikalistest ringikujulistest vikerkaartest, kuid on nendega seotud.
Kokkuvõtteks võib öelda, et pilvede ja nende kaaslaste – vikerkaarte, välku, halosid ja teisi imesid – vaatlemine avab meile akna atmosfäärifüüsika ja meteoroloogia saladustesse. Iga optiline nähtus peegeldab keerulisi protsesse, mis reguleerivad päikese, atmosfääri ja hõljuvate osakeste vahelist vastastikmõju. Mõistmine, kuidas ja miks me neid tajume, rikastab meie teadmisi ja suurendab meie imetlust taeva kaduva ilu vastu, mida see meile päevast päeva pakub.