Оптические явления в атмосфере

Долго считалось, что расположение магнитных силовых линий симметрично  относительно земной оси. Теперь выяснилось, что так называемый «солнечный ветер» - поток протонов и электронов, излучаемых Солнцем, налетают на геомагнитную оболочку Земли с высоты около 20000 км, оттягивает ее назад, в сторону от Солнца, образуя  у Земли своеобразный магнитный  «хвост».

Электрон или протон, попавшие в магнитное поле Земли, движутся по спирали, как бы навиваясь на геомагнитную линию. Электроны и протоны, попавшие из солнечного ветра в магнитное поле Земли, разделяются на две части. Часть из них вдоль магнитных силовых линий сразу стекает в полярные области Земли; другие попадают внутрь стероида и движутся внутри него, вдоль замкнутой кривой. Эти протоны и электроны, в конце концов, по геомагнитным линиям также стекают в область полюсов, где возникает их увеличенная концентрация. Протоны и электроны производят ионизацию и возбуждение атомов и молекул газов. Для этого они имеют достаточно энергии, так как протоны прилетают на Землю с энергиями 10000-20000 эВ (1эв = 1.6 10 Дж.), а электроны с энергиями 10-20 эВ. Для ионизации же атомов нужно: для водорода - 13,56 эВ, для кислорода - 13,56 эВ, для азота - 124,47 эВ, а для возбуждения еще меньше.

Возбужденные атомы газов  отдают обратно полученную энергию  в виде света, наподобие того, как  это происходит в трубках с  разреженным газом при пропускании  через них токов.

Спектральное исследование показывает, что зеленое и красное  свечение принадлежит возбужденным атомам кислорода, инфракрасное и фиолетовое - ионизованным молекулам азота. Некоторые  линии излучения кислорода и  азота образуются на высоте 110 км, а  красное свечение кислорода - на высоте 200-400 км. Другим слабым источником красного света являются атомы водорода, образовавшие в верхних слоях атмосферы  из протонов, прилетевших с Солнца. Захватив электрон, такой протон превращается в возбужденный атом водорода и излучает красный свет.

Вспышки сияний происходят обычно через день-два после вспышек  на Солнце. Это подтверждает связь  между этими явлениями. В последнее  время ученые установили, что полярные сияния более интенсивны у берегов  океанов и морей.

Полярные сияния могут  возникать не только на Земле, но и  на других планетах.

Но научное объяснение всех явлений, связанных с полярными  сияниями, встречает ряд трудностей. Например, неизвестен точно механизм ускорения частиц до указанных энергий, не вполне ясны их траектории в околоземном  пространстве, не все сходится количественно  в энергетическом балансе ионизации  и возбуждения частиц, не вполне ясен механизм образования свечения различных видов, неясно происхождение  звуков.

Заключение.

Физическая природа света  интересовала людей с незапамятных времён. Многие выдающиеся ученные, на всём протяжении развития научной мысли, бились над решением этой проблемы. Со временем, была открыта и сложность  обыкновенного белого луча, и его  способность менять своё поведение  в зависимости от окружающей среды, и его умение проявлять признаки, присущие как вещественным элементам, так и природе электромагнитных излучений. Световой луч, подвергнутый различным техническим воздействиям, стал применяться в науке и  технике в диапазоне от режущего инструмента, способного с точностью  до микрона обработать нужную деталь, до невесомого канала передачи информации с, практически, неисчерпаемыми возможностями.

Но, прежде чем утвердился совремённый взгляд на природу света, и световой луч нашёл своё применение в жизни человека, были выявлены, описаны, научно обоснованы и экспериментально подтверждены многие оптические явления, повсеместно возникающие в атмосфере  земли, от известной каждому радуги, до сложных, периодических миражей. Но, не смотря на это, причудливая игра света всегда привлекала и привлекает человека. Никого не оставляет равнодушным  ни созерцание зимнего гало, ни яркого солнечного заката, ни широкой, в пол  неба, полосы северного сияния, ни скромной лунной дорожки на водной глади. Световой луч, проходя сквозь атмосферу нашей  планеты, не просто освещает её, но и  придаёт ей неповторимый вид, делая  прекрасной.

Конечно, в атмосфере нашей  планеты происходит значительно  больше оптических явлений, чем рассматривается в этом реферате. Среди них есть как хорошо знакомые нам и разгаданные учёными, так и те, которые ещё ждут своих первооткрывателей. И нам остаётся лишь надеяться, что, со временем, мы станем свидетелями всё новых и новых открытий в области оптических атмосферных явлений, свидетельствующих о многогранности обыкновенного светового луча.

Список использованной литературы.

1. «Физика в природе», автор - Л. В. Тарасов, издательство «Просвещение», Москва, 1988 год.

2. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. «Курс общей физики»

3. Королев Ф.А. «Курс физики» М., «Просвещение» 1988 г.

4. «Физика 10», авторы - Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, издательство «Просвещение», Москва, 1987 год.

5. Ресурсы интернет.

6. Физическая энциклопедия, Т.4. М., Научное издательство «Большая  Российская энциклопедия», 1994.