С энергетической точки зрения явления природы обычно сопровождаются

Мир окружающей нас природы просто кишит разными тайнами и загадками. Учёные столетиями ищут ответы и пытаются объяснить порой необъяснимые факты, но даже самым лучшим умам человечества до сих пор не поддаются некоторые удивительные явления природы.

Порой складывается впечатление, что непонятные вспышки в небе, спонтанно двигающиеся камни не подразумевают под собой ничего особенного. Но, вникая в загадочные проявления, наблюдаемые на нашей планете, понимаешь, что дать ответ на многие вопросы невозможно. Природа тщательно скрывает свои секреты, а люди выдвигают все новые гипотезы, пытаясь разгадать их.

Сегодня мы рассмотрим физические явления в живой природе, которые заставят вас по-новому взглянуть на окружающий мир.

Каждое тело состоит из определенных веществ, но обратите внимание на то, что различные действия влияют по-разному на одни и те же тела. К примеру, при разрыве бумаги пополам бумага останется бумагой. А вот если её поджечь, то от неё останется пепел.

Когда меняется размер, форма, состояние, но вещество остается прежним и не трансформируется в другое, такие явления называют физическими. Они могут быть разными.

Явления природы, примеры которых мы можем наблюдать в обычной жизни, бывают:

• Механические. Движение облаков по небу, полёт самолета, падение яблока.
• Тепловые. Вызванные переменой температур. В ходе этого меняются характеристики тела. Если нагреть лёд, то он станет водой, которая трансформируется в пар.
• Электрические. Наверняка при быстром снятии с себя шерстяной одежды вы хоть раз слышали специфический треск, схожий на электрический разряд. А если будете всё это делать в темной комнате, то ещё сможете понаблюдать искры. Предметы, которые после трения начинают притягивать более легкие тела, называются наэлектризованными. Северное сияние, молния во время грозы — яркие примеры электрического явления.
• Световые. Тела, излучающие свет, называют световыми явлениями. Сюда можно отнести Солнце, лампы и даже представителей животного мира: некоторые виды глубинных рыб и светлячки.

Физические явления природы, примеры которых мы рассмотрели выше, успешно используются людьми в повседневной жизни. Но есть и такие, которые по сей день будоражат умы ученых и вызывают всеобщее восхищение.

Северное сияние

Пожалуй, это природное явление по праву носит статус самого романтического. Высоко в небе образуются разноцветные реки, которые покрывают нескончаемое количество ярких звёзд.

Если хотите насладиться этой красотой, то лучше всего делать это в северной части Финляндии (Лапландия). Существовало поверье, что причина возникновения Северного сияния — гнев верховных богов. Но большей популярностью пользовалась легенда народа саама о сказочном лисе, который ударял своим хвостом по заснеженным равнинам, из-за чего цветные искры взмывались в высь и озаряли ночное небо.

Облака в форме труб

Такое явление природы может любого человека надолго затянуть в состояние релакса, вдохновения, иллюзий. Такие ощущения создаются за счет формы больших труб, меняющих свой оттенок.

Увидеть его можно в тех местах, где начинает образовываться грозовой фронт. Это явление природы чаще всего наблюдается в странах с тропическим климатом.

Камни, которые двигаются в Долине Смерти

Встречаются различные явления природы, примеры которых вполне объяснимы с научной точки зрения. Но есть такие, которые не поддаются человеческой логике. Одной из загадок природы считаются движущиеся камни. Это явление можно наблюдать в американском национальном парке, именуемом Долиной Смерти. Многие ученые пытаются объяснить передвижение сильными ветрами, которые часто встречаются в пустынной местности, и наличием льда, так как именно зимой движение камней становилось интенсивней.

Во время исследований ученые произвели наблюдения за 30 камнями, вес которых составлял не более 25 кг. За семь лет 28 каменных глыб из 30 переместились на 200 метров от начальной точки.

Какими бы ни были догадки ученых, однозначного ответа относительно этого явления у них нет.

Шаровые молнии

Огненный шар, появляющийся после грозы или во время неё, называется шаровой молнией. Есть предположение, что Николе Тесле удалось создать в условиях своей лаборатории шаровую молнию. Он так и написал о том, что не видел ничего подобного в природе (речь шла об огненных шарах), но он разобрался, как они формируются, и даже сумел воссоздать это явление.

Ученые современности не смогли достичь подобных результатов. А некоторые даже ставят под сомнение существование этого явления как такового.

Мы рассмотрели только некоторые явления природы, примеры которых показывают, как удивителен и загадочен наш окружающий мир. Сколько еще неизведанного и интересного нам предстоит узнать в процессе развития и совершенствования науки. Как много открытий нас ждет впереди?

Явления природы

Что такое явления природы? Какие они бывают? Ответы на эти вопросы вы найдете в данной статье. Материал может быть полезен как для подготовки к уроку окружающий мир, так и для общего развития.

Все что нас окружает и не создано человеческими руками, является природой.

Все изменения, происходящие в природе, называются явлениями природы или природными явлениями. Вращение Земли, её движение по орбите, смена дня и ночи, смена времён года – это примеры природных явлений.

Времена года еще называют сезонами. Поэтому явления природы, связанные со сменой времён года, называются сезонными явлениями.

Природа, как известно, бывает неживая и живая.

К неживой природе относится: Солнце, звёзды, небесные тела, воздух, вода, облака, камни, полезные ископаемые, почва, осадки, горы.

К живой природе относятся растения (деревья), грибы, животные (звери, рыбы, птицы, насекомые), микробы, бактерии, человек.

В этой статье мы рассмотрим зимние, весенние, летние и осенние явления природы в живой и неживой природе.

Зимние явления природы

Весенние явления природы

Летние явления природы

Осенние явления природы

Необычные явления природы

Какие явления природы еще существуют? Кроме описанных выше сезонных явлений природы можно назвать еще несколько, которые не связанны с каким-то временем года.

• Паводком называют кратковременный внезапный подъем уровня воды в реке. Этот резкий подъем может быть следствием обильных дождей, таяния большого количества снега, сброса внушительного объема воды из водохранилища, схода ледников.
• Северное сияние — свечение верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, из-за их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.
• Шаровая молния — редкое природное явление, выглядящее как светящееся и плавающее в воздухе образование.
• мираж — оптическое явление в атмосфере: преломление потоков света на границе между резко различными по плотности и температуре слоями воздуха.
• «Падающая звезда» — атмосферное явление, возникающее при попадании метеорных тел в атмосферу Земли
• Ураган — чрезвычайно быстрое и сильное, нередко большой разрушительной силы и значительной продолжительности движение воздуха
• Смерч — восходящий вихрь из чрезвычайно быстро вращающегося в виде воронки воздуха огромной разрушительной силы, в котором присутствуют влага, песок и другие взвеси.
• Приливы и отливы — это изменения уровня воды морских стихий и Мирового океана.
• Цунами — длинные и высокие волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоеме.
• Землетрясение — представляют собой подземные толчки и колебания земной поверхности. Наиболее опасные из них возникают из-за тектонических смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли
• Торнадо — атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом (грозовом) облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров
• Извержение вулкана — процесс выброса вулканом на земную поверхность раскалённых обломков, пепла, излияние магмы, которая, излившись на поверхность, становится лавой.
• Наводнения — затопление территории земли водой, являющееся стихийным бедствием.

Обоснование природы погодных явлений с точки зрения физики

Секция: Физико-математические науки

XLI Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Обоснование природы погодных явлений с точки зрения физики

Тема: «Обоснование природы погодных явлений с точки зрения физики» достаточно изучена на сегодняшний момент. Но при этом своей актуальности данный вопрос не потерял. Это связано с тем, что достаточно много людей не знают самых простых вещей, например что такое радуга, как возникает молния, почему дождь идёт в виде округлых капель, почему снежинки имеют такую замысловатую форму. Поэтому главной целью работы является рассказ о природе погодных явлений и доказательство их неразрывной связи с физикой. Так же изучив этот вопрос, стоит заметить, что физика бывает не только «сухой» формульной наукой, которую мы изучали в школе и познаём сейчас в университете, физика может быть красивой, интересной, а множество экспериментов можно наблюдать в реальном мире, проводя аналогии между лабораторными исследованиями и природными явлениями.

Радуга – атмосферное, оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении Солнцем (иногда Луной) множества водяных капель дождя или тумана. Она имеет форму дуги или окружности. Радуга является характерным примером такого физического явления, как дисперсия. Дисперсия- явление разложение света в спектр. В повседневной жизни радугу «разделяют» на семь цветов: красный, желтый, зеленый, голубой, оранжевый, синий, фиолетовый. Но следует иметь в виду, что на самом деле спектр непрерывен, и цвета плавно переходят друг в друга.

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет преломляется и отражается капельками воды (дождя или тумана), парящими в атмосфере. Эти капли по-разному отклоняют свет разных цветов (показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), поэтому слабее отклоняется красный свет – на 137°30’, а сильнее всего фиолетовый – на 139°20’). В результате белый свет разлагается в спектр. Наблюдатель, стоящий спиной к источнику света, видит разноцветное свечение, исходящее из пространства по концентрическим окружностям или дугам. Стоит заметить, что радугу невозможно наблюдать, стоя лицом к солнцу, также одновременно радугу и солнце увидеть невозможно.

Радуга, которая появляется под воздействием лунного света, явление гораздо более редкое, чем привычная нам «дневная» радуга. Лунную радугу можно наблюдать только в местах с повышенной влажностью воздуха, и только тогда, когда Луна полная.

В природе существуют явления, похожие на радугу, такие как гало (оптический феномен, представляющий собой светящееся кольцо вокруг источника света), глория (цветные кольца света на облаке вокруг тени наблюдателя). Особое внимание стоит уделить явлению, называемому «Брокенский призрак». Брокенский призрак- это явление, представляющее собой тень наблюдателя на поверхности облаков или тумана в направлении, противоположном солнцу. Эта тень может достигать достаточно больших размеров, быть окружённой глорией, а в некоторых случаях даже двигаться. Движение Брокенского призрака связано с перемещением слоёв облака или тумана, и колебания их плотности. Свою известность Брокенский призрак приобрел благодаря пику Брокен в горах Гарц в Германии, где постоянные туманы и доступность малых высот позволяют наблюдать его особенно часто. Это способствовало возникновению легенды, по которой и дали явлению название. Брокенский призрак наблюдался и впервые был описан Иоганном Зильбершлагом в 1780 году и с тех пор не раз о нем писали в литературе о горах Гарц.

Молния – это гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно происходящий во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Сила тока молнии достигает 500000 ампер, напряжение доходит до миллиарда вольт, а мощность до 1000 ГВт.

Молнии бывают двух видов наземные (они ударяют в землю) и внутриоблачные (они проходят в самих облаках). Процесс появления и развития наземной молнии состоит из нескольких этапов. На первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает максимального значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными зарядами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизуют их. После этого и происходит разряд молнии.

Существуют ещё несколько видов молний: эльфы (молнии в верхней атмосфере, представляющие собой больших размеров слабосветящиеся вспышки в виде конуса, которые появляются из верхней части грозового облака), джеты (молнии в виде трубок-конусов синего цвета), спрайты (некое подобие молнии, бьющей из облака вверх).

Дождь – это вид атмосферных осадков, выпадающих из облаков в виде водяных капель или капель другой жидкости со средним диаметром от 0,5 до 6–7 мм. Если диаметр капель меньше 0,5 мм, то этот вид осадков называется моросью. Интенсивность дождя может достигать 100 мм/ч.

Чаще всего осадки в виде дождя выпадают из смешанных облаков, которые при температуре 0 0 С содержат переохлажденные капли и ледяные кристаллы. У водяного пара упругость насыщения над каплями больше, чем над ледяными кристаллами при той же температуре, в связи с этим даже ненасыщенное по отношению к каплям воды облако, будет пересыщено по отношению к кристаллам. Это приводит к росту кристаллов при одновременном испарении капель. Укрупняясь и утяжеляясь, кристаллы выпадают из облака, примораживая к себе при этом переохлаждённые капли. Входя под облако или в его нижнюю часть, имеющую температуру 0 0 С они тают, превращаясь в дождевые капли.

Снег – это вид атмосферных осадков, состоящий из кристаллов льда.

Снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к частицам пыли и замерзают. Появляющиеся в самом начале кристаллы льда не превышают одной десятой миллиметра в диаметре, падая вниз, они растут из-за конденсации на них влаги из воздуха. При этом происходит образование кристаллов шестиконечной формы. Из-за структуры молекул воды между лучами кристалла возможны углы лишь в 60° и 120°. Основной кристалл воды имеет в плоскости форму правильного шестиугольника. На вершинах такого шестиугольника затем осаждаются новые кристаллы, на них – новые, и так получаются разнообразные формы звёздочек-снежинок.

Первым, кто серьезно задумался о том, почему снежинки имеют именно шестиугольную форму был немецкий астроном Иоганн Кепплер. Он в 1611 занялся изучением формы снежинок и издал трактат «О шестиугольных снежинках».

Иоганн Кепплер в своём трактате пытается объяснить шестиугольную форму кристалла снега. В рассуждениях он использует скудеющие аргументы:

· правильный шестиугольник возникает из-за того, что он является из всех правильных фигур первой, из который нельзя собрать объемное тело, поскольку правильным шестиугольником можно покрыть плоскость без зазоров;

· поскольку свойством покрывать плоскость обладает и треугольник, и квадрат, то, возможно, из всех фигур, способных покрыть плоскость, шестиугольник ник больше всего приближён к кругу;

· возможно причина в том, что существует различие между плодотворящей силой и силой, вызывающей бесплодие. первая порождает равносторонние треугольники и правильные шестиугольники, а вторая правильные пятиугольники;

· может быть, наконец, сама формообразующая природа в своей глубочайшей сущности сопричастна правильному шестиугольнику.

Далее Иоганн Кепплер продолжил свои рассуждения на тему происхождения формы снежинок, но окончательного ответа на вопрос он не дал. Не смотря на это, учёный внёс большой вклад в развитие кристаллографии.

Снежинки бывают не только шестиугольной формы. Формируясь в пространстве, кристаллы льда принимают самые разнообразные, удивительные, порой даже причудливые формы.

Самыми распространёнными являются следующие форму снежинок: пластинки, звезды, столбики, иглы, пространственные дендриты, увенчанные столбики.

Такая классификация была утверждена в 1951 году Международной комиссией по снегу и льду. В последствии к ним добавились ещё три вида осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.

В данной работе были рассмотрены различные природные явления. Этими явлениями являются гало, глория и Брокенский призрак. Была изучена форма дождевых капель и снега. Рассмотрен процесс формирования снежинки- вода притягивается к небольшой пылинке, замерзает, а затем к получившейся льдинке примерзают небольшие кристаллы воды, наращивая и изменяя форму снежинки- от льдинки до шестиугольника, столбика или даже большого замысловатого кристалла. Были рассмотрены различные виды молний, а именно: наземные и внутриоблачные, а также эльфы, спрайты и джеты.

Подводя итоги, хотелось бы отметить, что любое погодное явление заслуживает внимания и отдельного изучения. И каждый человек, изучающий физику, должен знать почему возникает то или иное природное явление, потому что не зная простых вещей, происходящих вокруг нас, невозможно понять сложных физических процессов, описываемых в научной литературе.

Загадочные природные явления

Красивые загадочные явления природы сопровождают нас еще с детства, для кого-то это прекрасный закат с красным солнцем, а для кого-то — осенние долгие ночные дожди. Кто-то восторгается инеем или росой, а кто-то купается в мягком снеге. Однако порой природа балует настолько необычными явлениями, что некоторые из них буквально завораживают, а некоторые — даже могут напугать кого-то. Чаще всего мы просто любуемся ими и восхищаемся. В данной работе рассмотрены некоторые природные явления

Предварительный просмотр:

Глава I. Земная атмосфера, как оптическая система 4

1. Полярное сияние 4
2. Гало 5
3. Глория 7
4. Радуга 7

Глава II. Эксперимент. Эффект радуги в домашних условиях 9

Список используемых источников 12

Приложение 1 13

Приложение 2 15

Красивые загадочные явления природы сопровождают нас еще с детства, для кого-то это прекрасный закат с красным солнцем, а для кого-то — осенние долгие ночные дожди. Кто-то восторгается инеем или росой, а кто-то купается в мягком снеге. Однако порой природа балует настолько необычными явлениями, что некоторые из них буквально завораживают, а некоторые — даже могут напугать кого-то. Чаще всего мы просто любуемся ими и восхищаемся.

В этом учебном году я начала изучать новый предмет – физика. Физика – это наука о природе, и изменениях, которые в ней происходят. И мне стало интересно, как же физика объясняет эти загадочные природные явления.

Явления бывают нескольких видов: механические, тепловые, электрические, но меня больше всего заинтересовали оптические.

Цель работы: рассмотреть с научной точки зрения загадочные оптические природные явления.

• изучить литературу об оптических природных явлениях;
• описать возникновение световых явлений:
• получить экспериментальным путем эффект радуги.

Основные методы, которые я использовала – изучение литературы, наблюдение, эксперимент.

Глава I. Земная атмосфера, как оптическая система

Наша планета окружена газовой оболочкой, которую мы называем атмосферой. Обладая наибольшей плотностью у земной поверхности и постепенно разрежаясь с поднятием вверх, она достигает толщины более сотни километров. Атмосфера земли находится в постоянном движении. Под воздействием различных факторов, её слои перемешиваются, меняют плотность, температуру, прозрачность, перемещаются на большие расстояния с различной скоростью.[2]

Для лучей света, идущих от солнца или других небесных светил, земная атмосфера представляет собой своеобразную оптическую систему с постоянно меняющимися параметрами. Оказываясь на их пути, она и отражает часть света, рассеивает его, пропускает его сквозь всю толщу атмосферы, обеспечивая освещённость земной поверхности, в определённых условиях, разлагает его на составляющие и искривляет ход лучей, вызывая, тем самим, различные атмосферные явления. Наиболее необычные красочные из них это северное сияние, гало, глория, радуга.

Одним из красивейших оптических явлений природы является полярное сияние[Пр. №1].

В большинстве случаев полярные сияния имеют зеленый или сине-зеленый оттенок с изредка появляющимися пятнами или каймой розового или красного цвета.

Полярные сияния наблюдают в двух основных формах – в виде лент и в виде облакоподобных пятен. Когда сияние интенсивно, оно приобретает форму лент. Теряя интенсивность, оно превращается в пятна. Ленты как бы висят в темном пространстве неба, напоминая гигантский занавес или драпировку, протянувшуюся обычно с востока на запад на тысячи километров. Высота этого занавеса составляет несколько сотен километров, толщина не превышает нескольких сотен метров, причем он так нежен и прозрачен, что сквозь него видны звезды. Нижний край занавеса довольно резко и отчетливо очерчен и часто подкрашен в красный или розоватый цвет, напоминающий кайму занавеса, верхний – постепенно теряется в высоте и это создает особенно эффектное впечатление глубины пространства.[7]

Различают четыре типа полярных сияний: однородная дуга, лучистая дуга, лучистая полоса, шквалами.

По яркости сияния разделяют на четыре класса, отличающиеся друг от друга на один порядок (то есть в 10 раз). К первому классу относятся сияния, еле заметные и приблизительно равные по яркости Млечному Пути, сияние же четвертого класса освещают Землю так ярко, как полная Луна.

Надо отметить, что возникшее сияние распространяется на запад со скоростью 1 км/сек. Верхние слои атмосферы в области вспышек сияний разогреваются и устремляются вверх. Во время сияний в атмосфере Земли возникают вихревые электрические токи, захватывающие большие области. Они возбуждают дополнительные неустойчивые магнитные поля, так называемые магнитные бури. Во время сияний атмосфера излучает рентгеновские лучи, которые являются результатом торможения электронов в атмосфере.[7]

Интенсивные вспышки сияния часто сопровождаются звуками, напоминающими шум, треск. Полярные сияния вызывают сильные изменения в ионосфере, что в свою очередь влияет на условия радиосвязи. В большинстве случаев радиосвязь значительно ухудшается. Возникают сильные помехи, а иногда полная потеря приема.[1]

Гало (от греч. «галос» — «круг», «диск») — белые или радужные световые дуги и окружности вокруг диска Солнца или Луны [Пр. №1] . Они возникают вследствие преломления или отражения света находящимися в атмосфере кристаллами льда или снега. При некоторых условиях атмосфера бывает насыщена мелкими кристаллами, многие грани которых образуют прямой угол с плоскостью, проходящей через Солнце, наблюдателя и эти кристаллы. Такие грани отражают поступающие лучи света с отклонением на 22°, образуя красноватое с внутренней стороны гало, но оно может состоять и из всех цветов спектра.[6]

Изредка ледяные кристаллы, составляющие облака, располагаются так, что отдельные участки гало светятся более ярко, образуя паргелии (от греч. «пара» — «возле» и «гелиос» — «солнце») — ложные солнца. Ложное солнце — оптическое природное явление. Возникает это явление в ясную погоду с появлением на небе тонких перистых облаков. Состоящие из большого количества мелких ледяных кристаллов (располагаются перистые облака на высоте более 6 км) они преломляют солнечные лучи и создают в атмосфере тот же эффект, что и зеркальная поверхность чистой воды или гладкого льда. Наблюдатель на земле видит, проходящий через солнце, обычно хорошо различимый, с расплывчатыми очертаниями белый круг, лежащий параллельно горизонту. Справа и слева от солнца на этом круге могут быть видны яркие пятна, напоминающие солнечный диск, или побочные солнца.[7]

Иногда в тихую погоду на закате или на восходе можно заметить по обе стороны от Солнца столбы света, как бы вздымающиеся к небу из-под Земли. Это лучи, отражённые от вертикально расположенных ледяных кристаллов, из которых образуются медленно опускающиеся перистые облака. Отдельные участки столбов бывают порой настолько яркими, что тоже создают ложные солнца. В сильный мороз такие столбы предвещают дальнейшее понижение температуры.[4]

Часто, взглянув на Луну, просвечивающую через перистые облака или прозрачную дымку, можно увидеть, что её диск окружён небольшими радужными кольцами. Эти кольца называют венцами . Они образуются вследствие дифракции света на мельчайших капельках воды. Чем крупнее капли, тем меньше диаметр венцов.[3]

Издавна люди подметили, что малые венцы предвещают дождь, а большие — улучшение погоды. А ещё в народе об этом явлении говорят «месяц в тереме».

Венцы видны и вокруг Солнца, но яркий свет дневного светила затрудняет их обнаружение.

Латинское gloria (ореол), дало имя еще одному удивительному атмосферному явлению – разноцветным кольцам вокруг тени наблюдающего, отбрасываемой на облако, обогащенное каплями воды. Глорию сравнивают с радугой в миниатюре [Пр. №1] . Угловой размер иллюзии колеблется от 5 до 20° и почти всегда выглядит как полный круг. Физики полагают, что глория образуется за счет дифракции света, отраженного каплями влаги. Чтобы увидеть глорию, нужен яркий источник света и облако, например, на вершине гор можно найти подходящие условия. Тень, отбрасываемая на облако, будет окружена разноцветными кольцами – глорией. Иллюзию можно наблюдать с борта самолета.[ 5]

На Востоке даже принято называть глорию «светом Будды». Тень наблюдателя всегда окружена цветным гало, неслучайно это толковалось как степень его просветления или же близости к божествам, в частности — Будде.[1]

Радуга – это красивое небесное явление – всегда привлекала внимание человека. В прежние времена, когда люди еще мало знали об окружающем мире, радугу считали «небесным знамением». Так, древние греки думали, что радуга — это улыбка богини Ириды.[1]

Радуга наблюдается в стороне, противоположной Солнцу, на фоне дождевых облаков или дождя[Пр. №1]. Разноцветная дуга обычно находится от наблюдателя на расстоянии 1-2 км, а иногда ее можно наблюдать на расстоянии 2-3 м на фоне водяных капель, образованных фонтанами или распылителями воды.

Центр радуги находится на продолжении прямой, соединяющей Солнце и глаз наблюдателя – на противосолнечной линии. Угол между направлением на главную радугу и противосолнечной линией составляет 41º — 42º

В момент восхода солнца противосолнечная точка находится на линии горизонта, и радуга имеет вид полуокружности. По мере поднятия Солнца противосолнечная точка опускается под горизонт и размер радуги уменьшается. Она представляет собой лишь часть окружности. [6]

Часто наблюдается побочная радуга, концентрическая с первой, с угловым радиусом около 52º и обратным расположением цветов.

Основная радуга образуется за счёт отражения света в каплях воды. А побочная радуга образуется в результате двукратного отражения света внутри каждой капли. В этом случае лучи света выходят из капли под другими углами, чем те, которые дают основную радугу, и цвета в побочной радуге располагаются в обратной последовательности.

При высоте Солнца 41º главная радуга перестает быть видимой и над горизонтом выступает лишь часть побочной радуги, а при высоте Солнца более 52º не видна и побочная радуга. Поэтому в средних экваториальных широтах в околополуденные часы это явление природы никогда не наблюдается.

У радуги различают семь основных цветов, плавно переходящих один в другой. Вид дуги, яркость цветов, ширина полос зависят от размеров капелек воды и их количества. Большие капли создают более узкую радугу, с резко выделяющимися цветами, малые – дугу расплывчатую, блеклую и даже белую. Вот почему яркая узкая радуга видна летом после грозового дождя, во время которого падают крупные капли.

Впервые теория радуги была дана в 1637 году Рене Декартом. Он объяснил радугу, как явление, связанное с отражением и преломлением света в дождевых каплях. Образование цветов и их последовательность были объяснены позже, после разгадки сложной природы белого света и его дисперсии в среде.[7]

Глава II. Эксперимент «Эффект радуги в домашних условиях»

Оптические природные явления, которые рассмотрены в главе 1 сопровождаются расщеплением видимого солнечного света на отдельные цвета. В ходе работы над проектом я решила получить радугу (спектр) в домашних условиях.

Цель опытов: показать, что можно самостоятельно, в домашних условиях расщепить видимый солнечный свет на отдельные цвета, воспроизведя эффект радуги.

Оборудование: таз, до краев наполненный водой; зеркальце, установленное в воде под углом 25°; источник света (солнце или настольная лампа).

Ход опыта : В солнечный день необходимо поставить около окна таз с водой и опустить в него зеркало.

Нужно повернуть зеркальце под таким углом, чтобы на него падал яркий солнечный свет. Зеркало нуждается в подставке, так как угол между ним и поверхностью воды должен составлять 25°. Если зеркальце «поймает» луч света, то в результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала на стене или на потолке возникнет радуга.

Этот опыт можно провести и вечером: тогда источником света выступит настольная лампа. Спектр получится в затемненном помещении[Пр. №2].

Оборудование: лист бумаги, хрустальный бокал.

Ход опыта. Необходимо поставьте хрустальный бокал на белый лист бумаги. Попробовать поймать бокалом солнечный свет. На листе бумаги появятся цветные полосы радуги.

Оборудование: тарелка с водой, лак для ногтей, «удочка» для пленки.

Ход опыта. Необходимо капнуть в воду каплю лака. На поверхности воды образуется тонкая пленка. Ее нужно аккуратно снять при помощи специального приспособления — «удочки». Пленка лака будет играть всеми цветами, напоминая крылья стрекозы. Луч белого света, попадая на тонкую пленку, частично отражается от нее, а частично проходит вглубь, отражаясь от ее внутренней поверхности.

Цель: Показать, что из цветных составляющих можно получить белый цвет.

Оборудование: картонный круг, на который наклеены семь цветов радуги, электродрель.

Ход опыта. Точно также как белый цвет разлагается на составляющие, можно из цветных составляющих получить белый цвет. Если пропустить через стеклянную призму семь цветных лучей каждый под определенным углом, то на выходе из нее получится луч белого цвета. Но самостоятельно проделать этот опыт трудно. Но есть другой способ. Необходимо взять круг, вырезанный из картона и наклеить на него семь цветов радуги или раскрасить его в эти цвета. Насадить круг на ось электродрели и начать быстро вращать, то вместо цветного круга появится белый. Это происходит из-за свойства человеческого зрения. Глаз не может на быстро вращающемся круге видеть все цвета в отдельности, и они сливаются для него в один белый цвет[Пр. №2].

Как известно, физика изучает физические явления. За этой обобщенной формулировкой скрывается все то, что существует на нашей планете, переходит из одного состояния в другое, меняется, появляется, исчезает и т.д.

Одно из интереснейших направлений физики изучает оптические явления. Некоторые из них видел каждый из нас, другие, более редкие, посчастливилось видеть не всем. Они чрезвычайно красивы и загадочны.

Во время работы над проектом я узнала, как описываются такие явления как северное сияние, гало, глория, радуга. Оптические явления в природе объясняются преломлением или отражением света, либо волновыми свойствами света .

Опытным путём я доказала, что эффект радуги можно получить в домашних условиях и в любое время года любоваться этим красивейшим природным явлением, которое всё ещё хранит много загадок.

В дальнейшем хочу продолжить исследования загадочные оптические природные явления: закат солнца, миражи, жемчужные облака, цветная луна, пояс Венеры и др. Наблюдать их — большое удовольствие для человека, а понимание их природы дает еще и счастье познания мира.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные материалы могут быть использованы при проведении недели физики в школе, а так же учителями начальных классов при проведении уроков и занятий по ознакомлению с окружающим миром.

Стон Земли: изучение явления с научной точки зрения

В предыдущий раз его слышали в Великобритании, в Бристоле, и долго разбирали в газетах. И вот он снова появился, прокатившись на этот раз уже по всей планете. В августе 2011 года, в 2012-м году и в начале 2013-го года его слышали в Бразилии, США, Канаде, России, Украине, Австралии, в Европе и в Азии.

Главная его особенность — он вызывает беспричинную панику у людей. Он — это, так называемый, «стон» или «гул» Земли. Что это — звуковая галлюцинация, движение тектонических плит, звук акустико-гравитационных волн, массовый психоз или просто газетная утка? Попытаемся разобраться.

Отовсюду слышим стоны

Даг Шафер, Онтарио (Канада):
— Эти звуки были очень интенсивными, казалось, что грохочет все. Как будто огромный океан.

Наталья и Марина Ерошенко, Ростов-на-Дону:
— Шум был такой необычный, что его даже нельзя ни с чем сравнить. Он был мощный и страшный. Прямо рев какой-то, как будто пролетает самолет прямо над домом.

Татьяна Мителёва, Москва:
— Он шел как бы из Земли, но был повсюду. И для меня это было немножко непонятно и страшно.

Илья Богомолов, Ростов-на-Дону:
— Он как будто был везде, вокруг. Такой низкий, достаточно пугающий, непохожий на все остальные звуки.

Роман и Геннадий Овчинниковы, Новокузнецк:
— Он разбудил меня ночью. Странный гул, проникающий даже сквозь закрытое окно. Создается ощущение паники беспричинной. И буквально даже не знаешь, что делать в этот момент. Реально стало страшно, думал, что уже надо собирать вещи, ребенка, документы — куда-то бежать. Непонятно, откуда он шел, ощущение было такое, будто этот звук обволакивает.

Это нарезка из многочисленных передач и интернет-роликов. Самая масштабная серия таких шумов прокатилась по планете с 9 по 12 января 2012 года. Эти четыре дня Земля, по словам корреспондентов новостей разных каналов, буквально грохотала. Любительские аудио- и видеозаписи были сделаны на всех континентах. СМИ уверяли: до сих пор этих звуков никто и никогда не слышал.

Это не совсем так. Вот уже многие годы жители городка Таос в штате Нью-Мексико на юго-западе США слышат доносящийся из пустыни низкочастотный гул. Феномен получил название «Таосский шум». Звук похож на движение тяжелой техники по магистрали, хотя никаких крупных дорог в районе маленького поселения нет.

Этот звук слышат только местные жители и крайне редко — приезжие.

Ученым, исследовавшим этот гул, так и не удалось найти его источник. Они лишь предположили, что причиной ему может оказаться крупная ЛЭП, проходящая поблизости с городом. Между тем, подобный шум известен давно, и называется он звуковой аномалией.

Это обобщенное название для ряда явлений, связанных с постоянным или периодичным низкочастотным гулом, различимым не для всех людей. Эти шумы фиксируют во всех точках земного шара. В некоторых случаях источник звука установили. Например, шум на Гавайях, слышимый за десятки километров, был следствием вулканической деятельности.

Обычно шумы описываются свидетелями, как холостой звук от работающего дизельного двигателя. Их, как правило, невозможно записать при помощи микрофона, а главное — нельзя точно установить источник.

Однако были случаи, когда звук слышала не только какая-то определенная часть людей. Пример тому — «Бристольский гул», который якобы слышали в Великобритании в 1970-х.

«Звуки апокалипсиса» или «скрип Земли» — так названа звуковая аномалия, которую замечали в разных уголках планеты в последние два года. В отличие от других подобных явлений, гул был слышен большинству людей, и его прекрасно записывала аппаратура.

Стоит ли говорить, что даже самые недоверчивые заговорили о пресловутом конце света. Дело в том, что разные верования говорят одно и то же: об апокалипсисе людей известит некий звук. Иудеи верят, что это будет , а труба шофар, от звуков которого пал когда-то Иерихон. Многие тут же стали экспериментировать с аудиозаписями «стона» Земли и, конечно, пришли к выводу, что это звук иерихонских труб.

В германо-скандинавской мифологии о начале скандинавского конца света с веселым названием Рагнарёк объявит золотой рог Гьяллархорн. Скрип планеты, безусловно, напоминает и его. В Киеве, где Земля тоже «кричала», заговорили об «архангельских трубах», предвещающих Тот Самый День.

На самом деле, «шум Земли» известен очень давно. Упоминания о неком «трубном гласе» есть и в Библии, и в Коране. Древние греки объясняли подземные стоны тем, что в ее недрах заключены сторукие великаны, низвергнутые богами в лоно Земли. Если верить мифологии, мучились не только они — от них «стонала» и мать-Земля.

Самая распространенная. Некоторые геологи, например, связывают загадочный гул в Новокузнецке с разработкой угля на Кузбассе. Энергия взрывов породы якобы накапливается в Земле, и провоцирует либо техногенные землетрясения, либо — загадочные шумы.

Подобную версию разделяют и ученые из новосибирского Академгородка. В 1982 году, когда в городок приехали американцы, один из профессоров-геологов Алексей Дмитриев будто бы предупреждал их, что вскоре Америку ожидают серьезные катаклизмы, имея ввиду землетрясения техногенного характера и шумы. Американцы тогда ему не поверили, но вот в 1984 году по всему Восточному побережью США пронеслись геофизические гулы и небольшие землетрясения.

Алексей Дмитриев утверждает, что предсказать их было несложно, так как вдоль Восточного атлантического побережья США протянуто более десятка линий энергоемких высоковольтных электропередач. Частота передаваемого тока в системе энергообеспечения США составляет 60 Гц. А поскольку она соответствует частоте естественных литосферных токов — произошло «замыкание».

У техногенной версии всего два недостатка. Если причиной шума был «производственный» фактор, то как объяснить, что звук был слышен в разных уголках планеты практически одновременно?

Второй недостаток — если верить, опять же, все тем же очевидцам, то ЛЭП, ТЭЦ, заводы, стройки и прочие технические объекты далеко не всегда находились поблизости от того места, где был слышен «стон».

У Артура Конан Дойла есть повесть под названием «Когда Земля вскрикнула». Герой истории профессор Челленджер решает узнать, «живая» ли Земля. Для этого он сверлит в ней гигантскую дыру. И вот когда бур очень глубоко внедрился в земные пласты, планета. вскрикнула.

В этом повествовании фантастичен только финал. В остальном ученые-геофизики с писателем солидарны — Земля, действительно, «живая», и она и вправду «кричит».

В недрах нашей планеты постоянно происходит конвекция, движение потоков магмы и смещение литосферных плит. Это и приводит к тому, что Земля шумит. И записывать ее «голоса» ученые научились давно. Для этого они приезжают на скважины, пробуренные в технических или научных целях, и опускают в них сверхчувствительные микрофоны. Обычное человеческое ухо расслышать этот звук в большинстве случаев не в состоянии.

Но бывают и исключения. Они могут произойти, например, во время землетрясения, непосредственно перед толчками. Впрочем, это неудивительно: во время землетрясений двигаются литосферные плиты, поэтому процесс, конечно, может сопровождаться сильным шумом.

Замечено, что перед крупным землетрясением уровень земного гула резко повышается. Земля как будто предупреждает о предстоящем землетрясении и дает людям возможность заранее оценить его силу и локализовать эпицентр.

На самом деле, в глубине Земли землетрясения не прекращаются никогда. Но задолго предсказать, какое из них «вырвется» на поверхность, практически невозможно. Главному научному сотруднику Института физики Земли имени Шмидта РАН Алексею Любушину это однажды удалось. Крупное землетрясение в Тохоку (Япония), которое произошло в 2011 году и унесло жизни как минимум 16 000 человек, он предсказал аж за три года.

То, что земные шумы под Японией стали синхронизироваться (согласно гипотезе ученого, это — первый признак надвигающегося мощного землетрясения), Любушин заметил еще в 2008 году и опубликовал на эту тему несколько предупреждений.

Японцы не поверили. Самое неприятное то, что и после катастрофы синхронизация низкочастотных шумов сохранилась. Алексей Любушин считает, что Японию ждет еще одно землетрясение, не менее сокрушительное, причем, эпицентр его должен находиться недалеко от столицы страны — Токио.

Именно поэтому шумы Земли можно и нужно изучать. С их помощью планета не только сообщает о землетрясениях, но и помогает, например, искать нефть и другие полезные ископаемые.

Но, увы, не все «крики» Земли можно объяснить надвигающимися землетрясениями. Ведь там, где их якобы слышали в последние два года, никаких сейсмических событий не было и быть не могло — часто это были районы, где их не бывает в принципе.

Некоторые ученые предполагают, что скрип планеты связан с погодой: с туманом, сыростью и дождем. При таянии льда рвется часть водородных связей между молекулами воды. Каждый такой разрыв высвобождает энергию и может породить слабый звуковой щелчок. Поэтому, согласно гипотезе этих ученых, если шум слышен во время тумана или когда на небе тучи — это и есть «песня воды», которая может сопровождаться гулом. Конечно, одна снежинка создает лишь незначительный шум, но при таянии больших количеств льда звук слышат все.

К сожалению, версия не дает ответа на вопрос, почему шумы слышатся летом, в ясную погоду.

Версия гелиоцентрическая и другие

Ее придерживается профессор, доктор геолого-минералогических наук, председатель правления Международного комитета по глобальным изменениям геологической и окружающей среды, президент Глобальной сети по прогнозированию землетрясений (GNFE) Эльчин Халилов. Он изучил аудиозаписи земного шума, сделанные в разных точках планеты, и обнаружил, что все они удивительно похожи. Из этого он заключил, что шумы — следствие катаклизмов на Солнце.

Когда потоки солнечной энергии после очередного выброса несутся к Земле и врезаются в магнитосферу, это приводит к возникновению особых акустических волн, которые затем устремляются к поверхности Земли. Эти волны можно услышать только с помощью специальных приборов. Однако некоторые люди тоже способны слышать их в случае, если звук накладывается на низкочастотный городской шум. Низкочастотная волна изменяет спектр городского шума, и тогда человек может услышать подобный зловещий «стон».

На аудиозаписях слышно, что гул, действительно, похож на обычный городской шум — подъемного крана, самолета, строительной техники — но многократно усиленный. То, что этот звук нередко вызывает у очевидцев ощущение паники, Эльчин Халилов объясняет его низкочастотностью. Известно, что низкие частоты, хотя и не различаются ухом, плохо влияют на психику человека. Пример тому — знаменитые исследования французского профессора Гавро, который точно установил, при воздействии каких частот инфразвука у человека начинается разрыв барабанных перепонок, кровоизлияние в мозг, а при каких-то — даже и смерть.

Негативное влияние инфразвука на психику не так давно продемонстрировали доктор Ричард Лорд и профессор психологии Ричард Уайзман, организовав в соборе Ливерпуля необычный концерт органной музыки. В две из четырех композиций были добавлены звуки 7-метрового органа, специально сконструированного для эксперимента. Особенность гигантского инструмента в том, что звуки, которые он издает, имеют частоту ниже 20 кГц, поэтому человеческое ухо просто неспособно их услышать.

Таким образом, добровольцы, слушавшие концерт, даже не знали, когда именно орган начинал играть. Ученым удалось установить, что среди негативных ощущений, которые появлялись у людей во время игры органа, были страх, упадок сил и настроения, печаль. У многих по коже бегали мурашки.

В 1960-е годы прошлого века на фоне всеобщего подъема экономики, науки и культуры в нашей стране советские ученые задумали грандиозный проект — бурение скважины невиданной доселе глубины — 15 км. Этим проектом должна была ознаменоваться очередная «психологическая» победа над США. Победа же науки была в том, чтобы больше узнать о строении Земли.

Американцы тоже задумывались о возможности пробурить такую сверхглубокую скважину, но, взвесив все «за» и «против», решили, что проще слетать на Луну. Но русские, как водится, не сдавались.

И вот на Кольском полуострове появилась скважина глубиной чуть более 12 км. Заявленного уровня советские ученые не достигли, но побили мировой рекорд и попали в Книгу рекордов Гинесса. Эти испытания в буквальном и переносном смысле «подорвали» все теории о строении Земли, существовавшие до тех пор. Выяснилось, например, что вода есть даже в самых глубоких слоях нашей планеты, а температура на большой глубине оказалась вовсе не такой высокой, как считалось ранее. Про Кольскую скважину ходит много баек. Одна из них говорит, будто однажды геофизики опустили туда микрофон и явственно услышали человеческие крики, подтвердив, что ад действительно существует.

Давно известно и то, что инфразвук неотъемлемо сопровождает многие природные явления: ураганы, цунами, порывы ветра, шум волн, извержения вулканов, грозовые раскаты, резкие перепады давления и т. д. Плохое самочувствие во время колебаний атмосферного давления связано, в том числе, и с инфразвуком, который образуется в атмосфере.

По одной из версий, загадочный гул связан со сменой магнитных полюсов, которая происходит сейчас на нашей планете.

А психолог из Чикагского университета Нил Джонсон считает, что шум Земли связан с психологическими особенностями тех людей, которые его слышат.

Исследователи из Earthscope USArray обнаружили серию инфразвуковых шумов, возникающих при столкновении двух океанских волн. Возникающий звук от таких столкновений, в принципе, может распространяться по всему земному шару, так что причиной гула может быть не земля, а вода.

Существует и версия, что «звуки апокалипсиса» — всего лишь массовая мистификация, крупномасштабная газетная утка, использующая поддельные видеоролики для раскрутки таких фильмов, как «Красный штат» или «Инопланетное вторжение: Битва за Лос-Анджелес 2». Премьеры этих кинолент прошли в 2011 году, практически сразу после того, как земляне услышали «крик планеты». Впрочем, известна и человеческая способность выдавать желаемое за действительное, и черта многих СМИ — это желаемое выдавать за сенсацию.

Такое количество гипотез ставит в тупик человека, который хочет найти звуку планеты единственно верное объяснение. По крайней мере, пока. Возможно, стон Земли это действительно явление многофакторное, так или иначе связанное с каждой из этих версий.