Наука

Земная атмосфера - источник поразительных и удивительных явлений. В древние времена атмосферные феномены считали проявлением божьей воли, сегодня кто-то принимает их за инопланетных пришельцев . В наши дни ученые раскрыли многие тайны природы, в том числе и оптических явлений.

В этой статье мы расскажем вам об удивительных природных феноменах, некоторые из них очень красивы, другие - смертельно опасны, но все они являются неотъемлемой частью нашей планеты.

Атмосферные явления

1. Лунная радуга

Лунная радуга, также известная под названием ночная радуга - явление, порожденное Луной. Всегда находится на противоположной стороне неба от Луны. Для появления лунной радуги, небо должно быть темным и дождь должен идти на противоположной от луны стороне (кроме тех радуг, которые вызваны водопадом). Лучше всего такую радугу видно при фазе Луны близкой к полнолунию. Лунная радуга бледнее и тоньше обычной солнечной. Но и явление это более редкое.

2. Кольцо Бишопа

Кольцо Бишопа - коричнево-красный круг вокруг Солнца, возникающий во время и после извержения вулканов. Свет преломляется на вулканических газах и пыли. Небо внутри кольца становится светлым с голубым оттенком. Этот атмосферный феномен был открыт Эдвардом Бишопом в 1883 году, после знаменитого извержения вулкана Кракатау.

3. Гало

Гало - оптический феномен, светящиеся кольцо вокруг источника света, обычно Солнца и Луны. Существуют множество типов гало и вызваны они преимущественно ледяными кристаллами в перистых облаках на высоте 5-10 км в верхних слоях атмосферы. Иногда свет сквозь них преломляется настолько странно, что возникают так называемые ложные солнца, в древности, считавшиеся дурным предзнаменованием.

4. Пояс Венеры

Пояс Венеры - атмосферное оптическое явление. Выглядит как полоса от розового до оранжевого цвета между темным ночным небом внизу и голубым вверху. Появляется перед восходом или после заката и проходит параллельно горизонту в противоположной стороне от Солнца.

5. Серебристые облака

Серебристые облака - это самые высокие облака в атмосфере и редкое природное явление. Образуются они на высоте 70-95 км. Наблюдать серебристые облака можно лишь в летние месяцы. В северном полушарии в июне-июле, в южном полушарии в конце декабря - начале января. Время появление таких облаков - вечерние и предвечерние сумерки.

6. Северное сияние

Северное сияние, полярное сияние (Aurora Borealis) - внезапное появление цветных огней в ночном небе, обычно зеленых. Вызвано взаимодействием заряженных частиц, прилетающих из космоса и вступающих во взаимодействие с атомами и молекулами воздуха в верхних слоях земной атмосферы. Полярное сияние наблюдается преимущественно в высоких широтах обоих полушарий в овальных зонах - поясах, окружающих магнитные пояса Земли.

7. Цветная Луна

Сама по себе Луна не излучает свет. То, что мы видим, является лишь отражением солнечных лучей от ее поверхности. Из-за изменения состава атмосферы, Луна меняет привычный нам цвет на красный, оранжевый, зеленый или голубой. Самый редкий цвет Луны - синий. Обычно он возникает из-за пепла в атмосфере.

8. Облака Мамматус

Облака Мамматус - одна из разновидностей кучевых облаков, имеющих ячеистую структуру. Встречаются редко, преимущественно в тропических широтах, и связаны с образованием тропических циклонов. Мамматусы расположены под основным кластером мощных кучевых облаков. Цвет их обычно серо-голубой, но из-за попадания прямых лучей Солнца или подсветки других облаков могут казаться золотистыми или красноватыми.

9. Огненная радуга

Огненная радуга - один из видов гало, представляющий собой появление горизонтальной радуги, на фоне легких, высоко расположенных облаков. Этот редкий погодный феномен образуется, когда свет, проходя через перистые облака, преломляется через плоские кристаллы льда. Лучи входят через вертикальную боковую стенку шестиугольного кристалла, выходя из нижней горизонтальной стороны. Редкость феномена объясняется тем, что кристаллы льда в облаке должны быть ориентированы горизонтально для преломления солнечных лучей.

10. Алмазная пыль

Алмазная пыль - это твердые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в воздухе, образующиеся в морозную погоду. Алмазная пыль обычно образуется при ясном или почти ясном небе и напоминает туман. Однако в отличии от тумана, состоит не из капель воды, а из кристаллов льда и в редких случаях незначительно снижает видимость. Наиболее часто это явление можно наблюдать в Арктике и Антарктике, но может быть в любом месте при температуре воздуха -10, -15.

11. Зодиакальный свет

Зодиакальный свет - слабое свечение неба, видимое в тропиках в любое время года, простирающиеся вдоль эклиптики, т.е. в области Зодиака. Это результат рассеивания солнечного света в скоплениях пыли в области вращения Земли вокруг Солнца. Его можно наблюдать либо вечером над западной частью горизонта, либо под утро над восточной. Оно имеет вид конуса, сужающегося с удалением от горизонта, постепенно теряющего яркость и переходящего в зодиакальную полосу.

12. Солнечные столбы

Иногда во время заката или восхода можно увидеть вертикальную полосу света, тянущуюся от солнца. Солнечные столбы образуются в результате отражения солнечных лучей от плоских кристаллов льда в атмосфере Земли. Обычно столбы образуются благодаря солнцу, однако источником света может стать Луна и искусственные источники освещения.

Опасные природные явления

13. Огненный смерч

Огненный смерч или торнадо - редкое природное явление. Для его образования необходимо несколько крупных пожаров, а также сильный ветер. Далее, эти несколько пожаров объединяются и получается огромный костер. Скорость вращения воздуха внутри торнадо свыше 400 км/ч, а температура доходит до 1000 градусов Цельсия. Главная опасность такого пожара заключается в том, что он не прекратится пока не сожжет все на своём пути.

14. Мираж

Мираж - это природное явление, в результате которого появляются мнимые изображения различных предметов. Происходит это из-за преломления потоков света на границе между резко различными по плотности и температуре слоями воздуха. Миражи делятся на верхние - видимые над объектом, нижние - видимые под объектом, и боковые.

Редко встречающиеся сложное оптическое явление, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдаленные объекты видны многократно и с разнообразными искажениями называется Фата Моргана. Часто жертвами миражей оказываются путники в пустыне Эль-эр-Рави. Перед людьми, в близи, предстают оазисы, до которых в действительности 700 км.

Погода может быть хорошей или плохой, однако ее аномалии зачаровывают нас всегда. Мы выбрали самые необычные природные явления, которые случаются по всему земному шару и наблюдаются крайне редко.

(Всего 19 фото и видео)

Брайникл (палец смерти)

Мы привыкли видеть сосульки, свисающие с крыш. Однако в Арктике есть особые сосульки, которые висят под водой и несут смертельную опасность для обитателей океанского дна. Это явление было обнаружено почти 30 лет назад, однако заснять процесс его рождения удалось только в 2011 году команде канала BBC.
Образование этой незаурядной сосульки легко объясняется наукой. Соленая морская вода замерзает несколько иначе и превращается не в ледяную твердь, а во что-то похожее на пористую мокрую мочалку. Айсберги буквально пронизаны небольшими каналами, заполненными соленой водой.

В северных широтах температура воздуха на поверхности может быть –20 градусов по Цельсию, температура же воды значительно выше - около –2 градусов. Тепло от океанической воды поднимается вверх и подтапливает айсберг, образуя новый лед. Соль из этого льда концентрируется в насыщенный солевой раствор и выходит через мелкие каналы в океан. Плотность рассола выше, а температура ниже, поэтому он устремляется ко дну непрерывным потоком и замораживает вокруг себя морскую воду. За несколько часов поток покрывается тонкой ледяной коркой, внешне напоминающей сталактит.

Достигнув дна, «палец смерти» не останавливается, а продолжает распространяться по дну. За 15 минут такая структура способна уничтожить все неспешные живые организмы на площади в несколько метров. Именно за это роковую сосульку и назвали «ледяным пальцем смерти».

Трубчатые облака

Существует большое количество облаков, которые имеют особенную форму и особые причины возникновения. Странными и необычными выглядят вымяобразные, или трубчатые, облака. Они похожи то ли на срезы труб, то ли на множество подвешенных шаров, оттенок которых меняется от белого к иссиня-серому. Цвет зависит от толщины облака.

Как же они получаются? Обычно у облаков плоское основание. Теплый влажный воздух остывает и конденсируется в капельки воды. Это происходит при определенной температуре, а ее понижение в атмосфере связано с высотой над уровнем моря. Капли растут и формируют непрозрачное облако.

Однако при особых условиях (влажный воздух вверху и сухой внизу) в атмосфере начинают формироваться облачные карманы, заполненные бoльшими капельками воды или даже кристалликами льда, которые под своей тяжестью буквально проваливаются в чистый воздух. Такое поведение облаков связано с турбулентным движением воздушных масс. А турбулентное движение воздуха свидетельствует о соседстве мощного грозового фронта.

Как и любые рельефные поверхности, трубчатые облака особенно эффектны при режимном освещении, в часы заката или рассвета. В основном они наблюдаются в тропиках, но появляются и в более северных широтах.

Туманная радуга

Туманная радуга - это еще одно оптическое явление в атмосфере, похожее на хорошо известную всем радугу. Явление представляет собой широкую блестящую белую дугу. Однако этот вид радуги окрашен нейтрально, и увидеть его можно не во время дождя, а во время тумана.

Для возникновения туманной радуги требуются строгие условия. Капельки воды, из которой образован туман, должны иметь определенный размер - около 0,02 мм. Однако из-за дифракции света расщепленный спектр смешивается и получается равномерный белый цвет.

По причине краевых эффектов внутренний радиус радуги может быть окрашен в фиолетовый цвет, внешний же имеет оранжевый оттенок.

Молнии Кататумбо

Молнии - природное явление, которое возникает на северо-западе Венесуэлы, где одноименная река впадает в озеро Маракайбо. Над местом впадения наблюдается регулярная грозовая активность: молнии в облаках есть почти 200 дней в году, непрерывные грозовые сессии длятся около 10 часов.

Именно тут теплые и влажные воздушные массы с Карибского моря встречаются с холодным воздухом, который спускается с Анд, в результате чего образуются завихрения. Разлагающаяся органика многочисленных болот выделяет в атмосферу газ метан. Он улучшает электрическую проводимость в облаке, вследствие чего возникает молния.

Долгое время данное место служило ориентиром для мореплавателей - его видно с расстояния больше 400 км. Правительство Венесуэлы хочет сделать уникальную локацию памятником всемирного наследия ЮНЕСКО. Считается, что это самый крупный природный генератор озона.

Лунная радуга

Это явление гораздо проще увидеть в фэнтезийном квесте, чем наяву. Требуется множество факторов: полная Луна должна находиться невысоко, небо при этом должно быть темным, а напротив светила должен располагаться мощный водопад или идти дождь.

И все равно лунную радугу вы увидите полностью белой. Дело в том, что даже при самых лучших условиях ее яркость крайне мала и физиология человека позволяет увидеть только белую радугу.

Тут на помощь может прийти современная камера, которая снимает на длинной выдержке. Экспозиция в 15-30 секунд позволит сенсору собрать достаточно света, и радугу можно будет рассмотреть уже цветной, но только на фотографии.

Глория - еще одно явление, связанное с дифракцией света в капельках облака или тумана. Этот феномен погоды можно обнаружить лишь тогда, когда источник света находится за спиной, а отраженный от облака свет возвращается прямо к наблюдателю. Глорию можно наблюдать в горах как собственный силуэт или же во время перелета как тень самолета на облаке.

Радужное гало вокруг собственной тени трактовалось буддистами как степень просветления человека. Кажущаяся огромной и живой тень тревожила немцев, поднявшихся в горы.

Прибрежное капучино

Море может превратиться в пену в любой части планеты, однако чаще всего это происходит в южном полушарии. За несколько минут все побережье, дома и шезлонги исчезают во внезапно появившейся пене, которая медленно растворяется на песке.

Для появления пены в морской воде должно быть большое скопление водорослей, соли и некоторых отходов. Эти составляющие выступают как поверхностно-активные вещества (вроде шампуня в вашей ванной) и снижают поверхностное натяжение на границе раздела воды и воздуха. Ну а сильным течениям и ветру ничего не стоит взбить все ингредиенты в обильную пену и вынести ее навстречу ошарашенным купающимся.

Пока пенообразование бывает лишь изредка. А вот с дальнейшим загрязнением океана оно может приобрести постоянный характер.

Спрайты, эльфы и «синие струи»

Кроме молний, которые мы видим с Земли, над грозовыми облаками происходят мощнейшие вспышки, направленные в космос. Они подразделяются на красные спрайты, «синие струи» и эльфы. Форма и цвет вспышек зависят от высоты, на которой они происходят.

В отличие от молний, эти вспышки характеризуются ярко выраженным синим или красным цветом и покрывают расстояния до 100 км в длину и в диаметре. Это делает их элементом космической погоды, так как в данных областях зарождаются северные сияния и летают метеоры.

Явление это слабо изучено по одной причине: с Земли можно наблюдать вспышки лишь на небольшой высоте. Сейчас ведется их изучение с МКС. По некоторым сведениям, сильные выбросы электричества могут «выгонять» озон из защитного слоя.

Водяной смерч

Водяные смерчи выглядят как небольшие торнадо из воды и, как правило, они возникают под облаком над водной поверхностью. Хотя со стороны может показаться, что из воды буквально высасывается жидкость, смерч расположен над поверхностью и состоит из капель воды, образовавшихся при конденсации.

Изредка случаются сильные водяные смерчи, но в большинстве своем они слабые и вызваны столкновением атмосферной динамики, что формирует вихрь.

Огненный смерч

Этот природный феномен появляется крайне редко и при определенных условиях окружающей среды (температура, воздушные потоки). Он возникает, когда столб горячего, восходящего воздуха взаимодействует с огнем на земле или становится его причиной. Представляет собой вертикальный водоворот огня в воздухе.

Утренняя глория

Утренняя глория - редкое метеорологическое явление, «грозовой воротник», который формируется на границе наступающего холодного фронта. Нисходящий поток воздуха вынуждает теплый влажный воздух подниматься и охлаждаться - в результате он остывает ниже точки росы и превращается в облако.

Это происходит по всей протяженности фронта: облако получается длиной до 1000 км и к тому же вращается вокруг продольной оси. Скорость перекатывания облака может достигать 60 км/ч, что предвещает шквальный ветер и плохую погоду в направлении движения «воротника».

По характеру происхождения утреннюю глорию можно считать торнадо, который лежит на боку. Она регулярно появляется осенью на севере Австралии, изредка в других частях света.

Вулканические молнии

Вулканическая активность обеспечивает очень «питательную» среду для впечатляющих разрядов, причем несколькими способами. Невероятное количество выбрасываемой вулканической пыли и газа создает плотный поток заряженных частиц.

Это вызывает электростатическую ионизацию и, как следствие, очень мощные и очень частые молнии, которые стараются нейтрализовать заряд. Наблюдается два типа таких молний: 1) бьющие из кратера и связанные с электрическими процессами в магме, 2) происходящие в облаках и связанные с трением вулканического пепла.

Впрочем, процессы грозообразования у вулканов очень сложные и зависят от множества факторов: температуры, высоты извержения, дисперсности пыли и ее состава. Из-за большого числа твердых частиц вулканического пепла такие грозы также называют грязными.

Оптические явления в природе

Явления, связанные с преломлением света.

Миражи.

В неоднородной среде свет распространяется непрямолинейно. Если мы представим себе среду, в которой показатель преломления изменяется снизу вверх, и мысленно разобьем ее на тонкие горизонтальные слои, то, рассматривая условия преломления света при переходе от слоя к слою, заметим, что в такой среде луч света должен постепенно изменять свое направления.

Такое искривление световой луч претерпевает в атмосфере, в которой по тем или иным причинам, главным образом благодаря неравномерному нагреванию ее, показатель преломления воздуха изменяется с высотой.

Воздух обычно нагревается от почвы, поглощающей энергию солнечных лучей. Поэтому температура воздуха понижается с высотой. Известно также, что с высотой понижается и плотность воздуха. Установлено, что с увеличением высоты, показатель преломления уменьшается, поэтому лучи, идущие сквозь атмосферу искривляются, пригибаясь к Земле. Это явление получило название нормальной атмосферной рефракции. Вследствие рефракции небесные светила кажутся нам несколько «приподнятыми» (выше своей истинной высоты) над горизонтом.


Миражи делят на три класса.
К первому классу относят наиболее распространенные и простые по своему происхождению, так называемые озерные (или нижние) миражи, вызывающие столько надежд и разочарований у путников пустынь.

Объяснение этого явления простое. Нижние слои воздуха, разогретые от почвы, не успели еще подняться вверх; их показатель преломления света меньше, чем верхних. Поэтому лучи света, исходящие от предметов, изгибаясь в воздухе, попадают в глаз снизу.

Чтобы увидеть мираж, нет надобности ехать в Африку. Его можно наблюдать и в жаркий тихий летний день и у нас над разогретой поверхностью асфальтового шоссе.

Миражи второго класса называют верхними или миражами дальнего видения.

Они появляются в том случае, если верхние слои атмосферы окажутся по каким-либо причинам, например, при попадании туда нагретого воздуха, особенно разреженными. Тогда лучи, исходящие от земных предметов, искривляются сильнее и достигают земной поверхности, идя под большим углом к горизонту. Глаз же наблюдателя проецирует их в том направлении, по которому они входят в него.

Видимо в том, что большое количество миражей дальнего видения наблюдается на побережье Средиземного моря, повинна пустыня Сахара. Горячие массы воздуха поднимаются над ней, затем уносятся на север и создают благоприятные условия для возникновения миражей.

Верхние миражи наблюдаются и в северных странах, когда дуют теплые южные ветры. Верхние слои атмосферы оказываются нагретыми, а нижние – охлажденными из-за наличия больших масс тающих льдов и снегов.

Миражи третьего класса – сверхдальнего видения – трудно объяснить. Однако, высказывались предположения об образовании в атмосфере гигантских воздушных линз, о создании вторичного миража, то есть миража от миража. Возможно, что здесь играет роль ионосфера, отражающая не только радиоволны, но и световые волны.

Явления, связанные с дисперсией света

Радуга – это красивое небесное явление – всегда привлекала внимание человека. В прежние времена, когда люди еще очень мало знали об окружающем их мире, радугу считали «небесным знамением». Так, древние греки думали, сто радуга – это улыбка богини Ириды. Радуга наблюдается в стороне, противоположной Солнцу, на фоне дождевых облаков или дождя. Разноцветная дуга обычно находится от наблюдателя Ра расстоянии 1-2 км., иногда ее можно наблюдать на расстоянии 2-3 м. на фоне водяных капель, образованных фонтанами или распылителями воды

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 радугу более узкую, 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 Р. 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. Дифракционная теория радуги разработана Эри и Пертнером.

Явления, связанные с интерференцией света

Белые световые окружности вокруг Солнца или Луны, которые возникают в результате преломления или отражения света находящимися в атмосфере кристаллами льда или снега, называются гало. В атмосфере присутствуют небольшие кристаллы воды, и когда их грани образуют прямой угол с плоскостью, проходящей через Солнце, того, кто наблюдает эффект, и кристаллы, на небе становится виден характерный белый ореол, окружающий Солнце. Так грани отражают лучи света с отклонением на 22°, образуя гало. В холодное время года гало, образованные кристаллами льда и снега на поверхности земли, отражают солнечный свет и рассеивают его в разных направлениях, образуя эффект под названием "бриллиантовая пыль".

Наиболее известным примером большого гало является знаменитое, часто повторяющееся «Брокенское видение». Например, человек, стоящий на холме или горе, за спиной которого восходит или заходит солнце, обнаруживает, что его тень, упавшая на облака, становится неправдоподобно огромной. Это происходит из-за того, что мельчайшие капли тумана особым образом преломляют и отражают солнечный свет. Свое название явление получило по имени вершины Броккен в Германии, на которой, из-за частых туманов, можно регулярно наблюдать этот эффект.

Паргелии.

"Паргелий" в переводе с греческого – "ложное солнце". Это одна из форм гало (см. пункт 6): на небе наблюдается одно или несколько дополнительных изображений Солнца, расположенных на той же высоте над горизонтом, что и настоящее Солнце. Миллионы кристаллов льда с вертикальной поверхностью, отражающие Солнце, и образуют это красивейшее явление.

Паргелии можно наблюдать в тихую погоду при низком положении Солнца, когда значительное количество призм располагается в воздухе так, что их главные оси вертикальны, и призмы медленно опускаются как маленькие парашютики. В этом случае наиболее яркий преломленный свет поступает в глаз под углом 220 с граней, расположенных вертикально, и создает вертикальные столбы по обе стороны от Солнца по горизонту. Эти столбы могут быть в некоторых местах особо яркими, создавая впечатление ложного Солнца.

Полярные сияния.

Одним из красивейших оптических явлений природы является полярное сияние. Невозможно передать словами красоту полярных сияний, переливающихся, мерцающих, пламенеющих на фоне темного ночного неба в полярных широтах.

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. Однако многие ленты исчезают, не успев разбиться на пятна. Ленты как бы висят в темном пространстве неба, напоминая гигантский занавес или драпировку, протянувшуюся обычно с востока на запад на тысячи километров. Высота занавеса составляет несколько сотен километров, толщина не превышает несколько сотен метров, причем он так нежен и прозрачен, что сквозь него видны звезды. Нижний край занавеса довольно отчетливо и резко 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.

Различают четыре типа полярных сияний:

1. Однородная дуга – светящаяся полоса имеет наиболее простую, спокойную форму. Она более ярка снизу и постепенно исчезает кверху на фоне свечения неба;

2.Лучистая дуга – лента становится несколько более активной и подвижной, она образует мелкие складки и струйки;

3.Лучистая полоса – с ростом активности более крупные складки накладываются на мелкие;

4.При повышении активности складки или петли расширяются до огромных размеров (до сотни километров), нижний край ленты сияет розовым светом. Когда активность спадает, складки исчезают и лента возвращается к однородной форме. Это наводит на мысль, что однородная структура являе6тся основной формой полярного сияния, а складки связаны с возрастанием активности.

Часто возникают сияния иного вида. Они захватывают весь полярный район и оказываются очень интенсивными. Происходят они во время увеличения солнечной активности. Эти сияния представляются в виде беловато-зеленого свечения всей полярной шапки. Такие сияния называются шквалами.

Заключение

Когда-то миражи «Летучий голландец» и «Фата Моргана» наводили ужас на моряков. В ночь на 27 марта 1898 года, среди Тихого океана экипаж судна «Матадор» был напуган видением, когда в штиль в полночь увидел в 2милях (3,2 км) судно, которое боролось с сильным штормом. Все эти события на самом деле происходили на расстоянии 1700км.

Сегодня все, кто знает законы физики, а точнее ее раздела оптика, могут объяснить все эти загадочные явления.

В своей работе я не описала все оптические явления природы. Их очень много. Мы любуемся голубым цветом неба, румяной зарей, пылающим закатом - эти явления объясняются поглощением и рассеянием солнечного света. Работая с дополнительной литературой, я убедилась, что на вопросы, которые возникают при наблюдениях за окружающим нас миром, можно всегда найти ответы. Правда, надо знать, основы естественных наук.

ВЫВОД: Оптические явления в природе объясняются преломлением или отражением света, либо волновыми свойствами света- дисперсией, интерференцией, дифракцией, поляризацией, либо квантовыми свойствами света. Мир загадочен, но познаваем.

· Гроза – атмосферное явление, связанное с развитием мощных кучево-дождевых облаков, сопровождающееся многократными электрическими разрядами между облаками и земной поверхностью, звуковыми явлениями, сильными осадками, нередко с градом. Часто при грозе наблюдается усиление ветра до шквала, а иногда может появиться и смерч. Грозы зарождаются в мощных кучевых облаках на высоте 7–15 км, где наблюдаются температуры ниже – 15–20 0 С. Потенциальная энергия такого облака равна энергии взрыва мегатонной термоядерной бомбы. Электрические заряды грозового облака, питающие молнии, равны 10–100 Кл и разнесены на расстояния от 1 до 10 км, а электрические токи, создающие эти заряды, достигают 10–100 А.

· Молнии представляют собой гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающийся громом. Чаще молния возникает в кучевых дождевых облаках, но иногда в слоисто-дождевых облаках и смерчах. Они могут проходить в самих облаках, ударять в землю, а иногда (один случай из 100) может проходить разряд от земли к облаку. Большинство молний линейные, но наблюдаются и шаровые. Молния характеризуется токами в десятки тысяч ампер, скоростью 10 м/с, температурой более 25000 0 С и длительностью от десятых до сотых долей секунды.

· Шаровая молния , образующаяся нередко вслед за ударом линейной молнии, обладает большой удельной энергией. Длительность существо­вания шаровой молнии составляет от нескольких секунд до минут, а ее исчезно­вение может сопровождаться взрывом, разрушая стены, дымоходы при попадании в дома. Шаровая молния может проникнуть в помещение не только через открытое окно, форточку, но и через ничтожную щель или пробить стекло.

Молнии могут быть причиной тяжелых поражений и гибели людей, животных, пожаров, разрушений. Чаще прямым ударам молнии подвергаются сооружения, возвышающиеся над окружающими строениями. Например, неметаллические дымовые трубы, башни, пожарные депо и строения, одиночные деревья, стоящие на открытой местности. Часто молния поражает людей, не оставляя следов, может вызвать мгновенное трупное окоченение. Иногда молния, проникнув в помещение, снимает позолоту с картинных рам, обоев.

Опасны прямые удары молнии в воздушные линии связи с деревянными опорами, так как электрические заряды с проводов могут попасть на оконечную аппаратуру, вывести ее из строя, вызвать пожары, гибель людей. Прямые удары молнии опасны для линий электропередач, самолетов.

Чаще молния поражает людей, животных и растения на открытых местах, реже – в помещениях, еще реже в лесу под деревьями. В автомобиле человек лучше защищен от удара молнии, чем вне него. Дома с центральным отоплением и водопроводом лучше всего защищены от удара молнии. В частных домах надо заземлять металлическую крышу.

· Град – атмосферные осадки, обычно в теплое время года, в виде частичек плотного льда диаметром от 5 мм до 15 см, выпадающие вместе с ливневым дождем при грозе. Град наносит большой ущерб сельскому хозяйству, разрушая парники, теплицы, уничтожая растительность.

· Засуха – комплекс метеорологических факторов в виде продолжительного отсутствия осадков в сочетании с высокой температурой и понижением влажности воздуха, приводящий к нарушению водного баланса растений и вызывающий их угнетение или гибель. Засухи различают весенние, летние и осенние. Особенность почв в РБ такова, что осенние и летние засухи, даже небольшой длительности, приводят к резкому падению урожая, к лесным и торфяным пожарам.

· Продолжительные дожди и ливни также являются для РБ опасным стихийным бедствием. Переувлажнение почвы ведет к гибели урожая. Особенно опасны продолжительные дожди во время уборки урожая.

· Продолжительный дождь – жидкие атмосферные осадки, выпадающие непрерывно или почти непрерывно в течение нескольких суток, которые вызывают паводки, затопление и подтопление. В отдельные годы такие дожди наносят огромный ущерб экономике.

· Ливень – кратковременные атмосферные осадки большой интенсивности, обычно в виде дождя или мокрого снега.

Кроме выше названных в Республике Беларусь часто имеют место и такие опасные явления как гололед, на дорогах гололедица, заморозки, туман, сильный снегопад и др.

· Гололед – слой плотного льда, образующийся на земной поверхности и на предметах при намерзании переохлажденных капель дождя или тумана. Во время гололеда обычно происходят многочисленные дорожно-транспортные происшествия, а пешеходы получают различные травмы и увечья при падении. В РБ ежегодно получают травмы 780000 человек, из них 15% дети.

· Туман – скопление продуктов конденсации в виде капель или кристаллов, явление взвешенных в воздухе, непосредственно над поверхностью земли. Данное явление сопровождается значительным ухудшением видимости. В Республике Беларусь туман в летнее время бывает часто и является причиной роста дорожно-транспортных происшествий. Прекращение авиаперелетов из-за тумана наносит значительный экономический ущерб.

Огни Святого Эльма и миражи, полярное сияние и радуга, небесные венцы и ореолы… Эти и другие атмосферные явления на протяжении многих столетий оставались для людей загадкой, чудесной и пугающей, которую часто толковали как знамение.

В настоящее время все эти явления получили научное объяснение. Например, миражи. При необычном распределении плотности в нижних слоях воздуха может происходить аномальная рефракция (преломление) света. В этом случае кроме реальных предметов видны также мнимые их изображения - миражи. Многие путешественники становились их жертвами. Миражи бывают разные, в зависимости от того, в каком направлении увеличивается или уменьшается плотность воздуха. Пустынный мираж - это так называемый нижний мираж. Он возникает, когда над раскаленной поверхностью в результате интенсивных восходящих движений плотность воздуха в приземном слое с высотой начинает возрастать. Тогда траектория луча оказывается выпуклой вниз, и изображение дальнего предмета может быть видно ниже его реального положения, причем вверх ногами. В давние времена путники, для того чтобы убедиться, видят ли они мираж или реальные предметы, разжигали костер: если в пустыне было хотя бы небольшое движение воздуха, то стелющийся по земле дым быстро разгонял мираж. Существуют боковые и верхние миражи. Верхние миражи чаше возникают в полярных районах.

Изображения далеких предметов кажутся иногда колеблющимися. Лучше всего это видно ночью, мерцающие звезды меняют яркость, а иногда и цвет. Происходит это из-за того, что температура перемещающегося воздуха и его плотность изменяются в атмосфере, благодаря чему меняется показатель преломления воздуха.

Часто такое происходит в результате усиления ветра в слое под тропопаузой, поэтому мерцание звезд может служить признаком надвигающейся смены погоды.

Голубой цвет неба тоже не случаен. Это результат рассеяния солнечного света на молекулах газа, которые в силу своего размера из всего солнечного спектра лучше рассеивают голубые лучи. Чем безоблачнее и чище от примесей небо, тем более голубой цвет оно имеет, поскольку голубые лучи, многократно рассеянные молекулами газа, начинают преобладать над остальными. Синими в морозный солнечный день видятся тени на снегу, освещенные рассеянным светом неба. На фоне далеких черных гор освещенный солнцем воздух тоже кажется голубоватым. С высотой уменьшается количество рассеивающих частиц, цвет неба становится темнее, переходя постепенно к густо-фиолетовому и черному.

Диск Солнца нам видится желтым. Это объясняется тем, что энергия разных длин волн видимого излучения Солнца по мере прохождения сквозь уменьшается неравномерно. Быстрее всего это происходит у наиболее коротких волн - синих и фиолетовых. Чем длиннее путь света через атмосферу, тем больше его рассеяние. Поэтому, чем ниже Солнце стоит над , чем больше толща атмосферы, через которую проходят солнечные лучи, «теряя» короткие волны, тем более желтым оно нам видится. Если в воздухе много пыли или капель и кристаллов, то у горизонта цвет Солнца может приближаться к красному. Удивительны цвета зари - от золотисто-желтого до пурпурного. Заря - совокупность световых явлений, связанных с восходом или закатом Солнца. Заря - это сложное сочетание процессов рассеяния, преломления, дифракции лучей солнечного света в различных . Краски зари и их интенсивность зависят от содержания частиц пыли и в атмосфере. При сильных вулканических извержениях в атмосферу попадает огромное количество пыли и пепла. Такие частицы усиливают рассеяние солнечного света и обусловливают необычайно яркие зори. Примером может служить Кракатау () в 1883 г., когда огромные массы вулканического пепла были подняты на высоту свыше 50 км. Воздушными течениями они были разнесены по всему земному шару и больше года вызывали аномально светлые и продолжительные зори. В части небосвода, противоположной закату Солнца, наблюдается противозаря. Там также происходит смена цветовых тонов от пурпурных до фиолетовых. С наступлением сумерек в этой части небосвода появляется тень Земли серо-голубого цвета. На темном небе, после окончания или перед началом астрономических сумерек, можно наблюдать явление зодиакального света. Это нежное сияние над невидимым Солнцем в форме наклонного конуса, направленного по эклиптике. Предполагают, что зодиакальный свет - результат рассеяния солнечного света космической (метеорной) пылью.

Явление «зеленого луча» объясняется рефракцией - преломлением света. Увидеть «зеленый луч» считается хорошей приметой. «Зеленый луч» - кратковременная вспышка зеленого цвета на верхней границе солнечного диска. Это явление наблюдается при восходе или заходе Солнца и объясняется атмосферной рефракцией, которая как бы приподнимает светило над горизонтом. С уменьшением длины волны влияние рефракции усиливается, поэтому получается, что «зеленое» Солнце заходит чуть позже «красного» и мы видим «зеленый луч». Радуга - цветная дуга с центром в точке, противоположной Солнцу. Радуга появляется на фоне дождя или дождевого облака. Радуг может быть несколько. Внешняя часть главной радуги (радиусом 42°) имеет красный цвет, за ним следуют оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Над главной радугой бывает и вторая, с обратным расположением цветов. Явление радуги объясняется преломлением света в сравнительно крупных каплях воды.

Гало - светлые, преимущественно окрашенные круги или дуги, светлые столбы или пятна около Солнца или Луны. Гало возникает в случаях, когда преломление света происходит не в каплях, а в кристаллах льда, находящихся, например, в перисто-слоистых облаках. Чаще всего наблюдается гало с угловым радиусом 22° - светлый круг вокруг диска Солнца или Луны. С внутренней стороны гало имеет наиболее яркую окраску и может приобретать красноватый оттенок, переходящий к внешнему краю в желтый и голубоватый, а затем в белесый, сливаясь с окраской неба. Реже бывает виден больший круг с угловым радиусом 46°. Иногда возникает также и белый горизонтальный круг, зачастую охватывающий все небо. На его пересечении с вертикальным малым кругом могут появляться ложные солнца и луны.

Венцы (называемые также ореолом) могут наблюдаться вокруг Солнца или Луны в полупрозрачных облаках (высококучевых или высокослоистых). Эти светлые круги, яснее всего в которых различимы красный и зеленый цвета, примыкают близко к диску светила. Венцы могут располагаться в виде нескольких вложенных друг в друга колец. Такое оптическое явление вызвано дифракцией (от лат. diffractus - разломанный) света на мельчайших капельках воды облаков или туманов. Это явление может наблюдаться и при искусственных источниках света.

Цветной венец может образоваться вокруг тени, отбрасываемой самолетом на нижележащие облака, или тени человека на росистом лугу. Такую разновидность венцов называют глория. «Броккенским призраком» (по имени горы Броккен в Саксонии) прозвали глорию, возникшую вокруг тени головы наблюдателя на близкой поверхности облачной гряды или на стене (это чаще всего происходит в горах). Искажение расстояния до тени дает эффект гигантской призрачной фигуры, вокруг головы которой могут возникать цветные кольца.

Полярное сияние - эффектное, со сполохами свечение неба. Оно нередко наблюдается в высоких широтах Северного и Южного полушарий. Полярное сияние возникает благодаря люминесценции (свечению) разреженного воздуха на высотах от нескольких десятков до сотен километров. В период возмущений магнитного поля Земли заряженные частицы (электроны и протоны), движущиеся вдоль магнитных силовых линий, вторгаются в атмосферу, опускаясь до высот 100 - 150 км. Там они начинают сталкиваться с атомами и молекулами атмосферного газа, которые, возбуждаясь, в свою очередь излучают свет. Полярное сияние наблюдается одновременно в обоих полушариях на всех долготах в полосе шириной около 100 км и меньше. Наиболее частая повторяемость этого явления зафиксирована в полосе 20 - 25° от полюсов. Именно здесь магнитные силовые линии входят в атмосферу. Бывают и исключения. Так, в 1872 г. жители города Переславля наблюдали необыкновенное полыхающее небо.

Быстрые изменения окраски, интенсивности и положения полярного сияния создают неповторимые по красоте картины, бегущие по небу. Формы полярного сияния разнообразны - дуги, лучи, ленты, короны и общее свечение. Наиболее часто полярное сияние окрашено в голубовато-белые или желто-зеленые тона, реже в красные и фиолетовые. Его продолжительность может составлять от десятков минут до нескольких суток.

Огни святого Эльма - еще одно явление, связанное с электрическими свойствами атмосферы. Оно во все времена пугало суеверных моряков, а это всего лишь разряды в виде светящихся пучков, которые возникают на острых концах высоких предметов (мачт, башен и т. д.) при очень большой напряженности электрического поля в атмосфере (при , пыльных бурях). Это «странное» явления периодически наблюдалось в грозовую погоду в виде свечения над средневековыми башнями церкви Святого Эльма, отсюда и получило свое название «огни Святого Эльма». В древние времена возникающее вокруг башен и корабельных мачт свечение в виде пучков часто принимали за недобрый знак судьбы.

Шаровая молния - это светящийся шар диаметром в десятки сантиметров. Он перемещается вместе с движением воздуха и может взрываться при соприкосновении с наземными предметами. По некоторым предположениям, источник зарождения шаровой молнии - раскаленный канал обычной молнии, а ее состав - неустойчивые соединения азота и кислорода, на образование которых требуются большие затраты энергии. При охлаждении до некоторой критической температуры вещество шаровой молнии мгновенно распадается на азот и кислород с выделением поглощенной энергии, в результате чего происходит взрыв.