Chmury i aerozole - poziom podstawowy

ENVIRONMENTAL SCIENCE PUBLISHED FOR EVERYBODY ROUND THE EARTH

POWRÓT do strony głównej działu Chmury i Aerozole Podstawy

1. Chmury
Woda w atmosferze
Powstawanie chmur
Rodzaje chmur
Ćwiczenie 1.1
Ćwiczenie 1.2
Ćwiczenie 1.3
Ćwiczenie 1.4

2. Cząstki stałe i ciekłe w powietrzu
Skąd się biorą aerozole?
Co się dzieje z aerozolami w atmosferze?
Wpływ aerozoli na nasze zdrowie
Ćwiczenie 2.1
Ćwiczenie 2.2
Ćwiczenie 2.3

3. Słońce i chmury
Albedo
Chmury i klimat
Tęcza

Tęcze zawsze fascynowały ludzi, wiąże się z nimi wiele legend. Irlandczycy mawiają, że na końcu tęczy leży dzban złota. Indianie wierzą, że jest ona mostem pomiędzy życiem i śmiercią. Księga Rodzaju mówi, że tęcza jest potwierdzeniem przymierza pomiędzy Bogiem i życiem na Ziemi. W rzeczywistości jednak, nawet jeśli tęcze są tak piękne, że wydają się być magiczne, nie ma w nich nic niezwykłego czy nadprzyrodzonego. Zobaczmy, że jest to tylko zjawisko meteorologiczne...

Kolory białego światła

Zjawisko tęczy jako pierwszy wyjaśnił w XVII wieku znany angielski naukowiec Izaak Newton. Pomogła mu w tym praca Kartezjusza opisująca zagadnienia optyki (Kartezjusz żył w latach 1596-1650). Newton udowodnił, że światło słoneczne składa się z kilku różnych kolorów, których oko ludzkie nie dostrzega oddzielnie. I rzeczywiście, gdy patrzymy na słońce w południe (bądź ostrożny, używaj okularów słonecznych i nie rób tego dłużej niż przez kilka sekund!) wydaje się, że jest ono białe.

1. Sir Izaak Newton (1643-1727)
Źródło: NASA.

Białe światło w rzeczywistości tworzy seria kolorów (każdy o innej długości fali): czerwony,  pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo, fioletowy. Nazywamy to zakresem (spektrum) światła widzialnego.
Są także zakresy fal, których nie możemy zobaczyć: podczerwień (oczy go nie dostrzegają, ale wyczuwa skóra jako ciepło) i ultrafiolet (który powoduje opaleniznę).

2. Spektrum światła słonecznego.
Źródło: NASA.

Pryzmat

Rozchodzenie się światła jest zawsze prostoliniowe, jednakże kierunek rozchodzenia się fal może się zmienić przy napotkaniu na przeszkodę. Aby zademonstrować, że białe światło w rzeczywistości jest mieszanką kolorów Newton użył trójkątnego fragmentu szkła, zwanego pryzmatem. Gdy światło przedostaje się przez pryzmat załamuje się (co nazywa się refrakcją). Kąt załamania jest różny dla różnych kolorów tworzących światło, toteż przy przejściu przez pryzmat otrzymujemy siedem kolorów (popatrz na ilustrację). Światło ulega rozszczepieniu.

3. Światło ulega załamaniu w pryzmacie.
Autor: J. Gourdeau.

Tęcza

Aby zobaczyć tęczę niezbędne są dwie rzeczy: słońce (które musi znajdować się za obserwatorem) i krople deszczu. Gdy kropelki wody są zawieszone w atmosferze każda z nich działa jak malutki pryzmat. Promienie słoneczne przechodzą przez nie i światło ulega załamaniu, rozszczepieniu, a następnie odbiciu wewnątrz kropel deszczu, powodując powstanie tęczy.

4. Każda kropla działa jak pryzmat.
Autor: J. Gourdeau.

5. Widzimy kolor czerwony, który dociera do naszych oczu z kropelek wody znajdujących się wyżej na niebie, zaś kropelki wody znajdujące się niżej wysyłają do oka światło fioletowe.
Autor: J. Gourdeau.

Kształt tęczy

Kąt między szczytem tęczy (kolorem czerwonym) a obserwatorem wynosi 42°. Ponieważ kąt ten jest stały na niebie widać jedynie półkole. Pełne koło można zobaczyć lecąc samolotem!

6. Tęcza byłaby pełnym kołem gdyby powierzchnia ziemi nie stała na przeszkodzie.
Autor: J. Gourdeau

Duże krople deszczu (o średnicy kilku milimetrów) dają tęcze o wyraźnych kolorach, podczas gdy przy małych kroplach (np. takich jak we mgle) tęcze są znacznie bledsze.

Możesz stworzyć swoją własną tęczę za pomocą gumowego węża ogrodowego w słoneczny dzień! Kropelki ze spryskiwacza zachowują się tak samo jak kropelki deszczu.

7. Czasami można zobaczyć podwójną tęczę, jeśli w jednej kropli dojdzie do podwójnego odbicia światła. Intensywność tej drugiej tęczy jest znacznie słabsza zaś kolory odwrócone.
Autor: J. Gourdeau

O tej stronie:
Autor: Justine Gourdeau, LaMP Clermont-Ferrand, Francja
Recenzent: Dr Frédéric Szczap, LaMP, Francja
ostatnia aktualizacja: 2003-11-03
Tłumaczenie na język polski: Dr Agnieszka Wypych, Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków
Redakcja techniczna: Kamil Bodziony, Wojciech Pudło, Uniwersytet Jagielloński, Kraków