Во атмосферата има струи на ладен и топол воздух. Онаму каде што топлите слоеви се над студените, се формираат воздушни вртлози, под чие влијание се свиткуваат светлосните зраци, а положбата на ѕвездата се менува.
Осветленоста на ѕвездата се менува бидејќи зраците кои погрешно отстапуваат се концентрирани нерамномерно над површината на планетата. Во исто време, целиот пејзаж постојано се поместува и се менува поради атмосферските појави, на пример, поради ветерот. Набљудувачот на ѕвездите се наоѓа или во поосветлена област, или, обратно, во позасенчена област.
Доколку сакате да го гледате треперењето на ѕвездите, имајте на ум дека во зенитот, во мирна атмосфера, оваа појава може да се открие само повремено. Ако го свртите погледот кон небесните објекти поблиску до хоризонтот, ќе откриете дека тие многу повеќе светкаат. Ова се објаснува со фактот што ги гледате ѕвездите преку погуст слој на воздух и, соодветно, го пробивате погледот поголем бројструи на воздух. Нема да забележите промени во бојата на ѕвездите лоцирани на надморска височина од повеќе од 50°. Но, ќе најдете чести промени на бојата кај ѕвездите под 35°. Сириус трепери многу убаво, треперејќи од сите бои на спектарот, особено во зимски месеци, ниско над хоризонтот.
Силното треперење на ѕвездите ја докажува хетерогеноста на атмосферата, која е поврзана со различни метеоролошки појави. Затоа, многу луѓе мислат дека треперењето е поврзано со времето. Често добива сила при низок атмосферски притисок, пониска температура, зголемена влажност итн. Но, состојбата на атмосферата зависи од ова голем број различни фактори, Што има овој моментНе е можно да се предвиди времето со треперењето на ѕвездите.
Овој феномен ги задржува своите мистерии и нејаснотии. Се претпоставува дека се засилува во самрак. Тоа би можело да биде оптичка илузија, и последица на невообичаени атмосферски промени кои често се случуваат во овој период од денот. Се верува дека треперењето на ѕвездите е предизвикано од северната светлина. Но, тоа е многу тешко да се објасни, имајќи предвид дека северната светлина се наоѓа на надморска височина од повеќе од 100 километри. Покрај тоа, останува мистерија зошто белите ѕвезди трепкаат помалку од црвените.
Ѕвездите се сонца. Првиот човек што ја открил оваа вистина бил научник со италијанско потекло. Без никакво претерување, неговото име им е познато на сите модерен свет. Ова е легендарниот Џордано Бруно. Тој тврдеше дека меѓу ѕвездите има слични на Сонцето по големина, температура на нивната површина, па дури и боја, што директно зависи од температурата. Покрај тоа, постојат ѕвезди кои значително се разликуваат од Сонцето - џинови и суперџинови.
Табела со рангови
Различноста на безбројните ѕвезди на небото ги принуди астрономите да воспостават некаков ред меѓу нив. За да го направат ова, научниците одлучија да ги поделат ѕвездите во соодветни класи на нивната сјајност. На пример, ѕвездите кои емитуваат светлина неколку илјади пати повеќе од Сонцето се нарекуваат џинови. Спротивно на тоа, ѕвездите со минимална сјајност се џуџиња. Научниците открија дека Сонцето, според оваа карактеристика, е просечна ѕвезда.
дали светат поинаку?
Некое време, астрономите мислеа дека ѕвездите сјаат поинаку поради нивните различни локации од Земјата. Но, не е така. Астрономите открија дека дури и оние ѕвезди кои се наоѓаат на исто растојание од Земјата може да имаат сосема различна привидна светлина. Оваа осветленост не зависи само од растојанието, туку и од температурата на самите ѕвезди. За да ги споредат ѕвездите според нивната привидна светлина, научниците користат специфична мерна единица - апсолутна величина. Ни овозможува да го пресметаме вистинското зрачење на ѕвездата. Користејќи го овој метод, научниците пресметале дека на небото има само 20 најсјајни ѕвезди.
Зошто ѕвездите имаат различни бои?
Погоре беше напишано дека астрономите ги разликуваат ѕвездите по нивната големина и нивната сјајност. Сепак, ова не е целата нивна класификација. Заедно со нивната големина и очигледна светлина, сите ѕвезди се класифицирани и според нивната боја. Факт е дека светлината што ја дефинира оваа или онаа ѕвезда има браново зрачење. Овие се прилично кратки. И покрај минималната бранова должина на светлината, дури и најмалата разлика во големината на светлосните бранови драматично ја менува бојата на ѕвездата, што директно зависи од температурата на нејзината површина. На пример, ако загреете железна тава, таа ќе ја добие соодветната боја.
Спектарот на бои на ѕвездата е еден вид пасош кој најмногу го одредува нејзиниот карактеристики. На пример, Сонцето и Капела (ѕвезда слична на Сонцето) астрономите ги идентификуваа како едно исто. И двете имаат бледо жолта боја и површинска температура од 6000°C. Покрај тоа, нивниот спектар ги содржи истите супстанции: линии, натриум и железо.
Ѕвездите како Бетелгез или Антарес генерално имаат карактеристична црвена боја. Нивната површинска температура е 3000°C, а содржат титаниум оксид. Ѕвездите како Сириус и Вега се бели. Нивната површинска температура е 10000°C. Нивните спектри имаат водородни линии. Има и ѕвезда со површинска температура од 30.000°C - ова е синкаво-белиот Орионис.
Дали некогаш сте се запрашале зошто ѕвездите не се видливи на небото во текот на денот? На крајот на краиштата, воздухот е транспарентен во текот на денот како и ноќе. Целата поента овде е дека во текот на денот атмосферата ја расфрла сончевата светлина.
Замислете дека навечер сте во добро осветлена просторија. Преку прозорското стакло, светлите светла лоцирани надвор се видливи сосема јасно. Но, слабо осветлените предмети е речиси невозможно да се видат. Меѓутоа, штом ќе го исклучите светлото во просторијата, стаклото престанува да служи како пречка за нашиот вид.
Нешто слично се случува и при набљудувањето на небото: во текот на денот, атмосферата над нас е силно осветлена и Сонцето е видливо низ него, но слабата светлина на далечните ѕвезди не може да навлезе. Но, откако Сонцето ќе потоне под хоризонтот и ќе се „исклучи“ сончевата светлина (а со неа и светлината расфрлана од воздухот), атмосферата станува „проѕирна“ и ѕвездите можат да се набљудуваат.
Тоа е друга работа во вселената. Како што леталото се издигнува до височина, густите слоеви на атмосферата остануваат долу, а небото постепено се затемнува.
На надморска височина од околу 200-300 km, каде што обично летаат летала со екипаж, небото е целосно црно. Секогаш е црно, дури и ако Сонцето моментално е на видливиот дел од него.
„Небото е целосно црно. Ѕвездите на ова небо изгледаат нешто посветли и се појасно видливи на позадината на црното небо“, вака првиот космонаут Ју А. Гагарин ги опишал своите вселенски впечатоци.
Но, сепак, дури и од леталото на дневната страна на небото, не се видливи сите ѕвезди, туку само најсветлите. Окото е вознемирено од заслепувачката светлина на Сонцето и светлината на Земјата.
Ако го погледнеме небото од Земјата, јасно ќе видиме дека сите ѕвезди трепкаат. Се чини дека тие избледуваат, а потоа се разгоруваат, треперат со различни бои. И колку е пониска ѕвездата се наоѓа над хоризонтот, толку е посилно треперењето.
Треперењето на ѕвездите се објаснува и со присуството на атмосфера. Пред да стигне до нашите очи, светлината што ја емитува ѕвезда поминува низ атмосферата. Во атмосферата секогаш има маси на потопол и постуден воздух. Неговата густина зависи од температурата на воздухот во одредена област. Поминувајќи од една област во друга, светлосните зраци доживуваат прекршување. Насоката на нивното ширење се менува. Поради ова, на некои места над земјината површина тие се концентрирани, на други се релативно ретки. Како резултат на постојаното движење на воздушните маси, овие зони постојано се поместуваат, а набљудувачот гледа или зголемување или намалување на осветленоста на ѕвездите. Но, бидејќи различните обоени зраци не се прекршуваат подеднакво, моментите на засилување и слабеење на различни бои не се случуваат истовремено.
Покрај тоа, други, посложени оптички ефекти можат да играат одредена улога во треперењето на ѕвездите.
Присуството на топли и ладни слоеви на воздух и интензивните движења на воздушните маси, исто така, влијаат на квалитетот на телескопските слики.
Каде се најдобри услови за астрономски набљудувања: во планините или на рамнините, на морскиот брег или во внатрешноста, во шумата или во пустина? И воопшто, што е подобро за астрономите - десет ноќи без облаци во текот на еден месец или само една ведра ноќ, но онаа кога воздухот е совршено чист и мирен?
Ова е само мал дел од прашањата што треба да се решат при изборот на локација за изградба на опсерватории и поставување на големи телескопи. Посебно поле на науката се занимава со вакви проблеми - астро-климатологија.
Се разбира, најдобри услови за астрономски набљудувања се надвор од густите слоеви на атмосферата, во вселената. Патем, ѕвездите овде не трепкаат, туку горат со ладна, мирна светлина.
Познатите соѕвездија во вселената изгледаат сосема исто како и на Земјата. Ѕвездите се на огромни оддалечености од нас, а оддалечувањето од површината на земјата за неколку стотини километри не може да промени ништо во нивниот видлив изглед. релативна положба. Дури и кога ќе се набљудува од Плутон, контурите на соѕвездијата би биле сосема исти.
За време на една орбита од вселенско летало што се движи по ниска земјина орбита, во принцип, можете да ги видите сите соѕвездија на небото на земјата. Набљудувањето на ѕвездите од вселената е од двоен интерес: астрономски и навигациски. Особено, многу е важно да се набљудува ѕвездената светлина немодифицирана од атмосферата.
Навигацијата по ѕвездите не е помалку важна во вселената. Набљудувајќи ги претходно избраните „референтни“ ѕвезди, не само што можете да го ориентирате бродот, туку и да ја одредите неговата позиција во вселената.
Долго време, астрономите сонуваа за идни опсерватории на површината на Месечината. Се чинеше дека целосното отсуство на атмосфера треба да создаде идеални услови на природниот сателит на Земјата за астрономски набљудувања и во текот на лунарната ноќ и во текот на лунарниот ден.
Има многу интересни работи во светот. Треперењето на ѕвездите е еден од најневеројатните феномени. Колку различни верувања се поврзани со оваа појава! Непознатото секогаш плаши и привлекува во исто време. Која е природата на овој феномен?
Влијание на атмосферата
Астрономите направија интересно откритие: Треперењето на ѕвездите нема никаква врска со нивните промени. Тогаш зошто ѕвездите трепкаат на ноќното небо? Се работи за атмосферското движење на протокот на ладен и топол воздух. Онаму каде што топлите слоеви минуваат над студените, се формираат воздушни вирови. Под влијание на овие вртлози, зраците на светлината се искривуваат. Така светлосните зраци се свиткуваат, менувајќи ја привидната положба на ѕвездите.
Интересен факт е дека ѕвездите воопшто не трепкаат. Оваа визија е создадена на земјата. Очите на набљудувачите воочуваат светлина што доаѓа од ѕвезда откако ќе помине низ атмосферата. Затоа, на прашањето зошто ѕвездите трепкаат, можеме да одговориме дека ѕвездите не трепкаат, но феноменот што го набљудуваме на земјата е искривување на светлината што поминала од ѕвезда низ атмосферските слоеви на воздухот. Доколку не се случат такви движења на воздухот, тогаш не би се забележало треперење, дури и од најоддалечената ѕвезда во вселената.
Научно објаснување
Ако го прошириме прашањето зошто ѕвездите трепкаат подетално, вреди да се напомене дека овој процес се забележува кога светлината од ѕвезда се движи од погуст атмосферски слој кон помалку густ. Покрај тоа, како што споменавме погоре, овие слоеви постојано се движат релативно едни на други. Од законите на физиката знаеме дека топол воздух се крева, а студениот воздух, напротив, тоне. Кога светлината ја поминува границата на овој слој, ние го набљудуваме треперењето.
Поминувајќи низ слоеви на воздух со различна густина, светлината на ѕвездите почнува да трепка, а нивните контури се заматуваат и сликата се зголемува. Во исто време, интензитетот на зрачење и, соодветно, осветленоста исто така се менуваат. Така, со проучување и набљудување на процесите опишани погоре, научниците разбраа зошто ѕвездите трепкаат, а нивното треперење варира во интензитет. Во науката, оваа промена во интензитетот на светлината се нарекува сцинтилација.
Планети и ѕвезди: која е разликата?
Друг интересен факт е дека не секој светли космички објект произведува светлина што произлегува од феноменот на сцинтилација. Ајде да ги земеме планетите. Тие исто така ја рефлектираат сончевата светлина, но не треперат. Според природата на зрачењето, една планета се разликува од ѕвезда. Да, светлината на ѕвездата трепери, но светлината на планетата не.
Од античко време, човештвото научило да се движи во вселената користејќи ѕвезди. Во тие денови кога не беа измислени прецизни инструменти, небото помогна да се најде вистинскиот пат. И денес ова знаење не го изгубило своето значење. Астрономијата како наука започнала во 16 век, кога за прв пат бил измислен телескопот. Тогаш почнаа внимателно да ја набљудуваат светлината на ѕвездите и да ги проучуваат законите според кои тие трепкаат. збор астрономијатапреведено од грчки тоа е „законот на ѕвездите“.
Ѕвездена наука
Астрономијата ги проучува вселената и небесните тела, нивното движење, локација, структура и потекло. Благодарение на развојот на науката, астрономите објаснија како треперлива ѕвезда на небото се разликува од планетата, како се случува развојот небесни тела, нивните системи, сателити. Оваа наука изгледаше многу подалеку од границите сончев систем. Пулсари, квазари, маглини, астероиди, галаксии, црни дупки, меѓуѕвездена и меѓупланетарна материја, комети, метеорити и сè поврзано вселена, ја проучува науката за астрономијата.
На интензитетот и бојата на треперењето на ѕвездената светлина влијае и висината на атмосферата и близината на хоризонтот. Лесно е да се забележи дека ѕвездите лоцирани блиску до него сјаат посветло и треперат во различни бои. Овој спектакл станува особено убав во ладни ноќиили веднаш по дождот. Во овие моменти небото е без облачно, што придонесува за посветло треперење. Сириус има посебен сјај.
Атмосфера и ѕвездена светлина
Ако сакате да го набљудувате треперењето на ѕвездите, треба да разберете дека со мирна атмосфера во зенитот, тоа е можно само повремено. Светлината на светлосниот флукс постојано се менува. Ова повторно се должи на отклонувањето на светлосните зраци, кои се нерамномерно концентрирани над површината на земјата. Ветерот влијае и на ѕвездениот пејзаж. Во овој случај, набљудувачот на ѕвездената панорама постојано се наоѓа наизменично во затемнето или осветлено подрачје.
При набљудување на ѕвезди лоцирани на надморска височина од повеќе од 50°, промената на бојата нема да биде забележлива. Но, ѕвездите кои се под 35° ќе трепкаат и често ќе ја менуваат бојата. Многу интензивно треперење укажува на атмосферска хетерогеност, што е директно поврзано со метеорологијата. При набљудувањето на ѕвезденото треперење, беше забележано дека има тенденција да се интензивира при низок атмосферски притисок и температура. Зголемување на треперењето може да се забележи и со зголемена влажност. Сепак, невозможно е да се предвиди времето со помош на сцинтилација. Состојбата на атмосферата зависи од голем број различни фактори, што не ни дозволува да извлекуваме заклучоци за времето само од ѕвезденото треперење. Се разбира, некои работи функционираат, но овој феномен сепак има свои нејаснотии и мистерии.
Минувајќи низ земјината атмосфера, светлосните зраци ја менуваат својата права насока. Поради зголемувањето на атмосферската густина, прекршувањето на светлосните зраци се зголемува како што се приближуваат до површината на Земјата. Како резултат на тоа, набљудувачот ги гледа небесните тела како да се издигнати над хоризонтот со агол наречен астрономска рефракција.
Рефракцијата е еден од главните извори на систематски и случајни грешки при набљудување. Во 1906 г Њукомб напишал дека не постои гранка на практичната астрономија за која е напишано толку многу како за рефракција, а која би била во толку незадоволителна состојба. До средината на 20 век, астрономите ги намалувале своите набљудувања користејќи табели за прекршување составени во 19 век. Главниот недостаток на сите стари теории беше неточното разбирање на структурата на земјината атмосфера.
Да ја земеме површината на Земјата АБ како сфера со радиус OA=R и да ја замислиме Земјината атмосфера во форма на слоеви концентрични со неа ау, 1 во 1 и 2 во 2...со зголемување на густината како што слоевите се приближуваат до површината на земјата (сл. 2.7). Тогаш зрак SA од некое многу далечно тело, прекршено во атмосферата, ќе пристигне во точката A во насока S¢A, отстапувајќи од неговата почетна положба SA или од насоката S²A паралелна со него за одреден агол S¢AS²= р, наречена астрономска рефракција. Сите елементи на закривениот зрак SA и неговата конечна привидна насока AS¢ ќе лежат во истата вертикална рамнина ZAOS. Следствено, астрономската рефракција само ја зголемува вистинската насока кон светилката во вертикалната рамнина што минува низ неа.
Аголното издигнување на ѕвезда над хоризонтот во астрономијата се нарекува висина на ѕвездата. Агол S¢AH = h¢ќе биде привидната висина на ѕвездата, а аголот S²AH = h = h¢ - rе неговата вистинска висина. Катче zе вистинското зенитско растојание на светилката, и z¢ е неговата видлива вредност.
Количината на прекршување зависи од многу фактори и може да се промени на секое место на Земјата, дури и во рок од еден ден. За просечни услови, добиена е приближна формула за рефракција:
Dh=-0,9666ctg h¢. (2.1)
Коефициентот 0,9666 одговара на густината на атмосферата на температура од +10°C и притисок од 760 mm Hg. Ако карактеристиките на атмосферата се различни, тогаш корекцијата за прекршување, пресметана според формулата (2.1), мора да се коригира со корекции за температура и притисок.
Сл. 2.7 Астрономска рефракција
За да се земе предвид астрономската рефракција во зениталните методи на астрономски определувања, температурата и воздушниот притисок се мерат при набљудување на зенитните растојанија на светилките. Во прецизни методи на астрономски определувања, зенитните растојанија на светилките се мерат во опсег од 10° до 60°. Горната граница се должи на инструментални грешки, долната граница се должи на грешки во табелите за прекршување.
Зенитното растојание на светилката, поправено со корекција на рефракција, се пресметува со формулата:
Просечна (нормална на температура од +10°C и притисок од 760 mm Hg.) рефракција, пресметана со z¢;
Коефициент кој ја зема предвид температурата на воздухот, пресметан од температурната вредност;
Б– коефициент земајќи го предвид воздушниот притисок.
Многу научници ја проучувале теоријата на рефракција. Првично, првичната претпоставка беше дека густината на различни слоеви на атмосферата се намалува со зголемување на висината на овие слоеви во аритметичка прогресија(Буж). Но, оваа претпоставка наскоро беше препознаена како незадоволителна во сите погледи, бидејќи доведе до премала вредност на прекршување и до пребрзо намалување на температурата со висина над површината на Земјата.
Њутн претпоставил дека густината на атмосферата се намалува со висината според законот геометриска прогресија. И оваа хипотеза се покажа како незадоволителна. Според оваа хипотеза, се покажа дека температурата во сите слоеви на атмосферата треба да остане константна и еднаква на температурата на површината на Земјата.
Најгенијална беше хипотезата на Лаплас, меѓу двете горенаведени. Табелите на прекршување кои се објавуваа годишно во францускиот астрономски календар беа засновани на оваа Лапласова хипотеза.
Земјината атмосфера со својата нестабилност (турбуленции, варијации на рефракција) поставува ограничување на точноста на астрономските набљудувања од Земјата.
При изборот на место за инсталирање големи астрономски инструменти, најпрво сеопфатно се проучува астроклимата на областа, што се подразбира како збир на фактори кои го нарушуваат обликот на брановиот фронт на зрачењето од небесните објекти што минуваат низ атмосферата. Ако брановиот фронт допре до уредот неискривен, тогаш уредот во овој случај може да работи со максимална ефикасност (со резолуција што се приближува до теоретската).
Како што се испостави, квалитетот на телескопската слика е намален главно поради пречки воведени од земјениот слој на атмосферата. Земјата, поради сопственото топлинско зрачење ноќе, значително се лади и го лади соседниот слој на воздух. Промената на температурата на воздухот за 1°C го менува неговиот индекс на рефракција за 10 -6. На изолирани планински врвови, дебелината на приземниот слој на воздух со значителна температурна разлика (градиент) може да достигне неколку десетици метри. Во долините и рамните области во текот на ноќта, овој слој е многу подебел и може да биде стотици метри. Ова го објаснува изборот на места за астрономски опсерватории на брановите на гребените и на изолираните врвови, од каде што може да тече погуст студен воздух во долините. Висината на телескопската кула е избрана така што инструментот се наоѓа над главниот регион на температурни нехомогености.
Важен фактор во астроклимата е ветерот во површинскиот слој на атмосферата. Со мешање на слоеви на ладен и топол воздух, предизвикува појава на нехомогености на густината во воздушниот столб над уредот. Нехомогеностите чии димензии се помали од дијаметарот на телескопот доведуваат до дефокусирање на сликата. Поголемите флуктуации на густината (неколку метри или поголеми) не предизвикуваат остри изобличувања на предниот дел на бранот и водат главно до поместување наместо дефокусирање на сликата.
Во горните слоеви на атмосферата (во тропопаузата) се забележуваат и флуктуации на густината и индексот на прекршување на воздухот. Но, нарушувањата во тропопаузата не влијаат значително на квалитетот на сликите произведени од оптичките инструменти, бидејќи температурните градиенти таму се многу помали отколку во површинскиот слој. Овие слоеви не предизвикуваат треперење, туку треперење на ѕвездите.
Во астроклиматските студии се воспоставува врска помеѓу бројот на ведри денови забележани од метеоролошката служба и бројот на ноќи погодни за астрономски набљудувања. Најповолни области, според астроклиматската анализа на територијата поранешен СССР, се некои планински региони на централноазиските држави.
Терестријална рефракција
Зраците од земјените објекти, доколку патуваат доволно долг пат во атмосферата, доживуваат и прекршување. Траекторијата на зраците е свиткана под влијание на рефракција и ги гледаме на погрешни места или во погрешна насока каде што всушност се наоѓаат. Под одредени услови, како резултат на копнена рефракција, се појавуваат фатаморгани - лажни слики на далечни објекти.
Аголот на копнена рефракција a е аголот помеѓу насоката до привидната и вистинската положба на набљудуваниот објект (сл. 2.8). Вредноста на аголот a зависи од растојанието до набљудуваниот објект и од вертикалниот температурен градиент во површинскиот слој на атмосферата, во кој се јавува ширење на зраците од земните објекти.
Сл.2.8. Манифестација на копнена рефракција при видување:
а) – од дното кон врвот, б) – од врвот до дното, а – агол на копнена рефракција
Опсегот на геодетска (геометриска) видливост е поврзан со копнената рефракција (сл. 2.9). Да претпоставиме дека набљудувачот се наоѓа во точката А на одредена височина hH над земјината површина и го набљудува хоризонтот во правец на точката B. Рамнината NAN е хоризонтална рамнина што минува низ точката А нормална на радиусот на земјината топка, т.н. рамнината на математичкиот хоризонт. Ако зраците на светлината се шират праволиниски во атмосферата, тогаш најоддалечената точка на Земјата што може да ја види набљудувачот од точката А би била точката Б. Растојанието до оваа точка (тангента АБ на земјината топка) е геодетскиот (или геометрискиот) опсег на видливост Д 0. Кружна линија на експлозивот на површината на земјата е геодетскиот (или геометрискиот) хоризонт на набљудувачот. Вредноста на D 0 се одредува само со геометриски параметри: радиусот на Земјата R и висината h H на набљудувачот и е еднаква на D o ≈ √ 2Rh H = 3,57√ h H, што следи од сл. 2.9.
Сл.2.9. Прекршување на земјата: математички (NN) и геодетски (BB) хоризонти, опсег на геодетска видливост (AB=D 0)
Ако набљудувачот набљудува објект кој се наоѓа на висина h над површината на Земјата, тогаш геодетскиот опсег ќе биде растојанието AC = 3,57 (√ h H + √ h pr). Овие изјави би биле вистинити доколку светлината патувала права линија низ атмосферата. Но, тоа не е вистина. Со нормална распределба на температурата и густината на воздухот во слојот на земјата, кривата линија што ја прикажува траекторијата на светлосниот зрак е свртена кон Земјата со нејзината конкавна страна. Затоа, најоддалечената точка што ќе ја види набљудувачот од А нема да биде B, туку B¢. Опсегот на геодетска видливост AB¢, земајќи ја предвид прекршувањето, во просек ќе биде поголем за 6-7% и наместо коефициентот 3,57 во формулите ќе има коефициент 3,82. Геодетскиот опсег се пресметува со помош на формулите
, h - во m, D - во km, R - 6378 km
Каде ч n и ч pr – во метри, Д -во километри.
За лице со просечна висина, растојанието на хоризонтот на Земјата е околу 5 км. За космонаутите В.А.Шаталов и А.С.Елисеев, кои полетаа понатаму вселенски брод„Сојуз-8“, опсегот на хоризонтот на перигеј (височина 205 км) беше 1730 км, а на апогеј (височина 223 км) - 1800 км.
За радио брановите, рефракцијата е речиси независна од брановата должина, но покрај температурата и притисокот, зависи и од содржината на водена пареа во воздухот. При исти услови на промена на температурата и притисокот, радио брановите се прекршуваат посилно од лесните, особено при висока влажност.
Според тоа, во формулите за одредување на опсегот на хоризонтот или откривање на објект со радарски зрак пред коренот ќе има коефициент 4,08. Следствено, хоризонтот на радарскиот систем е приближно 11% подалеку.
Радио брановите добро се рефлектираат од површината на земјата и од долната граница на инверзијата или слојот со мала влажност. Во таков уникатен брановоди формиран од површината на земјата и основата на инверзијата, радио брановите можат да се шират на многу долги растојанија. Овие карактеристики на ширење на радио брановите успешно се користат во радарот.
Температурата на воздухот во приземниот слој, особено во долниот дел, не секогаш паѓа со висина. Може да се намалува со различни стапки, може да не се менува со висината (изотермија) и може да се зголемува со висината (инверзија). Во зависност од големината и знакот на температурниот градиент, прекршувањето може да има различни ефекти врз опсегот на видливиот хоризонт.
Вертикалниот температурен градиент во хомогена атмосфера во која густината на воздухот не се менува со висината, е 0 = 3,42°C/100m. Ајде да размислиме каква ќе биде траекторијата на зракот АБпри различни температурни градиенти на површината на Земјата.
Нека т.е. температурата на воздухот се намалува со надморска височина. Под оваа состојба, индексот на рефракција исто така се намалува со висината. Траекторијата на светлосниот зрак во овој случај ќе биде свртена кон површината на земјата со нејзината конкавна страна (на Сл. 2.9 траекторијата АБ¢). Оваа рефракција се нарекува позитивна. Најдалечната точка ВО¢ набљудувачот ќе види во насока на последната тангента на патеката на зракот. Оваа тангента, т.е. хоризонтот видлив поради прекршување е еднаков на математичкиот хоризонт НАСагол D, помал од агол г. Катче ге аголот помеѓу математичкиот и геометрискиот хоризонт без прекршување. Така, видливиот хоризонт се подигнал за агол ( d-Г) и се прошири бидејќи Д > D0.
Сега да го замислиме тоа епостепено се намалува, т.е. Температурата се намалува сè побавно со надморска височина. Ќе дојде момент кога температурниот градиент ќе стане нула (изотермија), а потоа температурниот градиент ќе стане негативен. Температурата повеќе не се намалува, туку се зголемува со надморската височина, т.е. се забележува температурна инверзија. Како што температурниот градиент се намалува и минува низ нула, видливиот хоризонт ќе се зголемува сè повисоко и повисоко и ќе дојде момент кога D ќе стане еднаков на нула. Видливиот геодетски хоризонт ќе се издигне до математичкиот. Се чинеше дека површината на земјата се исправила и станала рамна. Опсегот на геодетска видливост е бескрајно голем. Радиусот на искривување на зракот стана еднаков на радиусот на земјината топка.
Со уште посилна температурна инверзија, D станува негативен. Видливиот хоризонт се издигна над математичкиот. На набљудувачот во точката А ќе му се чини дека е на дното на огромен слив. Поради хоризонтот, објектите лоцирани далеку подалеку од геодетскиот хоризонт се издигнуваат и стануваат видливи (како да лебдат во воздухот) (сл. 2.10).
Ваквите појави може да се забележат во поларните земји. Така, од канадскиот брег на Америка преку теснецот Смит понекогаш можете да го видите брегот на Гренланд со сите згради на него. Растојанието до брегот на Гренланд е околу 70 km, додека опсегот на геодетска видливост не е повеќе од 20 km. Друг пример. СО Англиска странаТеснецот Па де Кале од Хестингс можев да го видам францускиот брег, кој лежи преку теснецот на растојание од околу 75 км.
Сл.2.10. Феноменот на невообичаена рефракција во поларните земји
Сега да го претпоставиме тоа е=е 0, според тоа, густината на воздухот не се менува со висината (хомогена атмосфера), нема рефракција и D=D 0 .
На е > е 0 индексот на прекршување и густината на воздухот се зголемуваат со надморска височина. Во овој случај, траекторијата на светлосните зраци е свртена кон површината на земјата со нејзината конвексна страна. Оваа рефракција се нарекува негативна. Последната точка на Земјата што ќе ја види набљудувачот на А ќе биде B². Видливиот хоризонт AB² се стесни и падна под агол (D - г).
Од она што беше разгледано, можеме да формулираме следното правило: ако долж ширењето на светлосниот зрак во атмосферата се промени густината на воздухот (и, според тоа, индексот на прекршување), тогаш светлосниот зрак ќе се свитка така што неговата траекторија секогаш е конвексна во насока на намалување на густината (и индексот на прекршување ) на воздухот.
Рефракција и фатаморгани
Зборот фатаморгана е од француско потекло и има две значења: „рефлексија“ и „измамничка визија“. И двете значења на овој збор добро ја одразуваат суштината на феноменот. Фатаморгана е слика на објект кој всушност постои на Земјата, често зголемен и многу искривен. Постојат неколку видови на фатаморгани во зависност од тоа каде се наоѓа сликата во однос на објектот: горна, долна, странична и сложена. Најчесто забележани се супериорните и инфериорните фатаморгани, кои се јавуваат кога има невообичаена распределба на густината (и, според тоа, индексот на рефракција) во висина, кога на одредена висина или во близина на површината на Земјата има релативно тенок слој од многу топол воздух (со низок индекс на рефракција), во кој зраците што доаѓаат од земните објекти доживуваат целосна внатрешна рефлексија. Ова се случува кога зраците паѓаат на овој слој под агол поголем од аголот на вкупната внатрешна рефлексија. Овој потопол слој на воздух ја игра улогата на воздушно огледало, рефлектирајќи ги зраците што паѓаат во него.
Супериорните фатаморгани (сл. 2.11) се случуваат во присуство на силни температурни инверзии, кога густината на воздухот и индексот на рефракција брзо се намалуваат со висината. Во супериорните фатаморгани, сликата се наоѓа над објектот.
Сл.2.11. Супериорен Мираж
Траекториите на светлосните зраци се прикажани на слика (2.11). Да претпоставиме дека површината на земјата е рамна и слоеви со еднаква густина се наоѓаат паралелно со неа. Бидејќи густината се намалува со висината, тогаш . Топлиот слој, кој делува како огледало, лежи на височина. Во овој слој, кога аголот на инциденца на зраците станува еднаков на индексот на рефракција (), зраците се вртат назад кон површината на земјата. Набљудувачот може истовремено да го види самиот објект (ако не е надвор од хоризонтот) и една или повеќе слики над него - исправени и превртени.
Сл.2.12. Комплексна супериорна фатаморгана
На сл. На слика 2.12 е прикажан дијаграм на појава на сложена горна фатаморгана. Самиот објект е видлив ab, над него има директна слика за него a¢b¢, превртена во²b²и повторно директно a²¢b²¢. Таква фатаморгана може да се случи ако густината на воздухот се намалува со надморска височина, прво бавно, потоа брзо и повторно бавно. Сликата излегува наопаку ако зраците што доаѓаат од крајните точки на објектот се сечат. Ако некој објект е далеку (надвор од хоризонтот), тогаш самиот објект можеби не е видлив, но неговите слики, подигнати високо во воздухот, се видливи од големи далечини.
Градот Ломоносов се наоѓа на брегот Финскиот залив 40 км од Санкт Петербург. Обично од Ломоносов Санкт Петербург воопшто не е видлив или е видлив многу слаб. Понекогаш Санкт Петербург е видлив „на прв поглед“. Ова е еден пример за супериорни фатаморгани.
Очигледно, бројот на горните фатаморгани треба да вклучува барем дел од таканаречените земји со духови, кои се бараа со децении на Арктикот и никогаш не беа пронајдени. Тие ја бараа земјата Саников особено долго време.
Јаков Саников бил ловец и се занимавал со трговија со крзно. Во 1811 г Тој тргнал со кучиња преку мразот до групата Нови Сибирски Острови и од северниот врв на островот Котелни видел непознат остров во океанот. Тој не можеше да стигне до него, но го пријави откривањето на нов остров до владата. Во август 1886 г Е.В. Во правец кон североисток, 14-18 степени, јасно се гледаа контурите на четири меси, кои се поврзуваа со ниското земјиште на исток. Така, пораката на Саников беше целосно потврдена. Затоа, имаме право да нацртаме испрекината линија на соодветното место на картата и да напишеме: „Земја Саников“.
Тол даде 16 години од својот живот во потрагата по Земја Саников. Тој организираше и спроведе три експедиции на областа Нови Сибирски Острови. За време на последната експедиција на шунерот „Зарија“ (1900-1902), експедицијата на Толја почина без да ја пронајде земјата Саников. Никој повеќе не ја виде Саников Ленд. Можеби се работи за фатаморгана што се појавува на истото место во одредени периоди од годината. И Саников и Тол видоа фатаморгана на истиот остров лоциран во оваа насока, само многу подалеку во океанот. Можеби тоа беше еден од островите Де Лонг. Можеби тоа беше огромна санта мраз - цел леден остров. Ваквите ледени планини, со површина до 100 км2, патуваат низ океанот неколку децении.
Фатаморгана не секогаш ги мамела луѓето. Англискиот поларен истражувач Роберт Скот во 1902 година. на Антарктикот видов планини како да висат во воздухот. Скот сугерираше дека има планински венец подалеку од хоризонтот. И, навистина, планинскиот венец подоцна беше откриен од норвешкиот поларен истражувач Раул Амундсен токму таму каде што Скот очекуваше да се наоѓа.
Сл.2.13. Инфериорна Мираж
Долните миражи (сл. 2.13) се јавуваат со многу брзо намалување на температурата со висина, т.е. при многу големи температурни градиенти. Улогата на воздушно огледало ја игра тенкиот површински најтоплиот слој на воздух. Фатаморгана се нарекува инфериорна фатаморгана бидејќи сликата на предмет е поставена под предметот. Во долните фатаморгани, се чини како да има површина на вода под предметот и сите предмети се рефлектираат во неа.
Во мирна вода, јасно се рефлектираат сите предмети што стојат на брегот. Рефлексијата во тенок слој воздух загреан од површината на земјата е целосно слична на рефлексијата во водата, само улогата на огледало ја игра самиот воздух. Воздушната состојба во која се случуваат инфериорни фатаморгани е крајно нестабилна. На крајот на краиштата, долу, во близина на земјата, лежи многу загреан, а со тоа и полесен воздух, а над него лежи постуден и потежок воздух. Млазовите на топол воздух што се издигнуваат од земјата продираат во слоеви на ладен воздух. Поради ова, фатаморгана се менува пред нашите очи, површината на „водата“ се чини дека е вознемирена. Доволно е мал налет на ветер или удар и ќе дојде до колапс, т.е. превртување на воздушни слоеви. Тежок воздух ќе навлезе надолу, уништувајќи го воздушното огледало, а фатаморганата ќе исчезне. Поволни услови за појава на инфериорни фатаморгани се хомогена, рамна основна површина на Земјата, која се јавува во степите и пустините, и сончево, без ветровито време.
Ако фатаморгана е слика на навистина постоечки објект, тогаш се поставува прашањето - каква слика водена површинадали патниците гледаат во пустината? Впрочем, нема вода во пустината. Факт е дека привидната водена површина или езеро видливо во фатаморгана е всушност слика не на површината на водата, туку на небото. Делови од небото се рефлектираат во воздушното огледало и создаваат целосна илузија на сјајна водена површина. Таква фатаморгана може да се види не само во пустината или степата. Тие дури се појавуваат во Санкт Петербург и неговата околина во сончеви денови преку асфалтирани патишта или рамна песочна плажа.
Сл.2.14. Странична фатаморгана
Страничните фатаморгани се случуваат во случаи кога слоевите на воздух со иста густина се наоѓаат во атмосферата не хоризонтално, како и обично, туку косо, па дури и вертикално (сл. 2.14). Вакви услови се создаваат во лето, наутро непосредно по изгрејсонцето, на карпестиот брег на морето или езерото, кога брегот е веќе осветлен од Сонцето, а површината на водата и воздухот над него се уште се студени. На Женевското Езеро постојано се забележани странични фатаморгани. Странична фатаморгана може да се појави во близина на камениот ѕид на куќата загреана од Сонцето, па дури и на страната на загреан шпорет.
Комплексните типови на фатаморгани, или Фата Моргана, се јавуваат кога истовремено постојат услови за појава и на горната и на долната фатаморгана, на пример, при значителна температурна инверзија на одредена надморска височина над релативно топло море. Густината на воздухот прво се зголемува со висината (температурата на воздухот се намалува), а потоа исто така брзо се намалува (температурата на воздухот се зголемува). Со таква распределба на густината на воздухот, состојбата на атмосферата е многу нестабилна и подложна на нагли промени. Затоа, изгледот на фатаморгана се менува пред нашите очи. Најобичните карпи и куќи, поради повеќекратните изобличувања и зголемувања, се претвораат во прекрасните замоци на самовилата Моргана пред нашите очи. Фата Моргана е забележана во близина на брегот на Италија и Сицилија. Но, може да се појави и на големи географски широчини. Вака познатиот сибирски истражувач Ф.П. Врангел ја опиша Фата Моргана што ја видел во Нижеколимск: „Дејството на хоризонтална рефракција произведе еден вид Фата Моргана. Планините што лежат на југ ни изгледаа во разни искривени форми и висат во воздухот. На далечните планини како да им беа превртени врвовите. Реката се стесни до тој степен што спротивниот брег се чинеше дека е речиси кај нашите колиби“.
