Редкие необычные природные явления в атмосфере

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЛИЦЕЙ ГОРОДА КИРОВО-ЧЕПЕЦКА КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ»

Разработка брошюры

«Редкие и необычные

 явления

в атмосфере»

Автор проекта

Капитонова Кира,

 ученица 8б класса

Руководитель

Кощеева

Ирина Викторовна,

учитель географии

Консультант

Фирюлина

 Надежда Витальевна,  

учитель физики

Кирово-Чепецк

2009

Паспорт проектной работы

Название проекта: «Редкие необычные природные явления  в атмосфере»

1. Руководитель проекта: Кощеева И.В., учитель географии

2. Консультант проекта: Фирюлина Н.В., учитель физики

3. Объект: атмосфера

4. Предмет: атмосферные явления

5. Возраст участников проекта: 14 лет

6. Тип проекта: информационный

7. Заказчик проекта: кабинет географии МОУ «Лицей г.Кирово-Чепецка»

      Цель проекта: создать брошюру «Редкие и необычные природные явления в атмосфере»

8. Задачи проекта:

1. Собрать информацию по теме изучить необычные редкие атмосферные явления.
2. Отобрать атмосферные явления, повторяющиеся  на территории России и в  Кировской области.
3. Разработать модель брошюры.
4. Овладеть компьютерными технологиями (вёрстка брошюры)

9. Вопросы проекта

1. В учебнике географии 6, 8 класса характеризуются общеизвестные явления, происходящие в атмосфере: образование дождя, снега, ураганов, циклонов, атмосферных фронтов. Но нет информации об оптических явлениях в атмосфере. Почему?
2.  Миражи, гало, огни Святого Эльфа, венцы и другие атмосферные явления можно наблюдать в нашем городе. Почему это редкие  явления в атмосфере?

10. Необходимое оборудование

Компьютер, ксерокопировальная техника, сканер, бумага, фотоаппарат.

11. Аннотация

     Все  необычные явления можно условно разделить на три категории: события, происходящие в ближнем или дальнем космосе, явления, протекающие в земной атмосфере под воздействием на неё космических факторов, и, наконец, явления, связанные с состоянием земной атмосферы. О некоторых из атмосферных явлений, таких как гало, венец, огни Святого Эльма, миражи и многих других рассказывается в данном проекте.

12. Предполагаемый продукт проекта: брошюра с фотографиями и описанием  причин  редких необычных атмосферных явлений.

1 этап

Необходимая информация по проекту

План.

1. Конденсация в атмосфере
2. Ядра конденсации
3. Образование облаков.
4. Строение облаков

1.1. Конденсация в атмосфере

       Конденсация — переход воды из газообразного в жидкое состояние — происходит в атмосфере в виде образования мельчайших капелек, диаметром порядка нескольких микронов. Более крупные капли образуются путем слияния мелких капелек или путем таяния ледяных кристаллов.

      Конденсация начинается тогда, когда воздух достигает насыщения, а это чаще всего происходит в атмосфере при понижении температуры. Количество водяного пара, недостаточное для насыщения, с понижением температуры до точки росы становится насыщающим. При дальнейшем понижении температуры избыток водяного пара сверх того, что нужно для насыщения, переходит в жидкое состояние. Возникают зародыши облачных капелек, т. е. начальные комплексы молекул воды, которые в дальнейшем растут до величины облачных капелек. Если точка росы лежит значительно ниже нуля, то первоначально возникают такие же зародыши, на которых растут переохлажденные капельки; но затем эти зачаточные капельки замерзают, и на них происходит развитие ледяных кристаллов.

1.2. Ядра конденсации

      Образование капелек при конденсации в атмосфере всегда происходит на некоторых центрах, называемых ядрами конденсации. Если зародыш капельки возникает без ядра, он оказывается неустойчивым; молекулы, образовавшие комплекс, тут же разлетаются снова. Роль ядра конденсации заключается в том, что оно вследствие своей гигроскопичности увеличивает устойчивость образовавшегося зародыша капельки. Если воздух искусственно освободить от ядер конденсации, то конденсации не будет даже при большом перенасыщении. Однако ядра конденсации в атмосфере всегда есть, и потому значительные перенасыщения не наблюдаются.

       Важнейшими ядрами являются частички растворимых гигроскопических солей, особенно морской соли, которая всегда обнаруживается в воде осадков. Они попадают в воздух в больших количествах при волнении моря и разбрызгивании морской воды и при последующем испарении капелек в воздухе. На гребнях волн возникают пузырьки, наполненные воздухом (пена), которые затем лопаются, в результате чего и происходит разбрызгивание. Разрыв только одного воздушного пузырька диаметром 6 мм дает примерно 1000 капелек. При ветре 15 м/сек с одного квадратного сантиметра поверхности моря за одну секунду попадает в воздух несколько десятков ядер конденсации весом порядка 10-15 г каждое.

        Возникшие таким путем ядра конденсации имеют размеры порядка десятых и сотых долей микрона; встречаются, правда, к гигантские ядра, размерами свыше одного микрона. Ядра конденсации вследствие своей малости не оседают сами и переносятся воздушными течениями на большие расстояния. При этом вследствие своей гигроскопичности они часто плавают в атмосфере в виде мельчайших капелек насыщенного соляного раствора. При повышении относительной влажности капельки начинают расти, а при значениях влажности около 100% они превращаются в видимые капельки облаков и туманов.

      Число ядер конденсации в одном кубическом сантиметре воздуха у земной поверхности порядка тысяч и десятков тысяч. С высотой число ядер быстро убывает. На высоте 3—4 км ядра конденсации считаются только сотнями.

       Одно время предполагалось, что развитие ледяных кристаллов в атмосфере происходит на особых ядрах. Теперь есть основания думать, что сначала всегда возникают зародышевые капельки на ядрах конденсации; при отрицательных температурах эти капельки находятся в переохлажденном состоянии. Но при достаточно низких отрицательных температурах капельные элементы замерзают, и дальше на них уже развиваются кристаллы.

1.  Образование облаков.

         В результате конденсации внутри атмосферы возникают скопления продуктов конденсации — капелек и кристаллов. Их называют облаками. Размеры облачных элементов — капелек и кристаллов — настолько малы, что их вес уравновешивается силой трения еще тогда, когда они имеют очень малую скорость, падения. Установившаяся скорость падения капелек получается равной лишь долям сантиметра в секунду. Скорость падения кристаллов еще меньше. Это относится к неподвижному воздуху. Но турбулентное движение воздуха приводит к тому, что столь малые капельки и кристаллы вовсе не выпадают, а длительное время остаются взвешенными в воздухе, смещаясь то вниз, то вверх вместе с элементами турбулентности.

          Облака переносятся воздушными течениями. Если относительная влажность в воздухе, содержащем облака, убывает, то облака испаряются. При определенных условиях часть облачных элементов укрупняется и утяжеляется настолько, что выпадает из облака в виде осадков. Таким путем вода возвращается из атмосферы на земную поверхность.

        При конденсации непосредственно у земной поверхности скопления продуктов конденсации называют туманами. Принципиальной разницы в строении облаков и туманов нет. В горах возможны и такие случаи, когда облако возникает на самом горном склоне. Для наблюдателя, смотрящего снизу, из долины,   явление  представится облаком; для наблюдателя на самом склоне — туманом.

          Отдельные облака существуют подчас очень короткое время. Например, индивидуальное существование кучевых облаков иногда исчисляется всего 10—15 минутами. Это значит, что недавно возникшие капельки, из которых состоит облако, снова быстро испаряются. Но даже когда облако наблюдается очень долго, это не означает, что оно есть неизменное образование, длительное время, состоящее из одних и тех же частичек. В действительности облака находятся в процессе постоянного новообразования и исчезновения (испарения; часто неправильно говорят — таяния). Одни элементы облака испаряются, другие возникают заново. Длительно существует определенный процесс облакообразования; облако же является только видимой в данный момент частью общей массы воды, вовлекаемой в этот процесс.

2. Строение облаков.

       По своему строению облака делятся на три класса.

       Водяные (капельные) облака, состоящие только из капелек. Они могут существовать не только при положительных температурах, но и при температурах ниже нуля; в этом случае капельки будут находиться в переохлажденном состоянии, что в атмосферных условиях вполне обычно.

     Смешанные облака, состоящие из смеси переохлажденных капелек и ледяных кристаллов при умеренных отрицательных температурах.

     Ледяные (кристаллические) облака, состоящие только из ледяных кристаллов при достаточно низких температурах.

    В теплое время года водяные облака образуются в нижних слоях тропосферы, смешанные — в средних слоях, ледяные — в верхних. В холодное время года при низких температурах смешанные и ледяные облака могут возникать и вблизи земной поверхности. Чисто капельное строение облака могут сохранять до температур —10° (иногда и ниже).

     При более низких температурах в облаке наряду с капельками встречаются и кристаллы, т. е. облако является смешанным.

     Образование и строение облаков оказывает влияние  на световые явления в атмосфере.

2 этап

Характеристика необычных явлений в атмосфере.

План.

Описание атмосферного явления и объяснение причин его образования:

1. Серебристые облака
2. Перламутровые облака
3. Гало
4. Паргелий
5. Венцы
6. Радуга
7. Солнечный столб
8. Фота-Моргана
9. Северное сияние
10. Огни святого Эльма
11. Шаровая молния

      Серебристые облака — редкие атмосферные явления, подобные облакам, видимые в глубоких сумерках. Они обычно наблюдаются в летние месяцы в широтах между 50° и 60° (северной и южной широты).

        Это самые высокие облака в атмосфере Земли; образуются в мезосфере на высоте около 85 км, и видны только тогда, когда освещены солнцем из-за горизонта, в то время как более низкие слои атмосферы находятся в земной тени; днем они не видны. При этом их оптическая плотность настолько ничтожна, что через них зачастую проглядывают звезды.

        Перламу́тровые облака  — облака, образующиеся в небе на больших высотах (около 20-30 км) и состоящие, по-видимому, из кристалликов льда или переохлаждённых капель воды. Это тонкие, просвечивающие облака. Это прекрасное зрелище наблюдается сравнительно редко, обычно на широтах 55—60°, непосредственно после захода или перед восходом Солнца. Днём на фоне яркого рассеянного света они становятся невидимыми.

    Гало

    В связи с облаками в атмосфере наблюдаются различные световые ( оптические )  явления . Практического значения они не имеют, но дают некоторые сведения о характере облаков, с которыми они связаны. Эти явления обусловлены отражением, преломлением и дифракцией света в капельках и кристалликах облаков.

      В ледяных облаках верхнего яруса, особенно в перисто-слоистых, возникают явления гало. Так называются прежде всего светлые круги радиусом 22 или 46 угловых градусов с центром в центре солнечного или лунного диска. Они слабо окрашены в радужные цвета (красный внутри). Кроме этих основных форм гало, наблюдаются ложные солнца, т. е. слегка окрашенные светлые пятна на одном уровне с солнцем и на том же угловом расстоянии от него (22 или 46°). К основным кругам присоединяются иногда различные касательные к ним дуги. Наблюдаются еще неокрашенные вертикальные столбы, проходящие через солнечный диск, т. е. как бы продолжающие его вверх и вниз, а также неокрашенный горизонтальный круг на одном уровне с солнцем.

    Окрашенные гало объясняются преломлением света в шестигранных призматических кристаллах ледяных облаков, неокрашенные (бесцветные) формы — отражением света от граней кристаллов.

     Разнообразие форм гало зависит отчасти от высоты солнца и в особенности от типов кристаллов, их движения и от ориентации их осей в пространстве.

     Гало в 22° обусловлено преломлением света боковыми гранями кристаллов. Лучи света входят в одну из боковых граней и выходят из другой — не смежной, а образующей с первой угол 60°. Минимальное отклонение лучей от первоначального направления при этом будет, как показывают расчеты, около 22° (для красных лучей немного меньше, для фиолетовых немного больше). Лучи наименее отклоненные будут обладать максимальной интенсивностью. Таким образом, вокруг диска светила возникнет светлый круг радиусом около 22° с некоторым спектральным расчленением окраски.

      Так будет при беспорядочной ориентации главных осей кристаллов во всех направлениях. Если же, например, главные оси будут преимущественно вертикальными, то вместо светлого круга возникнут два светлых пятна — ложные солнца — по обе стороны от солнечного диска, также на расстоянии 22°.

       Горизонтальный круг объясняется отражением света боковыми гранями вертикально расположенных кристаллов. Солнечный столб объясняется отражением света от кристаллов, расположенных по преимуществу горизонтально. На объяснении других форм гало мы останавливаться не будем.

     Паргелий (от пара… и греч. hélios «солнце» — ложное солнце) — одна из форм гало, при которой на небе наблюдается одно или несколько дополнительных изображений Солнца. Возникает вследствие преломления солнечного света в анизотропно ориентированных частичках льда, падающих в атмосфере.

     Венцы

    В тонких водяных облаках перед диском светила, состоящих из мелких однородных капелек (обычно это высоко-кучевые облака), наблюдаются явления венцов. Венцы наблюдаются также в тумане около искусственных источников света.

    Основная, а часто единственная часть венца — светлый круг небольшого радиуса, вплотную окружающий диск светила (или искусственный источник света). Круг этот голубоватый, а по внешнему краю красноватый. Его еще называют ореолом. Он может быть окружен одним или несколькими светлыми дополнительными кольцами такой же окраски, не примыкающими к нему и друг к другу вплотную. Радиус ореола бывает порядка1—5°. Он обратно пропорционален диаметрам капелек в облаке; поэтому по нему можно определять размеры капелек в облаках.

      Венцы обусловлены дифракцией света на мельчайших капельках облаков, которые образуют своего рода дифракционную решетку. Вокруг каждой точки диска светила образуется дифракционный спектр или несколько спектров, имеющих кольцевую форму. Они налагаются друг на друга, причем их цвета сливаются и дают голубоватый оттенок. Только спектры, образованные точками, расположенными по краю диска светила, создают кайму красноватого цвета вокруг внешней периферии каждого кольца.

      Венцы вокруг искусственных источников света малых размеров (по сравнению с дисками светил) имеют более богатые радужные цвета.

    Явление иризации облаков, по существу, того же происхождения, что и венцы.

   Очень интересно явление глории. Глория подобна венцу, но возникает она не вокруг солнца или луны, а вокруг точки, прямо противоположной диску светила. Наблюдается она на облаках, расположенных прямо перед наблюдателем или ниже его, т. е. в горах или с самолета. На те же облака падает тень наблюдателя, и глория представляется наблюдателю расположенной вокруг тени его головы. Глория объясняется дифракцией света, до этого уже отраженного в капельках облаков так, что он возвращается от облака в том же направлении, по которому падал.

       Радуга

         Всем известно эффектное явление радуги. Радуга наблюдается на фоне облаков, из которых выпадает дождь, если эти облака освещены солнцем и, стало быть, расположены против него. Это светлая дуга радиусом около 42°, окрашенная в спектральные цвета: по внешнему краю в красный, по внутреннему в фиолетовый, а между ними в остальные цвета спектра. Дуга радуги является частью окружности, центр которой лежит на прямой, соединяющей центр солнечного диска с глазом наблюдателя (изредка наблюдается и лунная радуга). Когда наблюдатель перемещается, вместе с ним перемещается и видимая им радуга. Если солнце стоит низко над горизонтом, дуга радуги — около полуокружности. Если же солнце стоит высоко, то центр радуги лежит глубоко под горизонтом и над горизонтом видна лишь небольшая низко расположенная дуга. При высоте солнца 42° и более радуги не видно вовсе. С самолета иногда удавалось видеть радугу в виде почти полного круга.

        Кроме основной дуги, нередко можно различить более слабую дополнительную дугу радиусом около 50° с фиолетовым цветом по наружному краю, а изредка также и третью, и четвертую дугу. Иногда можно заметить дополнительные дуги и внутри основной дуги. Интенсивность света, ширина и окраска радуги сильно варьируют в зависимости от размеров капель.

       Условия, при которых наблюдается типичная радуга (освещенное солнцем облако с дождем), осуществляются преимущественно в случае кучево-дождевых облаков. Достаточно крупные капли этих облаков или выпадающего дождя необходимы для образования типичной радуги. Но радуга может иногда наблюдаться и на фоне облаков с мелкими каплями, даже на фоне тумана. В этом случае она широкая, почти белого цвета, со слабо окрашенными краями.

       Наблюдается радуга и в брызгах морских волн, и в брызгах водопада или фонтана.

       Радуга объясняется преломлением солнечных лучей при входе и выходе из капель, их отражением внутри капель и явлениями дифракции на каплях.

        Солнечный столб

       Световой, или солнечный, столб представляет собой вертикальную полосу света, тянущуюся от солнца во время заката или восхода. Явление вызывается шестиугольными плоскими либо столбовидными ледяными кристаллами. Подвешенные в воздухе плоские кристаллы вызывают солнечные столбы, если солнце находится на высоте 6 градусов над горизонтом либо позади него, столбовидные — если солнце находится на высоте 20 градусов над горизонтом. Кристаллы стремятся занять горизонтальную позицию при падении в воздухе, и вид светового столба зависит от их взаимного расположения.

Световые столбы нередко формируются вокруг луны, городских огней и других ярких источников света. Столбы, исходящие от низко расположенных источников света, обычно намного длиннее, чем солнечные или лунные столбы. Чем ближе к световому столбу находится наблюдатель, тем меньше сказывается расположение кристаллов в пространстве на внешнем виде столба.

      Мираж -

1) оптическое явление, наблюдаемое обычно в пустынях, состоящее в том, что кроме предметов в их истинном положении видны их мнимые изображения; при мираже предметы, скрытые за горизонтом, становятся видимыми; могут являться результатом искривления световых лучей в неравномерно нагретых слоях воздуха;

2) обманчивое видение; нечто кажущееся, призрачное.

         Как известно, свет распространяется по прямой лишь в однородной среде. На границе двух сред луч света преломляется, то есть несколько отклоняется от первоначального пути. Такой неоднородной средой является, в частности, воздух земной атмосферы: плотность его возрастает у земной поверхности. Луч света искривляется, и в результате светила выглядят несколько смещенными, "приподнятыми" относительно своих истинных положений на небе. Это явление называется рефракцией. Вследствие рефракции в атмосфере могут появляться мнимые изображения отдельных объектов - миражи.

Трудно найти человека, который хоть раз в жизни не видел бы самый простой мираж - голубое озерцо на раскаленном шоссе.

        Фата-Моргана

        Фата-Моргана - сложное оптическое явление в атмосфере, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдалённые предметы видны многократно и с разнообразными искажениями. Для этого, самого загадочного вида миражей убедительных объяснений пока не найдено. Но, существует множество теорий. И одну из них мы приведем здесь.

Своё название миражи получили в честь сказочной героини Фаты Морганы или, в переводе с итальянского, феи Морганы. Говорят, что она сводная сестра короля Артура, отвергнутая возлюбленная Ланцелота, поселилась от огорчения на дне моря, в хрустальном дворце, и с тех пор обманывает мореплавателей призрачными видениями.

Фата - Моргана представляет собой сложный мираж. Для возникновения такого миража зависимость температуры от высоты должна быть нелинейной, температура сначала возрастает с высотой, но с некоторого уровня скорость ее роста уменьшается. Подобный температурный профиль, только с более крутым переломом где-то по середине, может создать мираж с тройным изображением.

В воздухе при определенных обстоятельствах образуются "атмосферные зеркала". Один из слоев воздуха приобретает способность отражать лучи света. Так бывает рано утром, когда нижние слои воздуха еще остаются сильно охлажденными от соприкосновения с землей, а верхние слои оказываются более теплыми. При этом один из верхних слоев воздуха начинает отражать от себя, как зеркало, все, что находится на земной поверхности. В таких условиях можно увидеть и то, что находится за горизонтом. В воздухе появляются далекие острова, горы, плывущие корабли.

     Северное сияние

     Ответ на вопрос, что же такое северное сияние, первым нашел Михаил Ломоносов. Проведя бесчисленное количество опытов, он высказал предположение об электрической природе этого явления. Ученые, продолжившие изучение этого феномена, на основе опытов подтвердили правильность его гипотезы. Они заполняли полые трубки азотом, неоном, водородом, аргоном и другими разреженными газами, пропуская через них электрический ток. Каждый газ светился (люминесцировал) по-разному. Затем было установлено, что свечение разреженных газов происходит в верхней части атмосферы — ионосфере (на высоте от 80 до 1 000 км). Также была выявлена тесная связь с активностью деятельности Солнца. Когда на нем происходят взрывы, в ионосферу Земли устремляются заряженные частицы (корпускулы). Сталкиваясь с частицами разреженных газов, находящихся в ионосфере, они заставляют их светиться: чем активнее Солнце, тем Северное сияние охватывает большее пространство небесного свода. Особенно сильным это явление бывает в период максимума 11-летнего цикла солнечной активности.

        В древние времена люди не понимали природу Aurora Borealis, поэтому с Северным сиянием связано множество мифов и поверий. Викинги полагали, что огни на небе загораются, когда танцуют души умерших дев, а эскимосы верили, что это обитатели загробного мира пытаются связаться с живыми. В средние века ночные сполохи считали предвестниками войн и болезней (как, впрочем, кометы, затмения и многие другие необычные явления). А в одной датской легенде говорится о лебединой стае, которая улетела слишком далеко на север и застряла во льдах. Когда лебеди взмахивают, крыльями, пытаясь взлететь, на небе вспыхивают огни. По старинным финским легендам, это лисы охотятся на сопках и чешут бока о скалы так, что искры летят на небо, превращаясь в северное сияние.

        На русском Севере полярные сияния называли пазорями или сполохами. Первое из этих слов указывает на сходство рассматриваемого явления с зорями, а второе происходит от слова "полошить", то есть тревожить, беспокоить, поднимать тревогу. Действительно, во время полярных сияний небо может стать красным, как на пожаре. Известны случаи, когда полярное сияние красного цвета принимали за зарево пожара и пожарные команды выезжали к огромному зареву в северной части горизонта.

         Видели полярные сияния и в южном полушарии. Английский мореплаватель Джеймс Кук (1728-1779) был одним из первых, кто не только дал их описание в южном полушарии, но и обратил внимание на то, что полярные сияния появляются в высоких широтах обоих полушарий одновременно. Оказалось, что это явление в Северном и Южном полушариях не только взаимосвязано, но и просто-напросто является зеркальным взаимоотражением!

        По мнению ученых разноцветные сполохи загораются в небесах полярных областей планеты, когда заряженные частицы, идущие с Солнца, взаимодействуют с земным магнитным полем. Геомагнитное поле планеты отклоняет большую часть потока этих частиц, но некоторые все-таки попадают в земную атмосферу над полярными регионами. Столкновение этих пленниц с атомами и молекулами газовой атмосферы сопровождается разноцветным свечением

       Наиболее распространенный цвет - бледно-зеленый - создается в результате столкновения электронов с атомами кислорода на высоте ниже 400 км. Молекулы азота в нижних слоях ионосферы создают красный свет. А на самом верху ионосферы молекулы азота излучают насыщенный фиолетовый цвет, но он обычно слишком тускл, и с поверхности Земли его не видно. Переливы этих цветов и рождают необыкновенные, фантастической раскраски трепещущие картины.

     Северные сияния происходят гораздо выше, чем может забраться самый мощный реактивный самолет. Нижний край сияния находится на высоте, по меньшей мере, 60 км, в то время как самый верхний - 960 км над уровнем планеты. Так что ни летчикам, ни скалолазам, вопреки легендам, никогда не удавалось оказаться внутри сияния. Только космонавты могут пролететь сквозь красочные сполохи.

Формы их очень разнообразны: то это своеобразные светлые столбы, то это изумрудно-зеленые, с красной бахромой занавеси, пылающие длинные ленты, расходящиеся многоцветные лучи-стрелы, а то и просто бесформенные светлые, порой цветные пятна на небе.

         Наиболее часто полярные сияния имеют вид лент или пятен, напоминающих облака. Более интенсивное сияние приобретает форму лент, которые при уменьшении интенсивности превращаются в пятна. Ленты могут также исчезать, не разбиваясь на пятна. Ленты обычно простираются с востока на запад на тысячи километров, напоминая гигантский занавес. Высота этого занавеса достигает нескольких сот километров, а толщина всего лишь несколько сот метров. Поэтому такой занавес прозрачен, и сквозь него можно различать звезды. Нижний край занавеса обычно резко очерчен и чаще подкрашен в красный или розовый цвет, а верхний, размытый постепенно исчезает с высотой. Иногда возникают интенсивные сияния, которые охватывают большую часть полярного района и характеризуются беловато-зеленоватым свечением. Они называются шквалами и характерны для периодов повышенной солнечной активности.

Огни   Святого   Эльма  - естественное свечение, которое сопровождает атмосферные электрические "утечки" зарядов. Такое свечение обычно появляется во время грозы на концах острых предметов, например на верхушке церковного шпиля или корабельной мачты. Это явление сопровождается шипением или тихим потрескиванием. Для корабельных радистов эти огни создают радиопомехи, сильно электризуют радиоантенну. Эти огни были знак того, что буря, гроза утихомириваются. Полагают, что свечение более ярко, когда грозовое облако на своей нижней границе имеет отрицательный заряд. В этом случае свечение имеет красноватый оттенок. Когда нижняя часть облака заряжена положительно, свечение слабее и имеет голубоватый оттенок. Кстати этот оттенок встречается реже, чем красный. Эти огни можно наблюдать не только во время грозы. Они возникают во время сильных песчаных бурь, когда мчащиеся с большой скоростью частицы песка сильно электризуются. Отмечались эти огни и во время извержений вулканов.

      Шаровая молния - редко встречающееся явление, представляющее собой светящийся сфероид диаметром 10-20 см, образующийся обычно вслед за ударом линейной молнии и состоящий, по-видимому, из неравновесной плазмы. Шаровая молния существует от одной секунды до нескольких минут. Интенсивность свечения: по самому распространенному мнению, увидев шаровую молнию, вы на несколько секунд совершенно бесплатно получите 100 ватную лампочку. Хотя она может совсем скоро начать портится и совсем угаснуть в конце. О свечении шаровой молнии во время взрыва ничего не известно, скорее всего это сильная вспышка. С уверенностью можно сказать только одно: шаровая молния любит проникать в дома или, цитата, "проходить". Смерть шаровой молнии обычно сопровождается взрывом, распадением на несколько частей или постепенным угасанием. Реже при этом исчезают люди, взлетают в воздух свиньи, испаряется вода из целого пруда, усиливается глобальное потепление и еще что-нибудь в этом роде. Если к вам в дом «зашла» шаровая молния, то если возможно( если близко дверь), постарайтесь побыстрее оставить свою гостью одну. Если же молния от вас на расстоянии вытянутой руки, то не волнуйтесь, не дергайтесь, просто замрите и наблюдайте за происходящим.

         Перечисленные атмосферные явления относятся к категории редких явлений, поскольку их образование связано с состояние атмосферы. на территории Кировской области и в нашем городе большинство из перечисленных явлений наблюдать можно. Например, гало, венцы, миражи, огни Святого Эльма, перламутровые и серебристые облака, шаровую молнию и даже северное сияние (очень редко)  в северных районах области.

3 этап

Анкетирование.

  Жителям города Кирово-Чепецка были предложены вопросы анкеты.

Цель анкетирования: выявить информированность жителей города о необычных природных явлениях в атмосфере.

Вопросы анкеты.

Укажите Ваш возраст ___________

1.  Приведите пример хотя бы 1 необычного атмосферного явления.

2. Что такое огни Святого Эльма?

3. Приходилось ли Вам наблюдать необычные атмосферные явления?

           ДА                                 НЕТ

4. Можете ли Вы объяснить, почему происходят северное сияние, гало, миражи?

 ДА                   НЕТ               ЧАСТИЧНО

Таблица 1.

Результаты анкетирования.

Всего опрошено 91 человек.

Диаграмма 1.

Диаграмма 2

       Вывод по итогам анкетирования.

        Жители города знают о часто повторяющихся атмосферных явлениях: дождь, снегопад,  гроза. Опрошенные более старшего возраста называют редкие атмосферные явления: огни Святого Эльма, радуга, дождь из лягушек, кислотный дождь, полярное сияние.  55 человек  (60,4%) из опрошенных наблюдали необычные атмосферные явления, но только 9 (9,8%) человек могут объяснить причины образования таких явлений. Следовательно, данный проект «Разработка брошюры «Редкие и необычные атмосферные явления» считаем актуальным, поскольку благодаря брошюре можно расширить кругозор  по данной теме.

4 этап

Варианты брошюры.

1 вариант

       В брошюру поместить фотографии и краткую характеристику редких атмосферных явлений.

      Внешний вид страницы может быть таким.

  Гало

Гало вокруг Луны                                                      Гало вокруг Солнца

         В ледяных облаках верхнего яруса, особенно в перисто-слоистых, возникают явления гало. Гало -  оптическое явление в атмосфере в виде светлого или радужного кольца вокруг Солнца или Луны, иногда появляющиеся вокруг других мощных источников света, таких как уличные огни. Круги гало слабо окрашены в радужные цвета (красный внутри). Гало возникает в результате отражения и преломления света в ледяных кристаллах высоких (перисто-слоистых) облаков или капельках воды (туман). Разнообразие форм гало зависит отчасти от высоты солнца и в особенности от типов кристаллов, их движения и от ориентации их осей в пространстве.

2 вариант

   Редкие и необычные явления охарактеризовать по плану.

План.

1. Внешний вид явления (Фотографии)
2. Определение атмосферного явления
3. Причины образования.
4. Место образования.
5. Значение.

Внешний вид страницы может выглядеть таким образом.

Гало

От греч. Halos - световое кольцо вокруг Солнца или Луны.

Виды гало.

Что такое гало.

 Гало -  оптическое явление в атмосфере в виде светлого или радужного кольца вокруг Солнца или Луны, иногда появляющиеся вокруг других мощных источников света, таких как уличные огни.

Причины образования.

 Гало возникает в результате отражения и преломления света в ледяных кристаллах высоких (перисто-слоистых) облаков или тумана. Кристаллы, формирующие гало, располагаются на поверхности воображаемого конуса с осью, направленной от наблюдателя (из вершины конуса) к Солнцу.

Гало возникает, когда лучи света преломляются на сгустившихся в высоких облаках ледяных кристалликах, имеющих форму шестигранных призм. В результате мы видим малый круг гало радиусом 22°. Большой круг образуют лучи, прошедшие через боковую грань и основание призм-кристалликов. Его радиус равен примерно 46°. Большой круг наблюдается реже и светится слабее, однако вокруг Солнца его разглядеть проще, чем малый, теряющийся в ярком солнечном свете. Малое гало лучше видно вокруг Луны. Благодаря дисперсии света гало всегда слегка окрашены в радужные тона. Обычно гало предвещают дождь.
Окрашенные гало объясняются преломлением света в шестигранных призматических кристаллах ледяных облаков, неокрашенные (бесцветные) формы — отражением света от граней кристаллов.

 В старину разнообразным гало, как и другим небесным явлениям, приписывалось мистическое значение знамений (как правило — дурных, особенно, если гало принимало крестообразную форму, которая трактовалась как крест или меч, или появлялись двойники светила), чему известно множество летописных свидетельств.

Значение гало.

В те времена, когда метеорологии не существовало, гало и подобные ему оптические явления использовались для предсказания погоды. Например, русские народные приметы говорят, что появление вокруг либо около луны подобных светлых колец, дуг, пятен, столбов — к дождю.

Формы образования гало.

Разнообразие форм гало зависит отчасти от высоты солнца и, в особенности от типов кристаллов, их движения и от ориентации их осей в пространстве. Мельчайшие ледяные кристаллики и капельки воды, из которых эти облака состоят, как бы светятся, рассеивая лучи яркого источника света. (Так же блестят зимой замёрзшие окна, создавая ореол вокруг фонаря; подобный ореол можно увидеть и вокруг лампочки, если посмотреть на неё через лёгкую полупрозрачную ткань.) Но иногда, если облака достаточно тонкие и однородные, вокруг Солнца или Луны появляется не просто туманное свечение, а яркий круг, реже сразу несколько кругов – гало.

Место наблюдения

     Круг свечения наблюдается вокруг Солнца или Луны, иногда вокруг мощных источников света, таких как уличные фонари.

     Мы выбрали второй вариант. Потому что второй вариант брошюры более полно раскрывает причины образования атмосферных явлений

Заключение.

Список источников информации

1. Бялко А.В. Наша планета – Земля [Текст]/ А.В. Бялко – М., 1989.
2. Булат В.Л. Оптические явления в природе [Текст]/ В.Л. Булат – М., 1974.
3. Ван де Хюлст. Рассеивание света  частицами [Текст]/ Ван де Хюлст – М., 1961
4. Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки о Вселенной  [Текст]/ Б.А. Воронцов-Вельяминов – М., 1980.
5. Дмитриев Е. По следам кометных катастроф [Текст]/ Е. Дмитриев – М., 1991.
6. Зверев А.С. Синоптическая метеорология  [Текст]/ А.С. Зверев – Л., 1977.
7. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы [Текст]/  Л.Т. Матвеев - Л., 1984.
8. Омхольт А. Полярное сияние [Текст]/ А. Омхольт – М. 1974
9. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология [Текст]/ С.П. Хромов, М.А. Петросянц – М., 1994
10. Тарасов Л.В. Физика в природе [Текст]/ Л.В.Тарасов – М., 1988.
11. Трубников П.Р., Попусаев Н.В. Оптика и атмосфера [Текст]/ П.Р. Трубников, Н.В. Попусаев – С-Петербург, 2002.