Конспект и презентация "Электрические и оптические явления в атмосфере"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 4» с.ОКТЯБРЬСКОЕ ХАНКАЙСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА

 

 

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ

 

 

Выполнила: ученица 6класса

Сиротина Анна

Проверил:

Учитель географииНагорная Елена Михайловна

 

 

 

 

с. Октябрьское

2022 г.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………….............3

ГЛАВА 1.АТМОСФЕРА – ВОЗДУШНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ…4

ГЛАВА 2. ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА……………………………….5

2.1. ПОЧЕМУ НЕБО ГОЛУБОЕ?............................................................6

2.2. ЗАКАТ СОЛНЦА.ЭСТЕТИЧЕСКОЕ УДОВОЛЬСТВИЕ………..7

2.3. РАДУГА КАК АТМОСФЕРНОЕ ЯВЛЕНИЕ……………………..9

а) ПЕРЕВЁРНУТАЯ РАДУГА……………………………………..10

б) НОЧНАЯ РАДУГА………………………………………………10

2.4. ПОЛЯРНОЕ СИЯНИЕ……………………………………………11

ГЛАВА 3.АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО…………………...13

3.1. МОЛНИЯ…………………………………………………………..14

3.2. ШАРОВАЯ МОЛНИЯ…………………………………………….16

3.3. МОЛНИИ КАТАТУМБО……………………………………........18

3.4. ОГНИ СВЯТОГО ЭЛЬМА………………………………………..19

ГЛАВА 4. МОИ ИССЛЕДОВАНИЯ………………………………….22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………...24

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………25

ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………………..26

 

 

Введение

Человек - большой мастер строить воздушные замки на песке. Однако практика показывает: до матушки природы ему далеко. Мастерица от Бога способна на такой обман наших чувств, что дух захватывает! Но как бы волшебно ни выглядели оптические и электрические явления, примеры, которые мы рассмотрим, они не фантасмагория, а результат течения физических процессов.

Актуальность: наверное, нет человека, который не любовался бы природными явлениями, такими как - голубое небо, алый закат, радуга. Эти великолепные красочные явления издревле привлекали всеобщее внимание, но мало кто знает, как в действительности они появляются, мало кто знает, что это оптические и электрические явления. Можно ли эти явления экспериментально исследовать?

Объекты исследования: небо, радуга, полярное сияние, молния,

Основные методы,которые я использовала – изучение литературы, наблюдение, анкетирование и эксперимент (проведение опытов).

Материалы для исследования: зеркало, компакт – диск, монета, белый лист бумаги, прозрачный стакан с водой.

Цель работы: исследовать оптические и электрические явления в атмосфере: познакомиться с сущностью наблюдаемых природных явлений, объяснить их на основе физических законов.

Задачи: изучить литературу и найти ответы на следующие вопросы: какие явления связаны с отражением света? Как объяснить цвет неба и цвет заката? Какие явления связаны с преломлением света? Откуда берётся радуга? Почему возникают полярные сияния, молнии, шаровые молнии и молнии Кататумбо.

 

 

ГЛАВА1.АТМОСФЕРА – ВОЗДУШНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ

Атмосфера (от греческого –«атмос» - пар и – «cфера» - шар) –газообразная оболочка земли.

Атмосфера земли формировалась на протяжении миллионов лет. Непрерывные вулканические извержения на юной планете способствовали созданию первой атмосферы.

Наблюдения за многими явлениями в атмосфере показывают, что атмосфера имеет ясно выраженное слоистое строение. В настоящее время известны пятьосновных слоев: 1)тропосфера,2)стратосфера, 3)мезосфера, 4)термосфера, 5)экзосфера. Атмосферные слои удерживаются силами притяжения планеты. В пределах различных слоёв можно наблюдать характерные атмосферные явления и смену температур. Каждая из этих сфер характеризуется резко выраженными физическими особенностями, обусловленными главным образом взаимодействием между частицами газов, образующих атмосферу и поступающим в атмосферу излучением. Атмосферный воздух состоит из азота - 77,99 %,кислорода – 21%,0,93% аргона и около 0,03% углекислого газа. 0,01% составляют вместе водород, неон, гелий, криптон, ксенон... Доля углекислого газа со временем возрастает из – за того, что в атмосферу выделяются продукты горения топлива, а кроме того, уменьшается площадь лесов, которые поглощают углекислый газ и выделяют кислород.

В атмосфере так же находится незначительное количество озона, который сконцентрирован на высоте около 25 – 30 км. и образует так называемыйозоновый слой. Этот слой создаёт барьер для солнечного ультрафиолетового излучения. Кроме этого в атмосфере находится водяной пар и различные примеси – частички пыли, вулканический пепел, сажа и прочее. Концентрация примеси выше у поверхности земли и в определённых районах.

 

 

ГЛАВА 2.ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Обладая наибольшей плотностью, газовая оболочка у земной поверхности и постепенно разряжаясь с поднятием вверх, она достигает толщины более сотни километров. Атмосфера земли находится в постоянном движении. Под воздействием различных факторов, её слои перемещаются, меняют плотность, температуру, прозрачность, перемещаются на большое расстояние с различной скоростью.

Для лучей света, идущих от солнца или других небесных светил, земная атмосфера представляет собой своеобразную оптическую систему с постоянно меняющимися параметрами. Оказываясь на их пути,она и отражает часть света, рассеивает его, пропускает его сквозь всю толщу атмосферы, обеспечивая освещённость земной поверхности, в определённых условиях, разлагает его на составляющие и искривляет ход лучей, вызывая, тем самым, различные атмосферные явления (приложение, опыт № 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЧЕМУ НЕБО ГОЛУБОЕ

Издревле люди пытались ответить на вопрос, почему небо голубое? В попытках раскрыть этот феномен,было выдвинуто немало гипотез, подчас забавных для нашего современного восприятия. Например, древние греки связывали цвета неба с цветом чистейшего горного хрусталя, из которого, якобы, был сделан небесный свод. Во времена Гёте считалось, что синеватым небо становится вследствие смешения света и тьмы.

Почему небо голубое – очень трудно найти ответ на такой простой вопрос. Многие учёные ломали себе голову в поисках ответа. Наилучшее решение проблемы предложил около 100 лет назад английский физик лорд Джон Рэлей. Но начнём сначала. Солнце излучает ослепительно белый чистый свет. Значит и цвет неба должен быть таким же, но оно всё - таки голубое. Что же происходит с белым светом в земной атмосфере?

Лорд Рэлей в 1899 году опубликовал своё объяснение: именно воздух, а не пыль или дым, окрашивает небо в голубой цвет.

Часть солнечных лучей проходит между молекулами газа, и без изменений достигает поверхности Земли. Другая, большая часть, поглощается газовыми молекулами, при поглощении фотонов молекулы заряжаются энергией, а затем испускают её в виде, опять – таки фотонов. Эти вторичные фотоны имеют разную длину волны и могут быть любого цвета – от красного до фиолетового.

Разлетаются они во всех направлениях: и к Земле, и к Солнцу, и в стороны. Лорд Рэлей предположил, что цвет испускаемого луча зависит от преобладания в луче квантов того или иного цвета. При столкновении молекулы газа с фотонами солнечных лучей на один вторичный квант красного цвета приходится восемь квантов синего.

Каков результат - интенсивный голубой свет буквально льётся на нас со всех сторон из миллиарда молекул газа атмосферы. К этому свету примешаны фотоны других цветов, поэтому он не имеет чисто синего тона (приложение, опыт № 4)

 

 

 

 

ЗАКАТ СОЛНЦА. ЭСТЕТИЧЕСКОЕ УДОВОЛЬСТВИЕ

Закат солнца – это период времени, когда солнце приближается к горизонту и скрывается за ним. Это оптическое явление в атмосфере более, красочное, чем рассвет.

Спускаясь всё ниже к горизонту, Солнце теряет яркость и становится красноватого цвета. Вместе с изменением цвета самой звезды, происходят перемены и в окраске неба. Вблизи Солнца оно окрашивается в красные, желтые и оранжевые тона, а над противосолнечной частью горизонта появляется светлая, бледно окрашенная полоса.

Затем, дойдя до самого горизонта, Солнце становится тёмно – красным, а в разные стороны от него разливается яркоокрашенная полоса «зари». Цвета «зари» меняются последовательно снизу - вверхот ярко – оранжевого до зеленовато – голубого. Над «зарёй» появляется почти бесцветное округлое сияние.

И в тоже время над противоположной частью горизонтаначинает вставать тёмная тень Земли, которую отделяет от светлой части неба розово – оранжевая полоса, названная «Поясом Венеры».

«Пояс Венеры» появляется на высоте 10 – 20 градусов к горизонту и виден в любой точке земного шара при условии ясного неба. Цвет явления вызван рассеянием оранжево – красных лучей заходящего солнца.

Чем ниже опускается Солнце за горизонт, тем интенсивнее небо окрашивается в пурпурный цвет. Это атмосферное оптическое явление тоже получило своё название –«Пурпурный свет».

«Пурпурный свет» достигает наибольшего развития, когда солнце находится ниже горизонта на 4 – 5 градусов. Это грандиозное, бесконечно красивое явление – небо, облака, вершины гор окрашиваются в яркие алые, пурпурные,фиолетовые тона. Окружающий мир приобретает таинственное и мистическое – прекрасное очарование.

Затем пурпурное великолепие отступает перед новым природным явлением – «Лучами Будды». Небо приобретает огненно – красный цвет, а от места захода солнца протягиваются высоко вверх светлые лучи в виде отчетливых радиальных полос.

Осветив всё напоследок «Лучами Будды», Солнце уходит на покой, оставляя за собой тёмно – красную полосу вдоль линии горизонта, которая



постепенно тускнея, угасает. Тень же Земли, окаймлённая бледным исчезающим «Поясом Венеры», стремительно завоёвывает небесное пространство. Наступает ночь.

Так почему же предзакатное небо становится красным? Апотому, что лучи солнца на закате проходят гораздо больший путь в атмосфере. Короткие волны рассеиваются ещё в начале пути, а до нас доходят только длинные волны солнечного света, т.е., красные, оранжевые и желтые. Они – то и раскрашивают небо во всевозможные теплые тона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАДУГА КАК АТМОСФЕРНОЕ ЯВЛЕНИЕ

Радуга – это атмосферное, оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении ярким источником света (в природе Солнцем или Луной). Радуга появляется только после ливня, когда атмосфера насыщена множеством водяных капель и одновременно светит солнце. Чтобы увидеть радугу, необходимо находиться строго между Солнцем (оно должно быть сзади) и дождём (он должен быть перед вами). Иначе радуги не увидеть! Солнце посылает свои лучи, которые, попадая на капельки воды, создают спектр. Солнце,ваши глаза и центр радуги должны находиться на одной линии!(приложение, опыт № 5)

Если солнце высоко в небе, провеститакуюпрямую невозможно. Вот почему радугу чаще всего можно наблюдать только рано утром или ближе к вечеру. Утренняя радуга означает, что солнце находится на востоке, а дождь идёт на западе. При вечерней радуге солнце расположено на западе, а дождь идёт – на востоке. Как известно свет состоит из сочетания нескольких цветов: красного, оранжевого, желтого, зелёного, синего, голубого и фиолетового. Белый свет, проходящий через призму, на другой сторонеотражается всеми цветами радуги. Но для того чтобы понять, что такое радуга, необходимо разобраться в том, что происходит внутри призмы и как белый свет излучает столько цветов(приложение, опыт № 3).

Саму же радугу создают капли дождя. Свет попадая на каплю дождя, отражается от другой стороны капли и выходит. Во время этого процесса происходит разложение света на спектр, точно также как это происходит в прозрачной трёхгранной призме.

Иногда могут появиться сразу две радуги. Вторая радуга может образоваться, потому что в некоторых каплях дождя может происходить сразу двойное отражение. Для того чтобы одновременно происходило два отражения, необходимы капли определённого размера. Основной процесс появление радуги заключается в преломлении (рефракции) или «изгибе»света. Свет гнётся, а точнее меняет своё направление, когда передвигается из одной среды в другую. Радуга появляется за счёт того, что свет перемещается с разной скоростью в разные среды. Когда белый солнечный свет проникает в несколько капель дождя под определённым углом, на небе появляются красные, оранжевые, жёлтые, зелёные, голубые, синие и фиолетовые цвета, т. е. радуга. Замыкают радугу красный и фиолетовый цвета видимого светового спектра(приложение, опыт № 2).


Один из необычных фактов этого явления природы – перевернутая радуга. Бывает она чрезвычайно редко и появляется лишь при выполнении ряда условий.В отличие от традиционной радуги, «перевернутая радуга» появляется на чистом небосводе, без дождевых туч. Лучи солнца должны освещать под определенным углом тонкую похожую на дымку завесу облаков на высоте 7 — 8 тысяч метров. На подобной высоте перистые облака состоят из крошечных кристаллов льда. И когда выпуклые облака из ледяных кристаллов попадают под солнечные лучи — свет отражается в атмосферу, а людям удается увидеть красочное явление.При этом и оттенки перевернутой радуги отобразятся в обратном порядке: красный снизу, а фиолетовый окажется сверху.

Ночная радуга – следующий факт, которым я Вас удивлю. Скажите,не может быть такого? Может. Радуга – это преломление света. Ночью на небосводе так же есть светило – Луна, свет которой и преломляется. Часто ночную радугу называют лунной. Что бы увидеть её невооруженным человеческим глазом ночью, должно быть выполнено несколько условий: Луна должна быть в фазе полнолуния, спутник должен быть не высоко на небосводе, должен быть дождь либо туман и последнее, небо должно быть очень темным. Если хотя бы одно условие не выполнено, то наши глаза увидят лишь белый свет. В основном лунная радуга доступна для «осмотра» возле больших водопадов, т.к. это априори значит выполнение второго условия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЛЯРНОЕ СИЯНИЕ

Полярное сияние – это поразительное по красоте оптическое явление, которое чаще всего наблюдается в полярных областях, однако при помощи специальных приборов люминесценцию верхних слоёв атмосферы можно наблюдать в небе Северного и Южного полушарий на любой широте. Полярные сияния при наблюдении с поверхности Земли имеют разнообразные формы. Как правило, свечение начинается в виде однородной дуги без лучистой структуры: её яркость бывает, как постоянной, так и пульсирующей с периодом минуты и более. В том случае,если яркость сияния начинает увеличиваться, возникают лучи, «драпри» (оптический эффект, напоминающий драпировку гардинами),всполохи, пятна, пульсирующие лучистые дуги или «короны» - когда лучи сходятся к вершине. Интенсивность свечения полярных сияний обычно выражаются в баллах по международной шкале. Полярные сияния могут продолжаться от десятков минут до нескольких суток. Они чаще всего возникают весной и осенью, с пиком частотности в периоды весеннего и осеннего равноденствия (обычно марте – апреле и сентябре – октябре). Интересно, что за короткое время полярного сияния выделяется огромное количество энергии, иногда почти столько же, сколько во время землетрясений.

Причины полярного сияния открыты сравнительно недавно. Солнце излучает не только тепло и свет, но от него исходят также потоки электрически заряженных частиц – протонов и электронов.

Когда эти частицы достигают Земли, они не попадают прямо на поверхность планеты, потому что магнитное поле Земли изменяет их траектории. Магнитное поле защищает Землю от них, но не полностью. Под воздействием мощного потока электронных частиц магнитное поле деформируется: на обращенной к Солнцу стороне линии поля собираются в пучок, а вблизи обоих полюсов наоборот обрываются и образуют как бы шлейфы, типа хвоста у кометы. В этих местах магнитное поле слабее и заряженные частицы проникают в верхние слои атмосферы, где они сталкиваются с молекулами кислорода и углекислого газа.

Высвобождающаяся при этих столкновениях энергия выделяется в виде света с разной длинной волны: если больше кислорода, то свет зелёный и красный, а углекислый газ даёт голубое и фиолетовое свечение.

Знаете ли вы, что полярные сияния бывают не только на севере, но и на юге. Например, в Крыму полярное сияние видели в 1938, 1940, 1941 и

 

1943 годах. В августе 1941 года его наблюдали в районе Алма-Аты. А 25 января 1909 года оно было заметно даже у экватора.

Это большой подарок, увидеть Северное сияние собственными глазами на Земле, но еще большим чудом оно кажется из космоса, когда кажется, будто можно прикоснуться к нему руками.

 В пик солнечной активности, когда происходят выбросы огромных коронарных масс, сияние на полюсах становятся более яркими, красочными и частыми. Активность Солнца циклична и бывает примерно каждые 11 лет. Последняя была зафиксирована в 2013 году, поэтому следующее световое шоу будет приблизительно в 2024 году.

Люди на Земле заворожено следят за Северным сиянием, изучают его, снимают о нем фильмы, но явление во Вселенной не уникальное. Оно происходит на всех планетах, где есть атмосфера и именно в районе полюсов. Астрономы зафиксировали такое свечение на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 3.АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО    

1) Атмосферное электричество - это совокупность электрических явлений и процессов в атмосфере.

  2)Атмосферное электричество - это раздел физики атмосферы, изучающий электрические явления в атмосфере и её электрические свойства. Все проявления атмосферного электричества, тесно связаны между собой, и на их развитие сильно влияют метеорологические факторы — облака, осадки, метели и т. п.Начало как науке было положено в 18 в. американским учёным Б. Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным М. В. Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков. Развитие космонавтики позволило начать изучение электрических явлений. 

Исследования атмосферного электричества позволяют выяснить природу процессов, ведущих к колоссальной электризации грозовых облаков, в целях прогноза и управления ими; выяснить роль электрических сил в образовании облаков и осадков; они дадут возможность снижения электризации самолётов и увеличения безопасности полётов, а также раскрытия тайны образования шаровой молнии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МОЛНИЯ.

Молния – это электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющейся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом.

Молния – это электричество в громадных масштабах. И всё же молния остаётся большой загадкой. Она может ударить неожиданно, и её путь может быть непредсказуем. Молния в небе не приносит вреда, но одна из десяти молний обрушивается на поверхность земли. Молния разделяется на множество ветвей, каждая из которых способна поразить человека, находящегося в эпицентре. При ударе человека молнией, разряд тока может переходить от одного человека к другому, если они соприкасаются.

Часто молния, выходя из облака, проходит до шестнадцати километров, прежде чем ударить в землю. Другими словами, молния может появиться ниоткуда. Молнии нужен ветер и вода. Когда сильные ветра поднимают влажный воздух, возникают условия для появления разрушительных гроз.

Невозможно разложить на составляющие то, что укладывается в миллионную долю секунды. Одно из ложных убеждений состоит в том, что мы видим молнию, когда она устремляется в землю, на самом деле мы видим обратный путь молнии в небо. Молния – это не однонаправленный удар в землю, а это на самом деле кольцо, путь в две стороны. Вспышка молнии, которую мы видим, так называемый обратный удар, завершающаяся фаза цикла. И когда обратный удар молнии рассекает воздух, появляется её визитная карточка – гром. Обратный ток силой в тысячи ампер и миллионы вольт устремляются от земли к облаку.

Существует несколько различных теорий, объясняющих происхождение молний.Обычно нижняя часть облака несёт отрицательный заряд, а верхняя -положительный, что делает систему облако – земля подобной гигантскому конденсатору. Когда разность электрических потенциалов становится достаточно большой,между землей и облаком или между двумя частями облака происходит разряд, известный под названием молнии.

Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне, Уранеи др. Самая длинная молния была зафиксирована в Оклахоме в 2007 году. Её протяженность составляла 321 км. Самая продолжительная молния была зафиксирована в Альпах. Её длительность составляла 7.74 секунды.

Ежесекундно на Земле вспыхивает около 700 молний. Мировые очаги гроз: остров Ява – 220, экваториальная Африка – 150, южная Мексика – 142, Панама – 132, Бразилия - 106 грозовых дней в году. Россия: Мурманск – 5,Архангельск – 10, С – Петербург – 15, Москва – 20 грозовых дней в году.

 Зафиксирован случай, когда на территории США проходила гроза шесть часов подряд, в течение которой сверкнуло порядка 15.000 молний.

Наиболее часто молния возникает в кучево – дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молния образуется в слоисто – дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.

Если дерево будет мокрым, то при ударе в него молния не наносит существенных разрушений — оно не загорается. Так происходит потому, что электричество свободно движется через влажную поверхность и уходит в землю.

Грозы случаются чаще всего во второй половине дня — между 13 и 24 часами. Минимальное число их наблюдается между 15 и 18 часами. В Египте можно наблюдать всего одну грозу в 200 лет! Продолжительность гроз обычно около часа. Однако в тропиках и в горах Кавказа они иногда продолжаются до 12—13 часов.

Что интересно, многие молнии в воздухе проходят эдакий зигзагообразный путь, который по своей толщине не превосходит диаметра вашего большого пальца. При этом, длина пути молнии может составлять около 10-15 километров. А вот температура у типичной молнии очень высока — она может превышать 30 тысяч градусов по Цельсию, что примерно в пять раз больше, чем температура на Солнце.

Интересно и то, что энергия одного разряда молнии может спокойно питать лампу в 100 ват в течении трех месяцев. А вот мнение о том, что молния не ударяет никогда в одно место дважды — это действительно миф — на самом деле, это не редкость и встречается довольно часто, причем не один раз подряд.Подсчитав после вспышки молнии секунды и умножив их примерно на 300 (скорость звука около 330м/с), мы определим расстояние до грозовой зоны.

ШАРОВАЯ МОЛНИЯ

Узнать шаровую молнию очень легко. Обычно она имеет, как можно догадаться, форму шара, светящегося, как лампочка на 60 – 100 Ватт. Гораздо реже встречаются молнии похожие на грушу, гриб или каплю,или такой экзотической как блин, бублик или линза. Разнообразие цветовой гаммы просто поражает: от прозрачного до чёрного, но лидирует всё же оттенки желтого, оранжевого и красного. Цвет может быть неоднородным, а иногда шаровые молнии меняют его, как хамелеон.

Размер плазменного шара колеблется от нескольких сантиметров до нескольких метров. Но обычно люди сталкиваются с шаровыми молниями диаметром 10 – 20 сантиметров. Хуже всего в описании молний дело обстоит с их массой и температурой. По данным учёных, температура может быть в пределах от 100 до 1000 градусов по Цельсию. Но при этом люди, сталкивавшиеся с шаровыми молниями на расстоянии руки, крайне редко отмечали хоть какое – то тепло, исходившее от них, хотя по логике, они должны были получить ожоги. Такая же загадка и с массой: какого молния не была б размера, она весит не более 5 – 7 грамм.

Поведение шаровых молний непредсказуемо. Они относятся к явлениям, которые появляются, когда хотят, где хотят и творят, что хотят. Шаровые молнии могут появляться как в дождливую погоду (грозовой дождь), так и в солнечную ясную погоду.

Шаровые молнии непонятным образом исторгаются из электрических розеток в доме и «просачиваются» сквозь малейшие щели в стенах и стёклах, превращаясь в «сосиски» и затем снова принимая свою обычную форму. При этом не оставляя ни каких оплавленных следов, они, то спокойно висят на одном месте на не большом расстоянии от земли, то несутся куда – то со скоростью 8 – 10 метров в секунду. Встретив на своём пути человека или животное, молнии могут держаться от них вдалеке, и вести себя мирно, могут любопытно кружить поблизости, а могут и напасть, и обжечь или убить, после чего или растаять, как ни в чём не бывало, или взорваться с ужасным грохотом.

В 1993 году удивительный случай произошел с жителем Уссурийска М. Баренцевым. На Шкотовском плато у скалы он заметил небольшие сгустки тумана шарообразной формы, которые катались по земле. Один из них неожиданно стал расти, из него появились когтистые лапы и пасть с оскаленными зубами. Острая головная боль пронзила М. Баренцева, а шар принял первоначальные размеры и скрылся.

Летом того же года с шаровой молнией столкнулись инженеры из Санкт-Петербурга. Муж с женой отдыхали в палатке на берегу р.Вуоксы. Надвигалась гроза, и супруги решили занести в палатку кое-что из вещей. Вдруг среди деревьев они заметили летящий шар, за которым тянулся густой туманный шлейф. Объект двинулся к реке параллельно берегу. Потом оказалось, что у них вышел из строя транзисторный приемник, а у мужа сломались электронные часы

В западных источниках информации имеются более ранние свидетельства этого загадочного явления. Во время грозы 14–15 апреля 1718 года в Куэньоне (Франция) были замечены три огненных шара диаметром более одного метра. В 1720 году во время грозы загадочный шар упал на землю в небольшом французском городке. Отскочив, он ударился о каменную башню и разрушил ее. В 1845 году в Париже на улице Сен-Жак шаровая молния через камин проникла в комнату одного из рабочих. Серый комок произвольно двигался по помещению, потом поднялся вверх по дымоходу и там взорвался.

Для официальной науки шаровая молния по –прежнему продолжает оставаться загадкой и процесс появления, и процесс создания. Может поэтому вокруг неё появляется столь околонаучных теорий и ещё больше количество вымыслов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МОЛНИИ КАТАТУМБО

Наша планета полна неожиданных и странных мест. Одним из таких мест можно назвать регион в Венесуэле, которому присуще природное явление, регулярно появляющиеся над местом слияние реки Кататумбо и озера Маракайбо. Это явление известно, как «Молнии Кататумбо».

Феномен состоит в том, что на протяжении 10 часов каждый день, преимущественно ночью, на высоте 5 км возникают молнии без сопроводительных звуковых эффектов. В час можно увидеть порядка 280 вспышек молний. В году это явление происходит около 140 – 160 раз. Если подсчитать, то за всё время возникновения свечения, получается около 1.2 миллиона разрядов ежегодно.

Благодаря своей необычной «освещенности» явление получило название«Маяк Кататумбо». Этот своеобразный маяк помогает кораблям и судам ориентироваться в море.

Явление видно на расстоянии 400 км. Некоторые разряды молний могут достигать 400000 ампер каждый.

Существует несколько теорий появления феномена. Первая теория говорит о том, что тёплые и влажные ветры, дующие с Карибского моря, сталкиваются с холодным воздухом Анд. Это становится причиной появления вихря, вращающегося против часовой стрелки. Что, в свою очередь, служит поводом для возникновения грозы.

Вторая теория говорит о том, что окружающая местность заболочена, поэтому здесь выделяется метан, гонимый ветром к облакам. Воздушные потоки распределяют метан равномерно, но не всегда успешно. Воздух внутри облаков изолируется. Поэтому, когда метан концентрируется в некоторых местах, изоляция ослабляется и появляется молния.Исследователи и учёные, занимающиеся разгадкой этого необычного природного явления, до сих пор не могут сойтись в едином мнении, что является причиной молнии Кататумбо.

 

 

 

 

ОГНИ СВЯТОГО ЭЛЬМА

Одно из самых красивых и удивительных явлений природы – так называемые огни Святого Эльма, которое порой можно наблюдать на вершинах заостренных предметов.

Верхние ветви деревьев, шпили башен, на море – верхушки мачт и другие подобные места иногда озаряются мерцающим голубоватым сиянием. Выглядеть оно может по разному: как ровное мерцающее свечение в виде короны или ореола, как танцующие язычки пламени, как рассыпающий искры фейерверк.

В средневековой Европе танцующие огоньки связывали с образом католического Святого Эльма (Эразма), покровительствовавшего морякам. Легенда гласит, что святой умер во время шторма на палубе корабля. Перед смертью он пообещал, что с того света будет молиться за моряков и подавать знаки об их грядущей судьбе, и этими знаками станут танцующие волшебные огоньки.

Святой сдержал слово: с тех пор огни, возникшие на мачтах корабля во время шторма, предсказывали скорое окончание непогоды и служили добрым знаком для мореплавателей. Но если огонь спускался с мачты на палубу или сиял над человеком – это считалось предупреждением о грядущем несчастье или даже смерти.

Чаще всего огни святого Эльма можно увидеть в горных местностях, иногда встречается оно в степной зоне или на море. В наших широтах блуждающие огоньки появляются крайне редко – это связано с физической природой феномена, для появления которого требуются особые обстоятельства.

Гипотеза о том, что огни Святого Эльма связаны с атмосферным электричеством, появилась ещё в восемнадцатом столетии: её высказал знаменитый исследователь Бенджамин Франклин, который одним из первых начал ставить опыты для изучения электрических разрядов. Однако полностью описать физическую природу явлений учёные смогли только в двадцатом веке.

Огни - это точечный электрический разряд. Он случается в момент, потенциал электрического поля на каком –то предмете превышает 1000 вольт на сантиметр. При ясной погоде значение потенциала равна одному вольту на сантиметр. Но по мере образования грозовых туч потенциал


возрастает, и перед самим ударом молнии его значение превышает 10000 вольт на сантиметр. Таким образом, Огни Святого Эльма - слабо - голубыеязычки пламени на концах реев случаются лишь перед самой грозой, да и то не каждой, а только очень сильной.

Как правило, это происходит вокруг острых выступающих предметов, которыми чаще всего оказываются мачты кораблей, шпили башен или верхушки высоких деревьев. Эти места служат своеобразными громоотводами, по которым атмосферное электричество «стекает» в землю, сопровождая процесс характерным потрескиванием и запахом озона.

В 1695 году в Средиземном море гроза застала парусное судно. Опасаясь бури, капитан приказал спустить паруса. И тут же на разных частях рангоута корабля появилось свыше 30 огней святого Эльма. На флюгере грот-мачты огонь достигал полуметра в высоту. Капитан, по-видимому, принявший до этого пинту рома, послал матроса на мачту снять огонь. Поднявшись наверх, тот крикнул, что огонь шипит, как рассерженный кот, и сниматься не хочет. Тогда капитан приказал снять его вместе с флюгером. Но как только матрос коснулся флюгера, огонь перескочил на конец мачты, откуда снять его было невозможно.
Чуть раньше, 11 июня 1686 года, «святой Эльм» снизошел на французский военный корабль. Находившийся на его борту аббат Шаузи оставил потомкам личные впечатления от встречи с ним. «Дул страшный ветер, – писал аббат, – лил дождь, сверкали молнии, все море было в огне. Вдруг я увидел на всех наших мачтах огни святого Эльма, которые спускались на палубу. Они были величиной с кулак, ярко светились, прыгали и вовсе не обжигали. Все ощутили запах серы. Блуждающие огни чувствовали себя на корабле как дома. Это продолжалось до рассвета».

Возникают огни святого Эльма и на воздушных судахЛётчики видят огни Святого Эльма наиболее часто: они образуются на концах крыльев или лопастях пропеллеров, если самолёту приходится пересекать фронт грозовых туч. Штурман А. Г. Зайцев оставил о своем наблюдении следующую запись: «Это было летом 1952 года над Украиной. Мы со снижением проходили грозовую облачность. За бортом потемнело, как будто наступили сумерки. Вдруг мы увидели, как по передней кромке крыла заплясали светло-синие языки пламени высотой сантиметров двадцать. Их было так много, что крыло, казалось, горело по всему ребру. Минуты через три огни исчезли так же неожиданно, как и появились».

Наблюдают «небесный огонь» и специалисты, которым это положено по роду работы. В июне 1975 года сотрудники Астраханской гидрометеорологической обсерватории возвращались с работы на севере Каспия. «В полной темноте мы выбрались из зарослей тростника и пошли по мелководью к моторной лодке, оставленной в двух километрах от берега, – записал позже кандидат геолого-минералогических наук Н. Д. Герштанский. – Где-то на севере вспыхивали зарницы. Неожиданно волосы у всех нас засветились фосфоресцирующим светом. Язычки холодного пламени появились и возле пальцев поднятых рук. Когда мы подняли мерный шест, его вершина осветилась так ярко, что можно было прочесть бирку завода-изготовителя. Все это продолжалось минут десять. Интересно, что ниже метра над поверхностью воды свечение не возникало».

Но огни святого Эльма появляются не только перед грозой. Летом 1958 года сотрудники Института географии проводили метеоизмерения по программе Международного геофизического года на леднике в Заилийском Алатау на высоте 4000 метров. 23 июня началась метель, похолодало. В ночь на 26 июня метеорологи, выйдя из домика, увидели удивительную картину: на метеоприборах, антеннах, сосульках на крыше домика появились голубые языки холодного пламени. Появилось оно и на пальцах поднятых рук. На осадкомере высота пламени достигала 10 сантиметров. Одна из сотрудниц решила дотронуться карандашом до пламени на крючке градиентной штанги. В то же мгновение в штангу ударила молния. Людей ослепило и сбило с ног. Когда они поднялись, огонь исчез, но через четверть часа возник на прежних местах.

 

 

ГЛАВА 4.Мои исследования

Я провела соцопрос и в своей школе, среди учащихся с 12 - до 15 лет, с целью узнать, что мои ровесники знают об оптических явлениях в атмосфере: вот что получилось:

Соцопрос №1. Цвет неба и зари

 

 

Соцопрос №2. Молния.

 

 

 

Соцопрос №3. Радуга.

 

 

Проделав данный опрос и анкетирование, я пришла к выводу, что учащиеся нашей школы имеют слабое представление о данных природных явлениях. Со своей исследовательской работойя выступила перед ребятами 6 – 9 классов.В результате учащиеся открыли для себя много новых и интересных фактов, повысили свой уровень знаний по данной теме.

 

 

 

Заключение

Конечно, в атмосфере нашей планеты происходит значительно больше оптических явлений, чем я рассмотрела в исследовательской работе. Среди них есть как хорошо знакомые нам и разгаданные учёными, так и те, которые ещё ждут своих первооткрывателей. И нам остаётся лишь надеяться, что со временем, мы станем свидетелями всё новых и новых открытий в области оптических и электрических явлений, свидетельствующих о многогранности обыкновенного светового луча.

Вывод. Сделав этот проект, я узнала:какие оптические явления бывают в природе и выяснила, почему небо голубое, закат красный, что такое радуга, полярное сияние, молния, шаровая молния, огни святого Эльма и молнии Кататумбо. Это исследование открыло во мне новые интересы к увлекательным наукам, которые привлекают необычными явлениями и интересными опытами.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Большая иллюстрированная энциклопедия географии Москва. Махаон 2007 год.

2. Большая советская энциклопедия том 3. 1950 год

3. Большая энциклопедия почемучек. Москва. Росмэн.2010 год

4. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия. 2006г

5. Википедия (Свободная энциклопедия)

.https//ru.wikipedia.org/wiki/

6. Загадки природных явлений http://scorpicora1.narod.ru/astronomia/sianie.html

7. Колтун М., Мир физики. «Детская литература»1987год

8. Энциклопедия знатока. Планета знаний. Москва. «Махаон» 2010 год

9. Я познаю мир. Физика. Москва ЮКО «АСТ» 1996год

10. Я познаю мир, география. Москва «АСТ» 1999год

 

Приложение

Опыт № 1

Для первого опыта берём чашку и на дно кладём монетку. Монетка находится в чашке, мы садимся так, чтобы монетка не была видна. Учитель в это время потихоньку наливает воду и вот фокус - монетка стала понемногу появляться. Когда чашка заполнилась водой, мы увидели монетку целиком. Что же произошло?Этот опыт демонстрирует явление преломления света на границе вода – воздух. Он был описан еще Евклидом в ІІІ в. до н. э. «Если какой – либо предмет поместить на дно сосуда и удалить сосуд от глаз наблюдателя настолько, что предмет не будет виден, то он вновь станет виден на этом расстоянии, если сосуд залить водой».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опыт № 2

Ещё один опыт на преломление света. Берём прозрачный стакан с водой и медленно опускаем туда карандаш, то видим, как будто карандаш сломался. На самом деле это не так. Свет распространяется по прямой, но, когда луч света переходит из одного прозрачного вещества в другое, его направление меняется. Это и есть рефракция. Когда свет переходит из более плотного вещества, например, воды, в менее плотное, например, воздух, происходит рефракция, или видимое изменение угла падения луча. Свет в веществах разной плотности распространяется с разной скоростью.

 

 

 

 

 

 

Опыт № 3

Радуга. Третий эксперимент, который мы провели. Мы приготовили мыльный раствор и надули мыльный пузырь. На пузыре появилась радуга. Свет, проходя через мыльный пузырь, преломляется и распадается на цвета, в результате появляется радуга.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опыт №4

В солнечный день мы взяли стакан с водой, лист белой бумаги и зеркало. Поставили стакан с водой на солнечное место. Опустили зеркало в воду. Зеркало в стакане находилось под углом – 25 градусов. Вода в стакане выполняет роль дождевых капель. При вводе в воду зеркала, видимый свет преломляется. Перемещая лист бумаги перед зеркалом, мы увидели на нём отраженную радугу.

Опыт №5

Мы взяли компакт - диск, и протёрли его, чтобы он не был пыльным. Положили его на плоскую поверхность, под свет перед окном, смотрели на диск и любовались радугой. Потом покрутили диск, чтобы увидеть, как передвигаются цвета.