Проект по физике "Небесные баталии, Летучий Голландец и другие оптические явления"

Небесные баталии.

 Летучий Голландец
и другие оптические явления

Проект по физике

Выполнил: студент группы № 9

Зюзин Виталий

Руководитель проекта: преподаватель    физики Уколова В.А.

г.Нефтегорск,2014

Цель проекта:

Сформировать познавательный

интерес к теме

«Геометрическая оптика. Оптические явления»

Задачи проекта

• образовательные: познакомить с некоторыми оптическими явлениям; активизировать познавательную активность через исторические факты, легенды;

• воспитательные: сформировать эстетическое восприятие красоты оптических явлений;

• развивающие: развить умения анализировать, сопоставлять, формировать умения работы с литературой

Основополагающий вопрос: Оптические явления

Оптические явления – последствия преломления или дифракции солнечного луча или лунного света в атмосфере.

Проблема

В курсе физики оптические атмосферные явления

изучаются мало и достаточно поверхностно. Это объясняется

определенной сложностью материала.

Тема учебной дисциплины: Геометрическая оптика

• Закон отражения света
• Закон преломления света
• Полное отражение
• Интерференция света
• Дифракция света
• Поляризация света

Источники: интернет-ресурсы, Большой Энциклопедический Словарь.

Форма защиты проекта: слайдовая презентация

Содержание проекта

• Введение
• Гало

• Чудо пророка Иезекииля

• Солнечные столбы
• Мираж

• Нижний мираж
• Верхний мираж
• Сверхдальние миражи
• Фата-Моргана
• Летучий Голландец

• Глория

• Брокенский призрак

• Заключение

Этапы работы над проектом

Введение

Упоминания об аномальных явлениях в небе мы находим в самых древних письменных свидетельствах истории — на страницах Библии и китайских хроник, в египетских папирусах и русских  летописях. Да и сейчас время от времени рассказы  о таких чудесах попадают на страницы печати. Анализ этих удивительных и красочных сведений — подчас увлекательное дело.

К сожалению, и в истории, и в  современных событиях часто не восстановить и не проверить деталей, нужных для их уверенной идентификации — суждения о том, что же это было.

        Неудивительно, что многие чудеса, простые по своей природе, но возникшие «не там, где надо» или «не так, как надо», остаются неузнанными. А от неузнанного до неопознанного один шаг.

Камиль Фламмарион
(1842 - 1925)

Великий французский астроном и естествоиспытатель Камиль Фламмарион (1842 – 1925) в одной из своих книг — знаменитой «Атмосфере» — впервые описал и объяснил широкой читающей публике весь спектр необычных природных явлений в атмосфере Земли (в России книга издана в 1900 г.). После него описания миражей, солнечных гало, брокенских призраков и других оптических чудес природы стали привычными для каждого образованного человека.

Гало - (от др. греч. ἅλως — круг, диск; также а́ура, нимб, орео́л)

Гало - оптическое явление в атмосфере в виде светлого или радужного кольца вокруг Солнца или Луны.

        Гало возникает в результате отражения и преломления света в ледяных кристаллах высоких (перисто-слоистых) облаков или тумана. Нередко гало является признаком близкого прохождения

теплого фронта.

Чудо пророка Иезекииля

Одно из самых древних описаний гало содержится в Библии.

Это — знаменитые колеса Иезекииля:

«И я видел их: и вот бурный ветер шел от севера, великое облако и клубящийся огонь, и сияние вокруг него; а из середины его как бы свет пламени из середины огня; и из середины его видно было подобие четырех животных: их облик был как у человека; и у каждого — четыре лица, и у каждого из них — четыре крыла; а ноги их — ноги прямые, и ступни ног их — как ступня ноги у тельца, и сверкали, как блестящая медь (и крылья их легкие).

И руки человеческие были под крыльями их, на четырех сторонах их; и лица у них, и крылья у них — у всех четырех; крылья их соприкасались одно к другому; во время шествия своего они не оборачивались, а шли каждое по направлению лица своего...

И смотрел я на животных — и вот на земле подле этих животных по одному колесу перед четырьмя лицами их. Вид колес и устроение их — как вид топаза, и подобие у всех четырех — одно, и по виду их и по устроению их казалось, будто колесо находилось в колесе. Когда они шли, шли на четыре свои стороны; во время шествия не оборачивались. А ободья их — высоки и страшны были они; ободья их у всех четырех вокруг полны были глаз... А над сводом, который над головами их, было подобие престола, по виду как бы из камня сапфира; а над подобием престола было как бы подобие человека вверху на нем.

И видел я как бы пылающий металл, как бы вид огня внутри его вокруг; от вида чресл его и выше и от вида чресл его и ниже я увидел как бы некий огонь, и сияние было вокруг него. В каком виде бывает радуга на облаках во время дождя, такой вид имело это сияние кругом».

«И я видел их: и вот бурный ветер шел от севера, великое облако и клубящийся огонь, и сияние вокруг него; а из середины его как бы свет пламени из середины огня; и из середины его видно было подобие четырех животных: их облик был как у человека; и у каждого — четыре лица, и у каждого из них — четыре крыла; а ноги их — ноги прямые, и ступни ног их — как ступня ноги у тельца, и сверкали, как блестящая медь (и крылья их легкие).

        И руки человеческие были под крыльями их, на четырех сторонах их; и лица у них, и крылья у них — у всех четырех; крылья их соприкасались одно к другому; во время шествия своего они не оборачивались, а шли каждое по направлению лица своего...

        И смотрел я на животных — и вот на земле подле этих животных по одному колесу перед четырьмя лицами их. Вид колес и устроение их — как вид топаза, и подобие у всех четырех — одно, и по виду их и по устроению их казалось, будто колесо находилось в колесе. Когда они шли, шли на четыре свои стороны; во время шествия не оборачивались. А ободья их — высоки и страшны были они; ободья их у всех четырех вокруг полны были глаз... А над сводом, который над головами их, было подобие престола, по виду как бы из камня сапфира; а над подобием престола было как бы подобие человека вверху на нем.

        И видел я как бы пылающий металл, как бы вид огня внутри его вокруг; от вида чресл его и выше и от вида чресл его и ниже я увидел как бы некий огонь, и сияние было вокруг него. В каком виде бывает радуга на облаках во время дождя, такой вид имело это сияние кругом».

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.

        Так в «Слове о полку Игореве» рассказывается, что перед наступлением половцев и пленением Игоря «четыре солнца засияли над русской землей», что было воспринято как знак надвигающейся большой беды.

А в 1551 году после длительной осады войсками императора Карла V немецкого города Магдебурга в небе над городом появилось гало с ложными солнцами. Это вызвало переполох среди осаждавших. Так как гало было воспринято как «небесное знамение» в защиту осаждённых, то Карл V приказал снять осаду города.

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° над горизонтом либо позади него, столбовидные — если солнце находится на высоте 20° над горизонтом. Кристаллы стремятся занять горизонтальную позицию при падении в воздухе, и вид светового столба зависит от их взаимного расположения.

Мираж
(фр.mirage — букв. видимость)

Оптическое явление в атмосфере: отражение света границей между резко различными по плотности слоями воздуха. Для наблюдателя такое отражение заключается в том, что вместе с отдалённым объектом (или участком неба) видно его мнимое изображение, смещённое относительно предмета.

Нижний мираж

Наблюдается при очень большом вертикальном градиенте температуры (падении её с высотой) над перегретой ровной поверхностью, часто пустыней или асфальтированной дорогой. Мнимое изображение неба создаёт при этом иллюзию воды на поверхности. Так, уходящая вдаль дорога в жаркий летний день кажется мокрой.

Верхний мираж

Наблюдается над холодной земной поверхностью при инверсионном распределении температуры (растет с её высотой).

Сверхдальние миражи

Сверхдальние миражи представляют собой удивительный феномен, который отражает местность, расположенную в десятках и сотнях километров от  того места, где возник мираж. В 1815 году жители одного из городов в Бельгии наблюдали в небе фигуры воинов и военной техники. Как позже удалось установить, это видение отражало армию, собравшуюся в то утро при Ватерлоо, в 100 км от Бельгии.

Видения небесных сражений появлялись довольно часто, что отмечалось хроникой.

        У нас тоже наблюдались подобные  льду Чудского озера в1242 году многие новгородцы из войска князя Александра Невского видели, как к русским на выручку

внезапно явился на фоне неба «божий полк»

Фа́та-морга́на от итал. fata Morgana

Фата-Моргана  — фея Моргана, по преданию, живущая на морском дне и обманывающая путешественников призрачными видениями)

Фата - Моргана – сложное оптическое явление  в атмосфере, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдаленные предметы видны многократно и с разнообразными искажениями.

        Фата - Моргана возникает, когда в нижних слоях атмосферы образуется несколько чередующихся слоев воздуха различной плотности, способных давать зеркальные отражения. В результате отражения, а также и преломления

лучей реально существующие предметы дают на горизонте или над ним по нескольку искаженных изображений, частично налагающихся друг на друга и быстро меняющихся во времени, что и создает причудливую картину Фата - Моргана.

Летучий Голландец

Из поколения в поколение моряки пересказывали друг другу легенду о Летучем Голландце. Этот образ всегда заставлял сердца биться чаще. Тайна и романтика, с ним связанные, будоражили воображение. И неспроста: легенда действительно очень поэтична.

Но в мире есть иные области,
Луной мучительной томимы.
Для высшей силы, высшей доблести
Они навек недостижимы.

Там волны с блесками и всплесками
Непрекращаемого танца,
И там летит скачками резкими
Корабль Летучего Голландца.

Ни риф, ни мель ему не встретятся,
Но, знак печали и несчастий,
Огни святого Эльма светятся,
Усеяв борт его и снасти.

Гло́рия (лат. gloria — украшение; ореол)

Глория - цветные кольца вокруг тени наблюдателя или предмета, находящегося около него, когда тень падает на облако или слой тумана. Глория объясняется дифракцией света на каплях воды.

        Наблюдается на облаках, расположенных прямо перед наблюдателем или ниже него, в точке, прямо противоположной источнику света. Наблюдатель должен находиться на горе или на самолёте, а источник света (Солнце или Луна) — за его спиной.

        Представляет собой цветной венец света на облаке вокруг тени наблюдателя. Внутри находится голубоватое кольцо, снаружи — красноватое, далее кольца могут повторяться с меньшей интенсивностью.

Бро́кенский призрак (нем. Brockengespenst), также называемый горным призраком.

Это увеличенная тень наблюдателя на поверхности облаков (тумана) в направлении, противоположном Солнцу. Явление можно наблюдать в условиях горного тумана или облачности, или даже из самолёта. Но известность оно приобрело благодаря пику Брокен в горах Гарц в Германии, где постоянные туманы и доступность малых высот позволяют наблюдать его особенно часто. Это способствовало возникновению местной легенды, по которой и дали явлению название. Брокенский призрак наблюдался и был описан Иоганном Зильбершлагом в 1780 году и с тех пор не раз описывался в литературе о горах Гарц. Это явление можно увидеть в любом горном регионе, таком, как Национальный парк

Халикала на острове Мауи на Гаваях или в валлийских горах. Окончательную славу нехорошей горы Брокен приобрёл благодаря Иоганну Вольфгангу фон Гёте. Ведь именно на его вершину, окутанную туманами и легендами, поднимаются Фауст и Мефистофель, чтобы попасть на ведьминский шабаш. На страницах трагедии "Фауст" Брокен упоминается несколько раз и даже используется в качестве имени нарицательного в таких эпитетах, как "брокенская сень" и "брокенский разврат". А в главе "Вальпургиева ночь" можно найти точный портрет брокенского призрака:

Взгляни на край бугра.
Мефисто, видишь, там у края
Тень одинокая такая?
Она по воздуху скользит,
Земли ногой не задевая.
(В переводе Б. Пастернака.)

Заключение

В этом проекте мы рассмотрели несколько необычных оптических явлений.

Надеемся, что наша работа позволит с интересом взглянуть на геометрическую оптику.