Когда Луна просвечивают сквозь редкие легкие облака, вплотную вокруг диска Луны иногда можно наблюдать голубоватое сияние в форме кольца, обрамленного по внешнему краю красной каймой. Иногда это обрамление диска Луны дополняют несколько слоев разноцветных концентрических колец, разделенных темными промежутками, внутри кольца хорошо различаются отдельные цветные полосы. Расположение цветов во всех кольцах одинаковое: внутренний край, синевато-зеленоватый, переходит в желтый, оранжевый и кончается наружным красным краем.
В древние времена это природное явление на Руси называли « Месяц в тереме».
В других народах «Месяц в замке». Еще одно название этого явления «Венцы».
Венцы могут появляться вокруг Солнца, Луны или далеких звезд в туманную погоду или при наличии легких прозрачных облаков.
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Просмотр содержимого документа
«Когда и почему месяц в тереме.»
Елисеева В.Д., обучающаяся 9а класс МБОУ «СОШ п. Эгвекинот», руководитель Мальцева Е.В., учитель физики МБОУ «СОШ п. Эгвекинот».
КОГДА И ПОЧЕМУ МЕСЯЦ В ТЕРЕМЕ.
1. Актуальность вопроса. Цели и задачи работы. Предмет и объект исследования.
В поселке Эгвекинот я живу 10 лет и нередко замечаю цветные кольца вокруг диска Луны или вокруг уличных фонарей. Как современный образованный человек я знаю, что каждое явление природы имеет научное объяснение.
Цель исследования : - разобраться в причине наблюдаемого оптического явления.
Задачи: -расширение кругозора в понимании закономерностей распространения света;
-моделирование изучаемого явления в лабораторных условиях;
Предмет исследования:- причины появления цветных колец вокруг диска Луны;
-закономерности появления цветных колец вокруг диска Луны;
-связь между появлением цветных колец вокруг диска Луны и изменениями погоды.
Объект исследования: оптическое явление.
Методы исследования: наблюдение, эксперимент, работа с научной литературой.
2. Венец - оптическое явление.
Когда Луна просвечивают сквозь редкие легкие облака, вплотную вокруг диска Луны иногда можно наблюдать голубоватое сияние в форме кольца, обрамленного по внешнему краю красной каймой. Иногда это обрамление диска Луны дополняют несколько слоев разноцветных концентрических колец, разделенных темными промежутками, внутри кольца хорошо различаются отдельные цветные полосы. Расположение цветов во всех кольцах одинаковое: внутренний край, синевато-зеленоватый, переходит в желтый, оранжевый и кончается наружным красным краем.
В древние времена это природное явление на Руси называли « Месяц в тереме».
В других народах «Месяц в замке». Еще одно название этого явления «Венцы».
Венцы могут появляться вокруг Солнца, Луны или далеких звезд в туманную погоду или при наличии легких прозрачных облаков.
Наблюдаемые цветные круги вокруг диска Луны (или уличных фонарей) – оптические явления, возникающие в процессе распространения света в атмосфере.
3.Электромагнитная природа света. Цвет.
Свет - электромагнитная волна, способная вызывать зрительные ощущения у человека. Зрительные ощущения у человека вызывают электромагнитные волны с частотой от 4·1014 Гц до 8 ·1014 Гц. Электромагнитные волны разных частот из указанного диапазона вызывают у человека в мозгу различные цветовые ощущения. Так, например, электромагнитные волны с наименьшей частотой видимого диапазона, вызывают у человека в мозгу ощущение красного цвета, а волны с наибольшей частотой вызывают у человека в мозгу ощущение фиолетового цвета.
Солнце (или любой искусственный источник света, например, уличный фонарь) излучает одновременно электромагнитные волны всех частот видимого диапазона, поэтому в глаз попадают одновременно волны всех частот видимого диапазона. Смешиваясь, эти волны вызывают у человека в мозгу ощущение белого цвета.
4. Распространение света в среде. Дифракция.
В процессе распространения электромагнитные волны проходят сквозь среды в различных агрегатных состояниях. Например, свет от Солнца распространяется сначала в вакууме, затем проходит сквозь атмосферу Земли (газообразное агрегатное состояние), затем сквозь оконные стекла ( твердое агрегатное состояние), свет может пройди сквозь толщу воды ( жидкое агрегатное состояние).Разные твердые, жидкие, газообразные среды имеют различную структуру, состоят из частиц (или фрагментов вещества) разных размеров и форм. Когда на пути распространения света встречаются частицы (или фрагменты вещества), размеры которых сравнимы с длиной электромагнитной волны, отчетливо наблюдается явление дифракции.
Дифракция - явление отклонения волн от прямолинейного распространения (в более широком смысле - дифракцией называют совокупность явлений, обусловленных волновыми свойствами света и наблюдаемых при его распространении в среде с резко выраженными неоднородностями).
Электромагнитная волна, встречая на пути препятствие, размеры которого сравнимы или меньше длины волны, огибает это препятствие, отклоняясь при этом от прямолинейного распространения на некоторый угол. Чем больше длина волны, тем больше угол отклонения. Свет от Солнца – это смесь электромагнитных волн разных частот, соответственно, разных длин волн. Поэтому электромагнитные волны разных частот, составляющие « белый свет», отклоняются на разные углы. На больший угол отклоняется свет с самой большой длиной волны, т.е. красный. Соответственно, на меньший угол отклоняется свет с наименьшей длиной волны, фиолетовый. Таким образом, в результате дифракции свет разлагается в спектр.
Простейший прибор для наблюдения дифракции – дифракционная решетка, которая представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. Эти непрозрачные промежутки играют роль препятствий, размеры которых сравнимы с длиной волны света. Т. о., дифракционная решетка позволяет моделировать явление дифракции электромагнитной волны в лабораторных условиях и наблюдать дифракционный спектр.
В школьной лаборатории я наблюдала дифракционную картину при помощи решетки, период которой 10-5м.
В наблюдаемом дифракционном спектре
- отдельные цветные линии отчетливо различаются,
- ширина отдельных цветных линий одинакова,
- порядок расположения цветных линий в спектре в направлении от центрального максимума: от фиолетового к красному; (угол отклонения пропорционален длине волны)
-порядок расположения цветных линий во всех спектрах одинаковый.
В повседневной жизни дифракционный спектр могут давать тела, поверхность которых неоднородна, имеет очень мелкую структуру, похожую на дифракционную решетку. (например, СД-диск, перламутровая пуговица, внутренняя поверхность морской раковины). Грубую модель дифракционной решетки представляют густые ресницы. Если смотреть, прищурившись, сквозь ресницы на свет, то можно наблюдать дифракционный спектр вокруг источника света.
6. Природа образования венца.
В состав атмосферы входит водяной пар, его может быть больше или меньше.
Когда атмосферный воздух охлаждается по каким – либо причинам, водной пар или конденсируется в виде капель жидкости, или превращаться в столь же мельчайшие частицы льда. Очень часто эти капли могут быть переохлажденными, т.е., оставаться при температурах ниже 0°С в жидком состоянии. Размеры частиц могут быть разными.
Если масса этих частиц (капель или кристаллов) очень мала, а, значит, сила тяжести и сила Архимеда примерно равны, частицы падают в воздухе чрезвычайно медленно, почти незаметно, т.е. остаются взвешенными в атмосфере, почти неподвижными.
В тех случаях, когда размеры этих частиц (капель или кристаллов) приблизительно одинаковы и малы настолько, что сравнимы с длиной волны света, и таких маленьких частиц достаточно много в единице объема (т.е., они расположены близко друг к другу), то по сути, в атмосфере появляется подобие дифракционной решетки, где роль непрозрачных промежутков играют одинаковые частицы (капли или кристаллы). Проходя сквозь такую «атмосферную дифракционную решетку», свет от источника разлагается в спектр. Получившаяся в атмосфере дифракционная картина может в большей или в меньшей степени отличаться от той, которая получается в лабораторных условиях.
Четкая дифракционная картина в атмосфере (например, вокруг диска Луны), представляет совокупность отчетливо видных цветных линий, составляющих спектры второго или даже третьего и четвертого порядков. В таких случаях говорят, что венец большой, красивый. Появление такой красивой картины возможно, если на небе легкие прозрачные облака (т.е., частиц много), частицы в облаке (капли или кристаллы) достаточно маленькие, однородные по размеру.
Если частицы (капли или кристаллы) крупные, неодинаковых размеров, то дифракционная картина не будет четкой. Она будет выглядеть как голубоватая полоса (иногда внутри может быть заметна желтая полоса), обрамленная красной узкой каймой.
Венцы одинаково часто появляются вокруг Солнца и Луны, однако невооруженным глазом в ярком свете Солнца венцы плохо различимы. Луна всего лишь отражает Солнечный свет, интенсивность отраженного света меньше, поэтому спектр вокруг диска Луны наблюдать легко, он хорошо заметен на фоне темного неба. Так же легко наблюдать дифракционный спектр вокруг искусственных источников света
(например, свет от фонарей, от фар, от лампочки).
7. Научное обоснование народных примет.
Понимание природы образования венца позволяет делать вывод о том, что, внешний вид венца определяется размерами капель в облаке. Чем мельче и однороднее размеры частиц в облаке, тем больше венец. Чем крупнее капельки (кристаллики) в облаке, тем меньше размеры венцов. Поэтому, когда в облаке происходит постепенное увеличение размеров капелек воды или кристалликов льда, венец делается всё меньше и, наконец, становится незаметным.
Народные приметы получают свое научное объяснение.
№
внешний вид венца
народная примета
научное объяснение
1
Большой красивый венец.
К сухой, ясной погоде, зимой-к морозам.
Значит, влажность воздуха высокая, но капли мелкие. Вероятность осадков минимальна.
2
Маленький размытый венец
К дождю.
в облаке, капли неоднородные, есть более крупные, велика вероятность выпадения осадков.
3
Увеличивается венец
Летом- к сухой , ясной погоде, зимой- к морозам
Капли становятся мельче, осадков не будет
4
Уменьшается венец
К дождю.
Значит, капли в облаке становятся крупнее, будут осадки
Так, например, 11 марта 2017 г с 21ч в п. Эгвекинот был хорошо заметен четкий 2-кратный венец вокруг диска Луны. Венец был виден достаточно долго, не уменьшался. Наличие венца указывало на высокую влажность воздуха, четкость венца указывала на то, что капли мелкие. Неизменный внешний вид указывал на то, что капли (кристаллики) не увеличиваются, значит, осадков не будет.
Показания гидрометеоцентра подтвердили мои предположения. Влажность воздуха в это время составляла 96%, температура воздуха -7°С. В последующие часы, до 18ч00м 12марта2017г влажность воздуха понижалась до 95%, 91%, 88%, 87%, осадков не было , а температура воздуха понизилась до -9°С , -10, °С, -11°С. Осадков не было, утро 12 марта 2017 было очень солнечное.
8. Особенности наблюдения венцов в поселке Эгвекинот.
Считается, что венец вокруг Луны - не очень частое явление. Но здесь, в Эгвекиноте, венцы можно наблюдать достаточно часто, т.к. поселок Эгвекинот расположен на берегу моря, поэтому влажность воздуха всегда высокая, а темное время суток (а, значит, наличие отраженного от Луны солнечного света) достаточно продолжительно.
9. Вывод.
Образование венца – это оптическое явление, возникающее в процессе распространения света в неоднородной среде.
Венец- это дифракционный спектр электромагнитной волны видимого диапазона, образовавшийся на мельчайших каплях или кристаллах воды в атмосфере.
10. Список использованных источников.
1. Richard P.Feynman Robert B. Leihton Matthew Sands « The Feynman lectures on
physics» Addison-Wesley Publishing company, inc. Reading, Massachusetts,Palo Alto,
London,1963. Перевод на русский язык , «Мир», 1976г. стр 68-72
