Оптическое явление «Радуга» на планетах земной группы (дополнительный материал по астрономии)

Оптическое явление «Радуга» на планетах земной группы  (дополнительный материал по астрономии) Введение.  Инопланетная   «радуга»   поможет   рассказать   о   жизни   на   других планетах. Рассмотрим одно из самых красивых  и необычных явлений природы – радугу. И хотя сегодня каждый понимает, что это чудесное зрелище – всего лишь игра   света   в   каплях   дождя,   всякий   раз,   видя   в   небе   разноцветную   радугу,   мы испытываем восторг и верим, что это счастливое предзнаменование. Радуга   на   планете   Земля.  На   Земле   радугу   можно   наблюдать,   когда солнечные   лучи   освещают   завесу   дождя,   расположенную   на   противоположной Солнцу стороне неба. Радуга появляется благодаря физическим явлениям, которые называются отражение, преломление и дисперсия света. Явление дисперсии сильно увеличивает эффект радуги и позволяет видеть это оптическое явление. Солнечный свет   двукратно   преломляется   и   отражается   в   каплях   воды,   образуя   полный непрерывный спектр от красного до фиолетового. Размер видимой части радуги зависит от положения Солнца относительно горизонта. Большое значение на вид радуги влияет размер и форма капель: чем крупнее капли дождя, тем радуга ярче, особенно характерным для крупных капель является наличие насыщенного красного цвета в основной радуге; чем капли мельче, тем радуга уширяется и бледнеет, преимущественно с оранжевым или желтым краем. При рассмотрении оптического явления «радуга» на планетах земной группы было  выяснено,  что  важную   роль  играет  атмосфера   и   угловые   размеры   Солнца. Атмосфера   является   оптической   системой   множества   капелек   воды,   и   в зависимости от состава атмосферы, наблюдаются различные типы радуги, которые до конца не изучены и представляют интерес ученых для дальнейших исследований. Учеными выяснено, что на планете Меркурий может наблюдаться белая радуга, на Венере – глория. Радугу на Марсе наблюдать нельзя, т.к. там нет дождей, тумана, но   ученые   предполагают,   что   можно   наблюдать   «ледяную   радугу»,   похожею   на оптическое явление гало, наблюдаемое на Земле. Радуга   на   планете   Меркурий.  Белая   радуга   образуется   в   результате рассеяния света на каплях воды, существенно меньших, чем те, что присутствуют в воздухе   при   образовании   обычной   радуги.   Исчезновение   цветов   при   этом вызывается   дифракцией   света,   влияние   которой   возрастает   при   уменьшении размеров капель.  Таким образом, можно сказать, что если благодаря преломлению и дисперсии света в каплях воды происходит разделение белого света солнца на составляющие разного   цвета,   то   из­за   дифракции   происходит   противоположный   процесс: соединение пучков света с различными цветами в один пучок белого цвета. Радуга   «Глория»  на   планете   Венера.  Глория   –   оптическое   явление,   при котором на облаке вокруг тени наблюдателя возникает радужное сияние. Это собой вид радуги, который возникает при отражении света на 1800 в атмосфере планеты. Она появляется на прямой линии, соединяющей Солнце и наблюдателя. Поэтому кольцо света можно увидеть, только если вы точно находитесь между Солнцем и центром радуги. Оно может появляться, например, вокруг тени летящего самолета или человека, стоящего на горе. Ученые из Германии и России впервые сделали фотографии глории с помощью европейского зонда «Венера­экспресс», когда снимали облака из серной кислоты в атмосфере   планеты   Венера,   в   то   время   как   Солнце   находилось   прямо   за космическим аппаратом. Их поиски увенчались успехом 24 июля 2011 года, когда аппарат снял глорию шириной 1200 километров на облаках в 70 километрах над поверхностью планеты и в 6000 километрах от зонда. Теория   эффекта   глории   выходит   за   пределы   геометрической   оптики   и учитывает   волновую   природу   света,   в   частности   такой   волновой   эффект,   как дифракция. В противоположность преломлению дифракция усиливается с ростом длины волны света. То, что глория есть дифракционный эффект, следует из того, что ее внутренний ободок голубой, а внешний – красный, в соответствии с меньшей и большей длиной волны. Радуга   на   планете   Марс.   В   настоящее   время   NASA   рассматривает возможность отправки человека в окрестности Марса в начала 2030­х. При удачном стечении обстоятельств, на Марсе человек появится в конце 2030­х. С помощью многофункциональной   автоматической   межпланетной   станции   (MRO)   ученые наблюдали за планетой Марс с различных точек в течение года, и затем сравнивали с наблюдениями в течение следующего года. Было обнаружено, что на поверхности планеты появляются полосы, которые темнеют и удлиняются в одни периоды и исчезают в другие. Наблюдения показывают, что в кратерах планеты наблюдаются яркие участки, предполагается,  что   это   лед   на   дне   кратера.   Лед,  сублимируя,  пропадает   через несколько месяцев. Испарение соляных потоков также имеет место быть, так что запасы воды должны пополняться. Достоверных данных о наличии воды у ученых нет. Учитывая сезонность этих явлений, можно предположить, что на Марсе есть круговорот   воды,   но   происходит   он,   минуя   жидкую   фазу   –   водяной   пар замораживается, превращаясь в лед, а лед сублимирует, превращаясь в пар. Дождей на Марсе нет, но возможно они были, в ранней его истории. Радугу на Марсе наблюдать нельзя, так как там нет дождей, тумана, но ученые предполагают, что   можно   наблюдать   «ледяную   радугу»,  похожею   на   оптическое   явление   гало, наблюдаемое   на   Земле.   Существует   множество   типов   гало   и   вызваны   они преимущественно ледяными кристаллами в перистых облаках на высоте 5­10 км в верхних   слоях   тропосферы.   Вид   гало   зависит   от   формы   и   расположения кристаллов.   Отраженный   и   преломленный   ледяными   кристаллами   свет   нередко разлагается в спектр, что делает гало похожим на радугу. Ученые пришли к выводу, что с помощью инопланетной радуги можно будет найти жизнь на других планетах. Для этого необходимо изучать спектр атмосферы планеты в разных разрешениях. По мнению астрономов, в космосе находится 30% планет, которые похожи на нашу планету, значит, там, скорее всего, может быть жизнь. Радуга на Земле Белая радуга Радуга глория на Земле Радуга глория на Венере Радуга глория вокруг тени альпиниста Гало – оптический феномен, светящееся кольцо вокруг Солнца