WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте
Радуги первого и второго порядков c полосой Александра между ними.

Полоса́ Алекса́ндра (тёмная полоса Александра, Александрова полоса, Александрова область) — атмосферное оптическое явление, наблюдающееся совместно с радугами первого и второго порядков и представляющее собой тёмную полосу неба, располагающуюся между ними[1][2]. Возникает из-за различий в угловых распределениях интенсивности света, рассеиваемого каплями воды при одно- и двукратном внутреннем отражении в них. Своё наименование получила по имени древнегреческого философа Александра Афродисийского, впервые описавшего её в 200-м году нашей эры[2][3].

Светящаяся дуга обычной радуги формируется в результате преломления и отражения солнечного света капельками воды, находящимися в атмосфере, а разноцветная окраска радуги возникает из-за различия значений показателя преломления воды для излучений с различными длинами волн (различным цветом), составляющими солнечный свет. Те же физические механизмы лежат и в основе образования полосы Александра[4].

Однократное отражение — радуга первого порядка

Рассеяние света каплей воды при однократном отражении.

Лучи, составляющие параллельный пучок света, входя в каплю воды, претерпевают преломление, затем отражаются от поверхности капли и, снова претерпев преломление, выходят из капли наружу. Лучи вне капли распространяются в различных направлениях, при этом максимальный угол, на который выходящие из капли лучи отклоняются от направления на солнце, составляет 42,1°. Тем самым, вышедшие из капли лучи заполняют собой конус, заключённый между крайними лучами, расположенными под углом 42,1° к оси конуса[1][5].

Важно отметить, что наибольшую интенсивность имеют крайние лучи, то есть те, что формируют образующую светового конуса, а интенсивность всех остальных лучей существенно меньше. Результатом этого является то, что наблюдатель, глядя на небо, видит яркий свет от всех тех капель, что находятся от него в направлениях, составляющих угол 42,1° с направлением первоначального распространения света. Именно этот свет и воспринимается, как видимая радуга первого порядка (первичная радуга).

Как следует из рисунка, со всех направлений, располагающихся под меньшими углами, к наблюдателю также поступает свет, рассеянный каплями. Меньшим углам соответствует та часть неба, что находится внутри радуги, поэтому эта часть воспринимается наблюдателем, как светящаяся (или освещённая). Однако в силу малой интенсивности поступающего таким образом света свечение воспринимается наблюдателем, как слабое.

С другой стороны, из представленной на рисунке схемы распространения световых лучей видно, что от капель, располагающихся под углом, превосходящим 42,1°, свет к наблюдателю не поступает вовсе. Таким образом, из сказанного следует, что внешняя по отношению к радуге часть неба представляется наблюдателю более тёмной, чем внутренняя.

Двукратное отражение — радуга второго порядка

Рассеяние света каплей воды при двукратном отражении.

Распределение направлений распространения лучей, претерпевших в капле двукратное отражение, имеет существенно иной характер, чем в случае однократного отражения. Теперь диапазон их направлений гораздо больше, чем в предыдущем случае. Важно обратить внимание на то, что лучи, рассеянные каплями в результате двукратного отражения, распространяются в тех направлениях, в каких при однократном отражении они не рассеиваются.

В связи с этим обратим также внимание на то, что смысл предельного угла 50,9°, указанного на рисунке[1], отличается от смысла угла 42,1°, приведённого ранее. Действительно, при однократном отражении угол 42,1° является максимальным углом, на который выходящие из капли лучи отклоняются от направления на солнце, а при двукратном отражении угол 50,9° — это минимальный угол отклонения лучей от того же направления. Существенно также, что между 42,1° и 50,9° находится диапазон направлений (шириной 50,9°−42,1°≈9°), в котором рассеянного света нет ни при одно-, ни при двукратном отражении.

Так же, как и в предыдущем случае, крайние лучи имеют наибольшую интенсивность. Эти лучи, направленные под углом 50,9° к направлению от капли на солнце, и формируют радугу второго порядка (вторичную радугу).

Из рисунка видно, что до наблюдателя доходит свет и со всех тех направлений, которые образуют угол больший, чем 50,9°, а свет, рассеянный под меньшими углами, к наблюдателю не поступает. Иначе говоря, в отличие от случая однократных отражений, в результате двукратных отражений светится внешняя по отношению к вторичной радуге часть неба, а внутренняя область при этом свечения не испускает.

Таким образом, получается, что в результате одно- и двукратных отражений света в каплях воды относительно светлыми оказываются те области неба, что расположены внутри первичной и снаружи вторичной радуг, а область между ними остаётся тёмной. Данная область, имеющая вид дуги с угловой шириной около 9°, и представляет собой полосу Александра.

Примечания

  1. 1 2 3 Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: «Мир», 1986. — С. 221-222. — 660 с.
  2. 1 2 Lynch D. K., Livingston W. C. Color and Light in Nature. — Cambridge: Cambridge University Press, 2001. — P. 112. — 279 p. ISBN 978-0-521-77504-5.
  3. Lee R. L., Fraser A. B. The Rainbow Bridge: Rainbows in Art, Myth, and Science. — University Park, Pennsylvania: Pennsylvania State University Press, 2001. — P. 110-111. — 396 p. ISBN 0-271-01977-8.
  4. Нуссенцвейг Х. М. Теория радуги // Успехи физических наук. М.: «Наука», 1978. Т. 125, вып. 3. С. 527-547.
  5. Везде указаны значения углов, соответствующие среднему для диапазона видимого света значению показателя преломления воды, равному 1,333.

Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .




Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2025
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии