Зенитная дуга , которая также называется circumzenith дуга ( ЦС ), вверх-вниз радуги , и дуга Бравы , [1] представляет собой оптическое явление , аналогичные по внешнему виду к радуги , но принадлежащая к семейству ореолов , возникающим от преломления солнечного света через кристаллы льда , как правило, в перистых или перисто-слоистых облаках, а не из капель дождя. Дуга расположена на значительном расстоянии (примерно 46 °) над наблюдаемым Солнцем и образует не более четверти круга с центром в зените.. Его назвали «улыбкой в небе», первое впечатление от него - перевернутая радуга. ЦСА является одним из самых ярких и красочных членов ореола семьи. Его цвета, от фиолетового вверху до красного внизу, чище, чем у радуги, потому что в их формировании гораздо меньше совпадений.
Распределение интенсивности вдоль околозенитной дуги требует учета нескольких эффектов: амплитуды отражения и передачи Френеля, атмосферного затухания, хроматической дисперсии (т. Е. Ширины дуги), азимутальной угловой дисперсии (группирование лучей) и геометрических ограничений. [2] [3] Фактически, CZA является самым ярким, когда Солнце наблюдается под углом около 20 °.
Вопреки общественному мнению, CZA - не редкое явление, но его часто не замечают, поскольку оно происходит слишком далеко. Стоит обратить на это внимание, когда видны солнечные собаки , поскольку те же кристаллы льда, которые вызывают их (пластинчатые шестиугольные призмы в горизонтальной ориентации), ответственны за CZA. [4]
Формирование [ править ]
Свет, образующий CZA, входит в кристалл льда через его плоскую верхнюю грань и выходит через боковую поверхность призмы. Преломление почти параллельного солнечного света через призму под углом 90 градусов обеспечивает широкое цветовое разделение и чистоту цвета. CZA может образоваться только тогда, когда солнце находится на высоте ниже 32,2 °. [5] CZA является самым ярким, когда солнце находится на 22 ° над горизонтом, что заставляет солнечный свет входить и выходить из кристаллов с минимальным углом отклонения; тогда он также составляет около 22 ° в радиусе и 3 ° в ширину. Радиус CZA варьируется от 32,2 ° до 0 ° в зависимости от высоты Солнца. К любому из крайностей он исчезающе слаб. Когда Солнце наблюдается выше 32,2 °, свет выходит из кристаллов через нижнюю поверхность, что способствует почти бесцветномупаргелический круг .
Поскольку для этого явления также требуется, чтобы кристаллы льда имели общую ориентацию, оно возникает только при отсутствии турбулентности и при отсутствии значительного восходящего или нисходящего потока . [6]
Лунная циркумзенитальная дуга [ править ]
Как и все гало, CZA может быть вызван светом как от Луны, так и от Солнца: первое называется околозенитной дугой Луны . [7] Это явление встречается реже, чем солнечное, поскольку требует, чтобы Луна была достаточно яркой, что обычно бывает только в период полнолуния .
Искусственная циркумзенитальная дуга [ править ]
Эксперимент с жидким стеклом (известный по крайней мере с 1920 г. [8] см. Изображение справа или даже дольше [9] ) может быть использован для создания искусственной околозенитной дуги. Освещение (под небольшим углом) верхней границы раздела воздух-вода почти полностью заполненного водой цилиндрического стакана будет преломлять свет в воду. Стакан должен располагаться на краю стола. Второе преломление на боковой грани цилиндра тогда является рефракцией косых лучей. Общее преломление оказывается эквивалентным преломлению через вертикальный гексагональный пластинчатый кристалл, если принять во внимание вращательное усреднение. После этого на полу будет проецироваться красочная искусственная циркумзенитальная дуга. [3] Другие искусственные ореолы могут быть созданы аналогичными способами.
См. Также [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме Circumzenithal arc . |
- Кругогоризонтальная дуга
- Описанный нимб
- Керн дуга
- Солнечная собака
Ссылки [ править ]
- ^ "Mémoire sur les halos et les phénomènes optiques qui les compagnent", J. de l 'École Royale Polytechnique 31 (18), 1-270, A. Bravais, 1847 г.
- ^ "Частотный анализ околозенитной дуги: свидетельство колебаний ледяных кристаллических пластин в верхних слоях атмосферы", J. Opt. Soc. Являюсь. 69 (8), 1119–1122 (1979)
- ^ a b c «Искусственные околозенитные и окологоризонтальные дуги», М. Селмке и С. Селмке, Американский журнал физики (Am. J. Phys.) Vol. 85 (8), ссылка с.575-581
- ^ "Circumzenithal Arc" . www.atoptics.co.uk .
- ^ «CZA - Эффект солнечной высоты» . www.atoptics.co.uk .
- ^ Stokel-Уокер, Крис (18 января 2016). «Кто, что, почему. Насколько распространены перевернутые радуги?» . BBC News Online . Проверено 18 января +2016 .
- ^ "OPOD - Лунная циркумзенитальная дуга" . www.atoptics.co.uk .
- ^ a b Световые эксперименты Гилберта для мальчиков - (1920), стр. 98, эксперимент № 94 ссылка
- ^ Практическое образование Vol. 1, Мария Эджворт и Ричард Ловелл Эджворт 1798, Лондон, стр. 55-56 ссылка (ошибочно определена как радуга): «S-, маленький мальчик девяти лет, стоял без книги в руке и свободно бездельничал. ; он забавлялся, глядя на то, что он называл радугой на полу: [...] Солнце ярко светило в окно; [...] Наконец он обнаружил, что когда он переставил стакан с водой из на том месте, где он стоял, его радуга исчезла. [...] немедленно заметил, что это вода и стекло вместе образовали радугу. [...] "
- Дэвид К. Линч и Уильям Ливингстон. Цвет и свет в природе. 2-е изд., 2004 г.
- Лес Коули. «Циркумзенитальная дуга» . Оптика атмосферы . Проверено 23 апреля 2007 .
- Лес Коули. «CZA - Эффект солнечной высоты» . Оптика атмосферы . Проверено 23 апреля 2007 .
Внешние ссылки [ править ]
- Оптика атмосферы - О CZA
- Оптика атмосферы - Галерея Circumzenithal Arc
- Циркумзенитальная дуга над Римом, Италия
- Замедленная съемка слабой циркумзенитальной дуги
- Физика околозенитной дуги
- Circumzenithal Arc над Фриско, Техас | 1-23-11 | Проект Clouds 365 - год 2
- Spaceweather.com Эксперт по атмосферной оптике Лес Коули создал диаграмму, на которой обозначены ореолы.
- Изображения искусственной циркумзенитальной, циркумогоризонтальной и солнечно-пещерной дуг Парри
- Итальянская авиационная метеослужба
