OBESRVATII VIZUALE ASUPRA

FENOMENELOR METEOROLOGICE

OPTICE

CUPRINS

ARGUMENT....................CAPITOLUL I............... – ATMOSFERA –NOTIUNI GENERALECAPITOLUL II ............–FOTOMETEORII II.1..........-HALOU II.2..........-COLOANA LUMINOASA II.3..........-CERCUL PARHELIC II.4..........-IMAGINEA SOARELUI II.5..........-COROANA II.6..........-IRIZATII II.7.........-GLORIE II.8..........-INELU LUI BISHOP II.9..........-MIRAJIL CAPITOLUL III............- CURCUBEULCONCLUZII...................

ARGUMENTMeteorologia este stiinta care se ocupa cu studiul fenomenelor care se petrec în atmosfera. Denumirea de meteorologie provine de la cuvântul de origine greaca ,, metoron ˝ adica ceea ce se petrec in aer si ,,logos˝ stiinta,

vorbire. Din cele mai vechi timpuri, poate chiar de la pariţia lui, omul a fost interesat indeaproape de schimbarile vremii care se produceau în jurul lui. Trecerea de la o zi frumoasa şi calda la o alta rece şi vijelioasa, de la ploaie la trăsnete etc.au fost fenomene care au impresionat puternic pe omul tuturor timpurilor. El a observat că existenta lui şi a celorlalte vietuitoare precum şi a plantelor sunt strans legate de ceea ce se petrece in atmosfera.Atmosfera este sediul unor fenomene luminoase care , din punct de vedere meteorologic, dau unele indicaţii asupra starii timpului şi evolutiei sale. Aceste fenomene se datoresc refractiei, reflexiei, difuziei luminii, precum si starii electrice a atmosferei.Lucrarea de fata cuprinde date şi informaţii despre fenomenele optice datorate refractiei luminii – mirajul - , fenomenele optice din nori – curcubeul, haloul, cercul parhelic - , fenomenele optice datorate difractiei – coroana, gloria - . O atentie deosebită am acordat-o curcubeului , întrucat acest fenomen meteorologic a fascinat omenirea din toate timpurile prin frumusetea culorilor sale şi conditiile in care se formeaza.Mai multe mituri şi legende s-au format în jurul curcubeului, în intreaga lume. În Biblie, curcubeul reprezintă unirea lui Dumnezeu cu Noe după potop, Dumnezeu angajându-se în faţa omenirii sa o protejeze de un nou potop. Mitologia chineză prezinta curcubeul ca o fanta în cer, facuta de zeita Nuwa, care a folosit pietre de sapte culori diferite pentru crearea acestuia. În Tibet, curcubeul reprezinta un pod pe care sufletele ajung în cer. În cultura occidentala, curcubeul este asociat adesea bucuriei şi veseliei, fiind interpretat ca un aducator de vreme buna dupa ploaie. Francezii ii spun „arcul din cer”, nemti şi englezii il numesc „arcul ploii”, italienii - „arcul-fulger”. Latinii ii spuneau „arcul cerului” ori „arcul ploii”. Grecii foloseau numele „Iris”, pe care l-au preluat si spaniolii, şi portughezii. Pentru catalani, curcubeul este „arcul Sfantului Martin”, iar pentru galicieni, „arcul batranei”.

CAPITOLU I

ATMOSFERa

Atmosfera este invelisul gazos al planetei noastre.Dupa unii autorii ea este marturia proceselor in urma carora din material cosmica s-a format candva Pamantul.Ca mediu gazos, atmosferaeste mentinuta ca un manson in jurul

Pamantului, numai datorita fortei de atractie a garvitatiei terestre.Se presupune totusi ca la linita superioara a atmosferei unele gaze scapa sub influienta acestei forte si trec in spatial interplaneter.Fenomenele meteorologice , in marea lor majoritate, nu au extensiune verticala prea mare, insa in directia orizontala ele cuprind regiuni geografice destul de intinse. Pentru deplasare maselor de aer de la o regiune la alta se intelege usor, ca este un consume norm de energie. Schimbarile apar ca rezultat al acestor deplasari.

ATMOSFERA este sediul unor fenomene luminoasecare, din punct de vedere meteorplogic, dau unele inducatii asupra starii timpului si evolutile sale.Aceste fenomene se datoreaza refractiei, refrectiei difuziunii luminii, cum si stariile electrice ale atmosferei.

Fenomenele meteorologice se mai numesc meteorii = reprezinta fenomene observate in atmosfera sau la suprafata scoartei terestre; sunt fenomene constituite din suspensi de particule lichide sau solide , apoase sau neapoasesau sunt fenomene meteorologice de natura sonora sau obtica In functie de natura particulelor si fenomenele care intrvin in formare metrorilor acestia pot fi clasificati in paru mari categorii:-hidrometeori -litometeori -electrometeori

-fotometeori

CAPITOLU II

FOTOMETEORII

Fotometeorii sunt fenomene obtice generete de reflexia, refractia, difuzia si difrectia luminii. Ele pot fi observate in atmosfera sub forma de inele, pete luminoase sau colorate,

arcuri concentrice sau numai ca simple modificari ale aspectului obiectelor terestre pe fondul orizontului.Fotometeori se clasifica astfel: -halou

-coloana luminoasa -cercul parhelic

-imaginea Soarelui -coroana -irizatii -gloria -inelu lui Bishop -mirajul. -curcubeul

II.1 Fenomenul de halou (Halou Solar si Halou Lunar) constituie un "grup de fenomene" care au forma de inele,coloane sau pete luminoase, determinate de reflectia sau refractia razelor luminoase cand strabat cristale de gheata in suspensie in atmosfera (norii ciriformi, ace de gheata, ceata inghetata).Fenomenul de halou, dupa astrul in jurul caruia se formeaze pot fi solare sau lunare.Haloul determinat de reflectia luminii solare poate fi uneori colorata, in timp ce haloul lunar este intodeauna alb.Aceste fenomene se pot observa fie in grup fie individual.Principalele tipuri de halouri individuale sau simultane sunt:-haloul mic- este fenomenul optic cel mai frecvent observat sub forma unui inel luminos alb sau in cea mai mare parte situat concentric in jurul Soarelui sau al Luni .Marginea sa inferioara are o nuanta rosie slab vizibila. In cazuri rare , marginea exterioara are o coloratie violete.-halou mare-este fenomenul optic observat mai rar decat cel precedent, are tot forma circulara, centrat deasemenea in jurul astrului luminos. El este mai putin luminos si apare frecvent sub forma unui cerc incomplet, din cauza discontinuitatii panzei noroase cirifome pe care se formeaza. Procesele de formare a acestor doua tipuri de halou sunt refractia si reflectia lumini solare sau lunare, care strabate cristalele de gheata ce constituie norii Cirrostratus, sau ace de gheata. Aceste procese sunt favorizate de formarea cristalelor de gheata forma ce se inscrie in sistemul romboiedric, de tip

prisma sau lame hexagonale(ace si lame). Modalitate de apreciere sau verificare a marimii razei unghiului aparente a haloului observat este destul de simpla si se rezuma laintinderea mainii in directia astrului luminos, cu palma plasata perpendicular, bratul intins in asa fel in cat sa mascheze Soarele sau Luna. Daca cercul lumlinos se inscrie pe extremitate degetelor, atunci haloul este mic, in caz contrar fenomenul trebuie considerat ca fiind halou mare.

II.2 Colona luminoasa alba este o varietat de fotometeor de tip halou si are forma unei trene de lumina continua sau discontinua.Ea poate fi observata in asociatie cu forma inelara a fenomemului la verticala Soarelui sau a Lunii, deasupra sau sub pozitia astrului. Coloane luminoase sunt determinate de o reflexie simpla a luminii pe fetele orizontale ale unor cristale de gheata care se balanseaza in jurul axei verticale

II.3 Cercul parhelic este un cerc luminos alb, orizontal, situst la aceeasi inaltime unghiulara cu ce a Soarelui . Pe acest cerc pahelic pot aparea pete sau nuclee luminoasesituate fregvent in imediata apropiere a haloului mic si deseori viu colorat. Cand parheiliile, parantheliilesau antitheliile sunt deosebit de stralucitoare sunt denumite “sori falsi” iar in cazul fenomenelor similare denumite de lumina Lunii sunt denumite si “Lunii false”.

II.4 Imaginea Soarelui este un fenomen de halou determinat de reflexia luminii solare pe cristale de gheata existenti in anumiti nori. Aceasta imagine apare la verticala si sub pozitia Sorelui ca o pata alba si stralucitoare asemanatoare imagini Soarelui format pe o suprafata calma de apa. Aceasta imagine este vizibila numai privind de sus in jos, respective dintr-un avion sau mai rar din varful unui munte inalt(la latitudinea Romaniei numai in sezonu rece).

II.5 Coroana Lunara sau Solara reprezinta “una sau mai multe serii (foarte rare multe de trei)de inele colorate, cu raza relativ mica concentrice in jurul Soarelui sau al Lunii”Inelul interior al coroanei este in todeauna violet sau albastru, iar cel exterior este rosu, intre ele exista si celelalte culori ale spectrului.Seria cea mai apropiata de astru are de obicei un inel exterior bine conturat, de culoare rosiatica sau castanie, denumita aureola si acariu raza este in general mai mica de 5 grade.Fenomenul este determinat de difractia lumini provenite de la astru in jurul caruia se formeaza, care traverseaza un strat de aer cetos sau de ceata ori un nor subtire constituit dintr-un amestec de paricule foarte mici de apa lichida sau soloda.Norii pe care se observa in general coroana sunt din genurile:-Altrostatus

-Stratocumulus si foarte rar din genurile : -Cirocumulus -Cirocumulus -Stratus

Coroana este invelisul exterior al atmosferei Soarelui. Este o zona extrem de fierbinte, cu temperaturi care ajung pana la aproximativ 2 milioane de grade; aceasta se datoreaza transportului de energie de la straturile inferioare prin intermediul campurilor magnetice.Coroana poate fi vazuta direct numai in timpul unei eclipse totale de soare. Desi la fel de luminoasa ca Luna Plina, coroana este in mod normal inecata in lumina solara care este imprastiata in atmosfera Pamantului cerul din timpul zilei din apropierea Soarelui este pur si simplu prea luminos pentru a vedea corona inconjuratoare.

II.6 Irizatiile reprezinta “culori obervatevte pe nori,fie amestecate, fie cu aspect de benzi aproximativ paralele cu conturul norilor. Culorile predominante sunt verde si roz, adesea cu nuante de pastel. Pana la aproximativ 10 grade de

Soare, procesu de formare a irizatiilor este difractia. Irizatiile se pot observa uneori pana la distante ce pot depasi 40 grade de Soare. La latitudinea Romaniei, norii pe care se formeaza irizatiile sunt Cirocumulus si unele varietati de Altocumulus

II.7 Gloria reprezinta una sau mai multe serii de inele colorate, vazute de observator in jurul umbrei sale proiectate pe un nor constituit din numeroase picaturele mici de apa sau pe un banc de ceata, ori chiar foarte rar pe roua. Fenomenul este datorat tot difractiei luminii si inelele colorate sunt dispuse la fel ca la coroana. El poate fi vazut si de observatorii de pe avion in zborul in jurul umbrei avionului proiectata pe nori de sub el. Conditiile cele mai favorabile de formare si observare a acestui fenomen se intalnesc in regiunile muntoase

II.8 Inelu lui Bishop este un ”inel albicios, centrat in jurul Soarelui sau la Lunii, care prezinta o coloratie slab albastruie in interior si brun roscat la exterior”.Acest fenomen este datorat difractiei luminii care traverseaza un nor de praf sau pulber extreme de fine de origine vulcanica, existent uneori in atmosfera inalta.Fenomenul a fost observat si descries prima data de catre B. Bishop in 1883 dupa catastrofala eruptie a vulcanului Krakatoa.

Raza aparenta a inelului este de aproximativ 22 grade, iar culorile inelului sunt in general slabe. Inelele observate in jurul Lunii apar ca un franj rosu pal.

II.9 Mirajul prezinta “un fenomen optic care se manifesta in special prin perceperea obiectelor indepartate sub forma de imagini stabile sau miscatoare, simple sau multiple, drepte sau rasturnate, marite sau reduse in plan vertical”.Mirajele sunt determinate de curbarea razelor luminoase care traverseaza straturi de aer cu indici de refractie diferite si chiar variaza puternic cu inaltimea ca urmare a diferentelor de densitate a aerului;Se pot observa doua tipuri de miraje:-miraj inferior care se manifesta deasupra intinderilor de apa, soluri, plaje sau solare puternic incalzite prin insolatie;-miraj superior care se observa deasupra campurilor de zapada, a marilor foarte reci si in general deasupra suprafetelor reci in comparativ cu stratul de aer de deasupra lor.Mirajul este foarte fregvent in zonele de desert si polare. In Romania fenomenul poate fi observat mai ales vara pe timp cald deasupra plajelor de nisip si pe sosele, caz in care pot fi percepute sub forma unor peteţ umede pe asfalt care dispar pe masura ce ne apropiem de ele.

MIRAJUL DE LA PIATRA ARSA

CAPITOLUL III

Curcubeul apare sub forma unui” grup de arcuri concentrice ale caror culori merg de la violet la rosu, determinat de lumina solara sau lunar apare pe un “ecran” de picaturi de apa din atmosfera(picaturi de ploaie, picaturi de burnita sau ceata).Fenomenul este determinat in principal de reflexia si refractia luminii. In cazul luminii solare, culoarile curcubeului sunt in general intense, insa in cazul curcubeului lunare culorile sunt mai atenuate , uneori chiar inexistente, fenomenul prezentandu-se ca un cerc alb cenusiu.Curcubeu se vede intodeauna in patea opusa a astrului, in raport cu obsrvatoru .Fenomenul fiind format din mai multe arcuri colorate, observatorul deosebeste in majoritatea cazurilor un curcubeu principal de unul secundar, iar in unele cazuri chiar si cateva arcuri supranumerare .Se mai poate observa o varianta deosebita necolorata, denumita curcubeu alb .

Curcubeul principal are forma unui arc semicircular colorat, mai mult sau mai putin continuu care apare pe un ecran de picaturi de apa laminate direct de Soare sau de Luna. Arcul colorat apare in partea opusa a astrului respectiv si are centru situate pe dreapta care uneste pozitia obervatorului cu pozitia astrului. In toate cazurile, culoare violet se situeaza in interiorul inelului , iar rosu la exterior. Curcubeul secundar apare simultan cu curcubaul principal, sub forma unui arc colorat mai putin luminos decat arcul principal si cu latimea aproape dubla. Situat in afara celui principal, curcubeul secundar are culorile aranjate invers, adica rosu la interior si violet la exterior.Faptul ca al doilea este mai putin luminos decat primul se datotraza stabilirii intensitatii razelor luminoaes care il produc, ca urmare a dublei reflexi suferite in interiorul picarurilor de apa. Arcurile supranumerare sunt arcuri inguste si colorate in verde, violet sau portocaliu, care marginesc curcubeul si care sunt datorate fenomenului de intrferenta. Ele sunt bine vizibile atunci cand lumina solara este intense si lumineaza picaturi de dimensiuni mijloci. Curcubeul alb poate fi obervat sub forma unei benzi albe marginite in cea mai mare parte de un franj rosu exterior si un albastru interior. Este un curcubeu principal, datorat reflexive si refractiei intr-o mica masura difractiei luminii solare sau lunare pe picaturile foarte mici de apa.In general un asemenea curcubeu se formeaza pe un banc de ceata sau de aer cetos dens.

Curcubeul este un fenomen optic si meteorologic care se manifesta prin aparitia pe cer a unui spectru de forma unui arc colorat atunci cand lumina soarelui se refracta in picaturile de apa din a. De cele mai multe ori curcubeul se observa dupa ploaie, cind soarele este apropiat de orizont.Centrul curcubeului este în partea opusa soarelui fata de observator. Trecerea de la o culoare la alta se face continuu, dar in mod traditional curcubeul este descris ca avind un anumit numar de culori; acest numar difera de la o cultura la alta, de exemplu în traditia romaneasca secvenata culorilor este adesea prezentată astfel: roşu, portocaliu (oranj), galben, verde, albastru, indigo şi violet, şi memorata sub forma acronimului ROGVAIV. Ordinea culorilor este de la rosu în exteriorul arcului la violet în interior.În conditii de vizibilitate buna uneori se poate observa şi un curcubeu mai slab, concentric cu primul, ceva mai mare şi cu ordinea culorilor inversata. Teoretic exista nu numai acest curcubeu secundar, ci o infinitate de ordine superioare, dar practic cu ochiul liber au fost observate doar primele patru; al treilea şi al patrulea sunt şi mai slabe şi se afla de aceeasi parte cu soarele, ceea ce îngreuneaza mult observarea.

Acelaşi fenomen are loc şi în alte conditii, de exemplu cu lumina lunii (sau orice altă sursă de lumină) în loc de soare, cu picaturi de apa provenite de la spargerea valurilor, cascade, stropitori etc., cu alte lichide in loc de apa ori cu obiecte solide şi transparente în formă sferica.

Producerea curcubeului

Curcubeul poate fi explicat analizând mersul razelor de lumină într-o sfera transparentăa. Lumina alba de la soare sufera mai întai o refractie la intrarea în picatura de apă, moment în care începe separarea culorilor. În partea opusă a

picaturii are loc o reflexie la interfata dintre apa şi aer În continuare lumina iese din picatura printr-o a doua refractie, care amplifica separarea culorilor.Pentru fiecare lungime de undă exista un unghi la care intensitatea luminii iesite din picatura are un maxim. Existenta acestui maxim se explica astfel: functia care face legatura dintre excentricitatea razei de intrare si unghiul de iesire nu este monotona, ci creste de la zero, are un punct de intoarcere si apoi scade. In jurul punctului de intoarcere, pentru un interval relativ larg de excentricitati, unghiul de iesire se modificafoarte putin, ceea ce face la acest unghi sa iasa din picatura o cantitate de lumina mult mai mare decat la alte unghiuri. Acest fenomen, combinat cu faptul ca pentru fiecare lungime de unda unghiul corespunzator maximului de intensitate luminoasa are alta valoare, explica formarea curcubeului sub forma unui arc colorat. Punctul de intoarcere mentionat se remarcăa prin faptul ca partea atmosferei din interiorul arcului curcubeului este mai luminoasa decit cea din exterior.Acelasi raţionament explica de ce razele care ies din picătura de apa fara nici o reflexie interna nu formează un curcubeu: unghiul de iesire depinde monoton de excentricitatea razei de intrare, deci la nici un unghi nu se concentrează o parte semnificativa din lumina soarelui; aceste raze nu fac decat sa imprastie lumina într-un mod care depinde prea putin de lungimea de unda.Curcubeul secundar difera de primul prin aceea că in interiorul picăturii de apa lumina sufera doua reflexii interne. Analog, ordinele superioare se obtin printr-un numar sporit de reflexii interne, ceea ce explica in parte intensitatea lor scazuta.Exista mai multe fenomene fizice care stau la baza producerii curcubeului sau care îl pot influenta:• a face ca picaturile de apa, mai ales cele foarte mici, să fie aproape perfect sferice. • Refractia şi reflexia luminii explica de ce lumina curcubeului are alta directie decat lumina de la soare. • Dispersia, adica dependenta indicelui de refractie al apei de lungimea de unda a luminii, explica de ce curcubeele sînt colorate şi nu doar albe. • Difractia luminii devine semnificativa atunci cand picaturile de apa sunt extrem de mici, de ordinul micronilor, deci comparabile cu lungimea de undă (aproximativ 0,5 μm). În acest caz culorile curcubeului se estompeaza. • Daca picaturile sunt mari si nu se afla într-un echilibru care sa le asigure forma sferica, efectul de curcubeu fie este redus, fie nu apare.

CONCLUZII

Fotometeorii se produc prin reflexia, refractia, difuzia sau difractia luminii în atmosfera. Formele sub care pot fi observate fenomenele optice variaza şi pot fi inele, cercuri, pete luminoase sau imagini mişcatoase sau simple modificari ale obiectelor îndepărtate. Mirajul se produce prin refracţia luminii , imaginea unui obiect îndepărtat aparand simpla, multipla şi rasturnata. Fenomenle de miraj sunt importante , deoarece dau indicaţii asupra schimbării timpului, din cauza variaţiei gradientului termic vertical. Prin dispersia, difuzia, refractia şi reflexia razelor luminoase pe particulele de apa lichida sau solida din nori se produc fenomene luminoase ce impresionează prin frumuseţea lor: curcubeul, haloul şi coroanele lunare sau solare. Curcubeul se vede întotdeauna în partea opusă astrului, in raport cu observatorul, existand urmatoarele forme: curcubeu principal, curcubeu secundar şi curcubeu alb. Datorita fenomenului difratiei, în atmosfera, apar în jurul Lunii sau Soarelui cercuri luminoase numite coroane.

BIBLIOGRAFIE

1. BACINSCHI, D., PLATAGEA, GH., 1971 - Meteorologie, climatologie şi

hidrologie - Manual pentru licee de specialitate, Ed.Didactica si Pedagogica ,

Bucureşti

2. CIULACHE, S., 2002 – Meteorologie şi climatologie , Ed. Universitara ,

Bucuresti

3. CRISTEA, N., STOICA, C., 1971 - Meteorologie generala, Ed.Tehnica,

Bucuresti

4. STOICA, C., CRISTEA, N., 1958 – Meteorologie generala, Ed. Tehnică,

Bucuresti

*** Instructiuni pentru Statiile Meteorologice, 1995, Institutul National de

Meteorologie şi Hidrologie, Bucuresti

***http://ro.wikipedia.org/

5.www.google.ro