ЧТО ТАКОЕ РАДУГА?

ПОЧЕМУ СНЕГ БЕЛЫЙ?

Причиной этого являются солнечные лучи. Установлено, что тело, поглощающее солнечные лучи полностью, кажется черного цвета. И, наоборот, тело, отражающее солнечный свет, кажется белым. Поэтому у льда нет цвета - он бесцветен, поскольку солнечные лучи он не отражает и не поглощает, а пропускает их сквозь себя. И каждая снежинка сама по себе тоже могла бы пропускать солнечные лучи и так же могла бы, как и лед, быть бесцветной, если бы снежинки не падали друг на друга хаотично. Слипаясь вместе, они перестают пропускать сквозь себя солнечные лучи, и, более того, они начинают отражать их.

Каждая снежинка - это огромное количество микроскопических ледяных кристаллов с гранями. Солнечный луч отражается от этих граней, поэтому человеку снег видится белым.

 

Радуга, разноцветная дуга, образующаяся вследствие преломления солнечного света в капельках воды.

Наблюдается на пелене падающего дождя, освещенного солнцем в виде дуги окружности с центром на продолжении прямой, проведенной от солнца через голову наблюдателя.

Иногда над основной радугой появляется вторая, менее яркая, концентрически ей расположенная, и реже — едва заметная третья (вследствие двойного и тройного преломления луча в капельках воды). У нижней (главной) радуги красный цвет находится на выпуклой стороне и фиолетовый на вогнутой, внутренней, а на второй (побочной) цвета расположены наоборот, на третьей — как на основной.

Угол, составленный прямыми, проведенными от наблюдателя через центр и край главной радуги, приблизительно всегда равен 42°, а для побочной — 50°. Поэтому, когда солнце находится высоко над горизонтом, радуги не видно, она находится ниже горизонта, и наоборот бывает видна большая дуга радуги, приближающаяся к полукругу, при заходе и восходе солнца.

Явление радуги появляется везде, где лучи солнца встречают капли воды (на водопадах, у фонтанов и т. д.). При лунном свете явление радуги редко, но наблюдается в виде расплывчатого беловатого круга.

 

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 г. английским учёным У. Гершелем.

Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:

коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм;?

средневолновая область: λ = 2,5—50 мкм;?

длинноволновая область: λ = 50—2000 мкм?

Следующий спектральный диапазон, представляющий интерес для дистанционного зондирования, называется инфракрасным (ИК) и простирается от 0.7 мкм до 1000 мкм. Инфракрасный диапазон разделяют на два поддиапазона в зависимости от радиационных свойств излучения каждого поддиапазона.

В первом поддиапазоне, который называется ближний ИК (0.7 – 3.0 мкм), инфракрасное излучение представляет собою отраженное от земной поверхности излучение, источником которого является Солнце. В дистанционном зондировании излучение этого диапазона используется так же, как излучение видимого диапазона, оно подвержено тем же искажениям в атмосфере.

Участок 3.0 – 5.0 мкм часто называют средним ИК диапазоном.

Во втором поддиапазоне (5.0 – 1000 мкм), который называется дальним или тепловым ИК диапазоном, преобладающим источником излучения является поверхность Земли, которая излучает электромагнитную энергию в виде тепла.

Если излучение ближнего ИК диапазона при прохождении через атмосферу участвует как в процессе рассеяния, так и в процессе поглощения, то излучение дальнего ИК диапазона практически претерпевает лишь поглощение в атмосфере.

Тепловое инфракрасное излучение содержит информацию о температуре поверхности, которая может быть связана, например, с минеральным составом пород или с определенной растительностью. Микроволновый диапазон используют для получения информации о шероховатости и других свойствах поверхности, в частности, о содержании влаги.

Для регистрации излучения в ближней ИК-области (до ~1,3 мкм) используются специальные фотопластинки. Более широким диапазоном чувствительности (примерно до 25 мкм) обладают фотоэлектрические детекторы и фоторезисторы. Излучение в дальней ИК-области регистрируется болометрами – детекторами, чувствительными к нагреву инфракрасным излучением.

ИК-аппаратура находит широкое применение в различных областях. В качестве оптических элементов в ИК-спектрометрах используются либо линзы и призмы, либо дифракционные решетки и зеркала. Чтобы исключить поглощение излучения в воздухе, спектрометры для дальней ИК-области изготавливаются в вакуумном варианте. ИК-спектроскопия позволяет получать важные сведения о строении атомов и молекул, а также о зонной структуре кристаллов.

Ближнее ИК-излучение очень похоже на видимый свет и регистрируется такими же инструментами. В среднем и дальнем ИК используются болометры, отмечающие изменения.

В среднем ИК-диапазоне светит вся планета Земля и все предметы на ней, даже лед. За счет этого Земля не перегревается солнечным теплом. Но не всё ИК-излучение проходит через атмосферу. Есть лишь несколько окон прозрачности, остальное излучение поглощается углекислым газом, водяным паром, метаном, озоном и другими парниковыми газами, которые препятствуют быстрому остыванию Земли.

Из-за поглощения в атмосфере теплового излучения телескопы для среднего и дальнего ИК выносят в космос и охлаждают до температуры жидкого азота или даже гелия.

ИК-диапазон — один из самых интересных для астрономов. В нем светит космическая пыль, важная для образования звезд и эволюции галактик. ИК-излучение лучше видимого проходит через облака космической пыли и позволяет видеть объекты, недоступные наблюдению в других участках спектра.

 

Диапазон длин волн от 1 мм до 1 м называют микроволновым или СВЧ - диапазоном.

Микроволны — это поддиапазон радиоизлучения, примыкающий к инфракрасному. Его также называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением, так как у него самая большая частота в радиодиапазоне.

Для генерации микроволнового излучения применяются специальные электронные лампы (клистроны). Бурное развитие микроволновая техника получила в период Второй мировой войны в связи с резко возросшими требованиями к эффективности средств связи и радиолокации. Микроволновое излучение естественных источников обусловлено главным образом вращением молекул, хотя известны и СВЧ-спектры атомов. Исследование микроволновых вращательных спектров молекул является одни из самых точных методов определения структуры молекул газа.

Микроволновый диапазон используют для получения информации о шероховатости и других свойствах поверхности (о содержании влаги), о направлении ветра и о наличии нефтяных загрязнений на морской поверхности.

Излучение этого типа еще меньше рассеивается в атмосфере и оно может даже проникать сквозь сравнительно мощную облачность и туман. Это позволяет наблюдать поверхность Земли в этом диапазоне излучения почти в любую погоду. Как и для теплового ИК излучения источником микроволнового излучения являются различные объекты на поверхности земли и моря, а также атмосфера. Это обусловливает возможность принимать сигнал при проведении дистанционного зондирования как днем, так и ночью.

Радиоволны.Электромагнитное излучение с длинами волн примерно от 1 см до 30 000 м составляет радиоволновую часть спектра. Поскольку скорость любого электромагнитного излучения в вакууме составляет 300 000 000 м/с и равна произведению длины волны на частоту (c = ), то радиоволноому интервалу соответствуют частоты примерно от 10 000 герц (Гц, 1Гц = 1 с^–1) до 30 000 мегагерц (МГц, 1МГц = 10⁶ Гц). Излучение таких частот получают с помощью ламповых или полупроводниковых генераторов, а для регистрации применяют резонансные радиосхемы.

Основным свойством радиоволн является их проникновение через облачный покров, т. е. возможность получения информации с радаров в любое время суток и при любой погоде, в отличие от съёмок в видимом и тепловом каналах. Радиосъёмка может использоваться как самостоятельно, так и как дополняющая информация к съёмкам в оптическом диапазоне.

Особенностью радиоволн является способность проникновения в толщу земного покрова и прохождение сквозь растительность. Эта способность проявляется на разных длинах волн. Отражение радиоволн в большой степени зависит от особенностей структуры и шероховатости поверхности, влажности объектов и их диэлектрических свойств.

При радиолокационных съёмках информация о свойствах объектов приобретается посредством регистрации изменений энергии, амплитуды, частоты, фазы излучённых радиоволн, а также при различной поляризации.

Ту его часть электромагнитного спектра, в которой применимы законы оптики, называют оптическим диапазоном. Законы оптики описывают такие явления, как отражение и преломление, которые можно использовать для фокусировки излучения. К оптическому диапазону относится рентгеновское излучение (0,002 мкм), видимый свет и инфракрасное излучение вплоть до дальней зоны (1000 мкм).