छठी कक्षा स्कूल में "वातावरण में ऑप्टिकल घटना" विषय का अध्ययन कर रही है। हालांकि, यह न केवल एक बच्चे के जिज्ञासु मन के लिए दिलचस्पी का विषय है। वातावरण में ऑप्टिकल घटनाएं, एक ओर, इंद्रधनुष को जोड़ती हैं, सूर्योदय और सूर्यास्त के दौरान आकाश के रंग में परिवर्तन, जिसे सभी ने एक से अधिक बार देखा है। दूसरी ओर, उनमें रहस्यमय मृगतृष्णा, झूठे चंद्रमा और सूर्य, प्रभावशाली आभामंडल शामिल हैं जो अतीत में लोगों को भयभीत करते थे। उनमें से कुछ के गठन का तंत्र आज तक अस्पष्ट बना हुआ है, हालांकि, सामान्य सिद्धांत जिसके द्वारा प्रकृति में "जीवित" ऑप्टिकल घटना का आधुनिक भौतिकी द्वारा अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है।
हवा का गोला
पृथ्वी का वायुमंडल गैसों के मिश्रण से बना एक खोल है और समुद्र तल से लगभग 100 किमी तक फैला हुआ है। वायु परत का घनत्व पृथ्वी से दूरी के साथ बदलता है: इसका उच्चतम मूल्य ग्रह की सतह पर होता है, यह ऊंचाई के साथ घटता जाता है। वायुमंडल को स्थिर निर्माण नहीं कहा जा सकता है। गैसीय लिफाफे की परतेंलगातार हिलना और मिलाना। उनकी विशेषताएं बदलती हैं: तापमान, घनत्व, गति की गति, पारदर्शिता। ये सभी बारीकियां ग्रह की सतह पर आने वाली सूर्य की किरणों को प्रभावित करती हैं।
ऑप्टिकल सिस्टम
वायुमंडल में होने वाली प्रक्रियाएं, साथ ही इसकी संरचना, प्रकाश किरणों के अवशोषण, अपवर्तन और परावर्तन में योगदान करती हैं। उनमें से कुछ लक्ष्य तक पहुँचते हैं - पृथ्वी की सतह, अन्य बिखरी हुई या वापस बाहरी अंतरिक्ष में पुनर्निर्देशित हो जाती है। वक्रता और प्रकाश के परावर्तन के परिणामस्वरूप, किरणों के एक हिस्से का स्पेक्ट्रम में क्षय, और इसी तरह, वातावरण में विभिन्न ऑप्टिकल घटनाएं बनती हैं।
वायुमंडलीय प्रकाशिकी
जिस समय विज्ञान अपनी शैशवावस्था में था, उस समय लोगों ने ब्रह्मांड की संरचना के बारे में प्रचलित विचारों के आधार पर प्रकाशिक परिघटनाओं की व्याख्या की। इन्द्रधनुष ने मानव जगत को परमात्मा से जोड़ा, आकाश में दो झूठे सूर्यों का प्रकट होना निकट आने वाली विपत्तियों की गवाही देता है। आज, हमारे दूर के पूर्वजों को डराने वाली अधिकांश घटनाओं की वैज्ञानिक व्याख्या प्राप्त हुई है। वायुमंडलीय प्रकाशिकी ऐसी घटनाओं के अध्ययन में लगी हुई है। यह विज्ञान भौतिकी के नियमों के आधार पर वातावरण में प्रकाशीय परिघटनाओं का वर्णन करता है। वह यह समझाने में सक्षम है कि दिन के दौरान आकाश नीला क्यों होता है, लेकिन सूर्यास्त और भोर के दौरान रंग बदलता है, इंद्रधनुष कैसे बनता है और मृगतृष्णा कहाँ से आती है। कई अध्ययन और प्रयोग आज प्रकृति में ऐसी ऑप्टिकल घटनाओं को समझना संभव बनाते हैं जैसे चमकदार क्रॉस, फाटा मोर्गाना, इंद्रधनुष हेलो।
नीला आसमान
आसमान का रंगइतना परिचित कि हम शायद ही कभी सोचते हैं कि ऐसा क्यों है। फिर भी, भौतिक विज्ञानी इसका उत्तर अच्छी तरह जानते हैं। न्यूटन ने साबित किया कि कुछ शर्तों के तहत प्रकाश की किरण को स्पेक्ट्रम में विघटित किया जा सकता है। वायुमंडल से गुजरने पर नीले रंग के अनुरूप भाग बेहतर ढंग से बिखरा होता है। दृश्य विकिरण के लाल खंड को लंबी तरंग दैर्ध्य की विशेषता है और बिखरने की डिग्री के मामले में वायलेट से 16 गुना कम है।
साथ ही हम आसमान को बैंगनी नहीं बल्कि नीला देखते हैं। इसका कारण रेटिना की संरचना की ख़ासियत और सूर्य के प्रकाश में स्पेक्ट्रम के कुछ हिस्सों के अनुपात में निहित है। हमारी आंखें नीले रंग के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं, और सूर्य के स्पेक्ट्रम का बैंगनी भाग नीले रंग से कम तीव्र होता है।
लाल रंग का सूर्यास्त
जब लोगों को पता चला कि वातावरण क्या है, तो ऑप्टिकल घटनाएं उनके लिए सबूत या भयानक घटनाओं का शगुन नहीं रह गईं। हालांकि, वैज्ञानिक दृष्टिकोण रंगीन सूर्यास्त और कोमल सूर्योदय से सौंदर्य आनंद में हस्तक्षेप नहीं करता है। चमकीले लाल और नारंगी, गुलाबी और नीले रंग के साथ, धीरे-धीरे रात के अंधेरे या सुबह की रोशनी का रास्ता देते हैं। दो समान सूर्योदय या सूर्यास्त देखना असंभव है। और इसका कारण वायुमंडलीय परतों की समान गतिशीलता और बदलते मौसम की स्थिति में निहित है।
सूर्यास्त और सूर्योदय के दौरान, सूर्य की किरणें दिन की तुलना में सतह पर एक लंबा रास्ता तय करती हैं। नतीजतन, विसरित बैंगनी, नीला और हरा पक्षों पर जाता है, और प्रत्यक्ष प्रकाश लाल और नारंगी हो जाता है। बादल, धूल या बर्फ के कण सूर्यास्त और भोर की तस्वीर में योगदान करते हैं,हवा में निलंबित। प्रकाश उनके बीच से गुजरते ही अपवर्तित हो जाता है, और आकाश को विभिन्न रंगों में रंग देता है। सूर्य के विपरीत क्षितिज के हिस्से पर, अक्सर तथाकथित वीनस बेल्ट का निरीक्षण किया जा सकता है - एक गुलाबी पट्टी जो अंधेरी रात के आकाश और नीले दिन के आकाश को अलग करती है। प्रेम की रोमन देवी के नाम पर सुंदर प्रकाशीय घटना भोर से पहले और सूर्यास्त के बाद दिखाई देती है।
रेनबो ब्रिज
शायद, वातावरण में कोई अन्य प्रकाश घटना इतने पौराणिक भूखंडों और परी-कथा छवियों को जन्म नहीं देती है, जो इंद्रधनुष से जुड़े हैं। सात रंगों से युक्त चाप या वृत्त बचपन से ही सभी को पता है। बारिश के दौरान होने वाली एक खूबसूरत वायुमंडलीय घटना, जब सूरज की किरणें बूंदों से गुजरती हैं, तो उन लोगों को भी मोहित कर लेती हैं जिन्होंने इसकी प्रकृति का अच्छी तरह से अध्ययन किया है।
और आज इंद्रधनुष की भौतिकी किसी से छिपी नहीं है। सूरज की रोशनी, बारिश या कोहरे की बूंदों से अपवर्तित, विभाजित हो जाती है। नतीजतन, पर्यवेक्षक लाल से बैंगनी तक स्पेक्ट्रम के सात रंगों को देखता है। उनके बीच की सीमाओं को परिभाषित करना असंभव है। रंग कई रंगों के माध्यम से एक दूसरे में आसानी से मिल जाते हैं।
इंद्रधनुष को देखते समय सूर्य हमेशा व्यक्ति के पीछे रहता है। इरिडा की मुस्कान का केंद्र (जैसा कि प्राचीन यूनानियों को इंद्रधनुष कहा जाता है) पर्यवेक्षक और दिन के उजाले से गुजरने वाली रेखा पर स्थित है। इंद्रधनुष आमतौर पर अर्धवृत्त के रूप में दिखाई देता है। इसका आकार और आकार सूर्य की स्थिति और उस बिंदु पर निर्भर करता है जिस पर प्रेक्षक स्थित है। क्षितिज के ऊपर चमकदार जितना ऊंचा होगा, संभावित उपस्थिति का चक्र उतना ही कम होगा।इंद्रधनुष जब सूर्य क्षितिज से 42º ऊपर से गुजरता है, तो पृथ्वी की सतह पर एक पर्यवेक्षक इंद्रधनुष को नहीं देख सकता है। समुद्र तल से जितना ऊँचा व्यक्ति इरिडा की मुस्कान की प्रशंसा करना चाहता है, उतनी ही अधिक संभावना है कि वह एक चाप नहीं, बल्कि एक वृत्त देखेगा।
दोहरा, संकरा और चौड़ा इंद्रधनुष
अक्सर, मुख्य के साथ, आप तथाकथित माध्यमिक इंद्रधनुष देख सकते हैं। यदि पहला प्रकाश के एकल परावर्तन के परिणामस्वरूप बनता है, तो दूसरा दोहरे परावर्तन का परिणाम है। इसके अलावा, मुख्य इंद्रधनुष को रंगों के एक निश्चित क्रम से अलग किया जाता है: लाल बाहर की तरफ स्थित होता है, और बैंगनी अंदर की तरफ होता है, जो पृथ्वी की सतह के करीब होता है। पार्श्व "पुल" क्रम में उलट स्पेक्ट्रम है: बैंगनी शीर्ष पर है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि बारिश की बूंदों से किरणें दोहरे परावर्तन से अलग-अलग कोणों पर परावर्तित होती हैं।
इंद्रधनुष रंग तीव्रता और चौड़ाई में भिन्न होते हैं। गर्मियों की आंधी के बाद सबसे चमकीले और संकीर्ण दिखाई देते हैं। इस तरह की बारिश की विशेषता बड़ी बूँदें, अलग-अलग रंगों के साथ एक अत्यधिक दृश्यमान इंद्रधनुष को जन्म देती हैं। छोटी बूंदें अधिक धुंधली और कम ध्यान देने योग्य इंद्रधनुष देती हैं।
वातावरण में प्रकाशीय परिघटनाएँ: औरोरा बोरेलिस
सबसे खूबसूरत वायुमंडलीय ऑप्टिकल घटनाओं में से एक औरोरा है। यह मैग्नेटोस्फीयर वाले सभी ग्रहों की विशेषता है। पृथ्वी पर, औरोरा दोनों गोलार्द्धों में, आसपास के क्षेत्रों में उच्च अक्षांशों पर देखे जाते हैंग्रह के चुंबकीय ध्रुव। अक्सर, आप एक हरे या नीले-हरे रंग की चमक देख सकते हैं, कभी-कभी किनारों के साथ लाल और गुलाबी रंग की चमक के साथ पूरक। तीव्र अरोरा बोरेलिस रिबन या कपड़े के सिलवटों के आकार का होता है, जो लुप्त होने पर धब्बों में बदल जाता है। कई सौ किलोमीटर ऊंची धारियां अंधेरे आकाश के खिलाफ निचले किनारे के साथ अच्छी तरह से खड़ी होती हैं। औरोरा की ऊपरी सीमा आकाश में खो जाती है।
वायुमंडल में ये खूबसूरत ऑप्टिकल घटनाएं अभी भी लोगों से अपने रहस्य रखती हैं: कुछ प्रकार के ल्यूमिनेसिसेंस की घटना का तंत्र, तेज चमक के दौरान क्रैकिंग का कारण पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है। हालाँकि, आज अरोरा के गठन की सामान्य तस्वीर ज्ञात है। उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों के ऊपर का आसमान हरे-गुलाबी चमक से सुशोभित है क्योंकि सौर हवा के आवेशित कण पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल में परमाणुओं से टकराते हैं। उत्तरार्द्ध, बातचीत के परिणामस्वरूप, अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं और इसे प्रकाश के रूप में उत्सर्जित करते हैं।
हेलो
सूर्य और चंद्रमा अक्सर हमारे सामने एक प्रभामंडल जैसी चमक से घिरे दिखाई देते हैं। यह प्रभामंडल प्रकाश स्रोत के चारों ओर अत्यधिक दिखाई देने वाला वलय है। वायुमंडल में, अक्सर यह बर्फ के सबसे छोटे कणों के कारण बनता है जो पृथ्वी के ऊपर सिरस के बादल बनाते हैं। क्रिस्टल के आकार और आकार के आधार पर, घटना की विशेषताएं बदल जाती हैं। प्रकाश पुंज के एक स्पेक्ट्रम में अपघटन के परिणामस्वरूप अक्सर प्रभामंडल एक इंद्रधनुषी वृत्त का रूप ले लेता है।
घटना की एक दिलचस्प किस्म को पारहेलियन कहा जाता है। बर्फ के क्रिस्टल में प्रकाश के अपवर्तन के परिणामस्वरूपसूर्य के स्तर पर दिन के उजाले के समान दो चमकीले धब्बे बनते हैं। ऐतिहासिक कालक्रम में इस घटना का वर्णन मिलता है। अतीत में, इसे अक्सर भयानक घटनाओं का अग्रदूत माना जाता था।
मिराज
मिराज भी वातावरण में प्रकाशीय परिघटनाएं हैं। वे हवा की परतों के बीच की सीमा पर प्रकाश के अपवर्तन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं जो घनत्व में काफी भिन्न होते हैं। साहित्य कई मामलों का वर्णन करता है जब रेगिस्तान में एक यात्री ने मरुभूमि या यहां तक कि शहरों और महलों को देखा जो आस-पास नहीं हो सकते थे। अक्सर ये "निचले" मृगतृष्णा होते हैं। वे एक सपाट सतह (रेगिस्तान, डामर) पर उठते हैं और आकाश की एक परावर्तित छवि का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो देखने वाले को पानी का एक पिंड लगता है।
तथाकथित श्रेष्ठ मृगतृष्णा कम आम हैं। वे ठंडी सतहों पर बनते हैं। सुपीरियर मृगतृष्णा सीधे और उल्टे होते हैं, कभी-कभी वे दोनों स्थितियों को मिलाते हैं। इन ऑप्टिकल घटनाओं का सबसे प्रसिद्ध प्रतिनिधि फाटा मोर्गाना है। यह एक जटिल मृगतृष्णा है जो एक साथ कई प्रकार के प्रतिबिंबों को जोड़ती है। वास्तविक जीवन की वस्तुएं प्रेक्षक के सामने प्रकट होती हैं, बार-बार परावर्तित और मिश्रित होती हैं।
वायुमंडलीय बिजली
वायुमंडल में विद्युत और प्रकाशिक घटनाओं का अक्सर एक साथ उल्लेख किया जाता है, हालांकि उनके होने के कारण अलग-अलग होते हैं। बादलों का ध्रुवीकरण और बिजली का बनना क्षोभमंडल और आयनमंडल में होने वाली प्रक्रियाओं से जुड़ा है। विशाल स्पार्क डिस्चार्ज आमतौर पर गरज के साथ बनते हैं। बिजली बादलों के अंदर होती है और जमीन से टकरा सकती है। वे जीवन के लिए खतरा हैंलोग, और यह ऐसी घटनाओं में वैज्ञानिक रुचि के कारणों में से एक है। बिजली के कुछ गुण अभी भी शोधकर्ताओं के लिए एक रहस्य हैं। आज, बॉल लाइटिंग का कारण अज्ञात है। औरोरा और मृगतृष्णा सिद्धांत के कुछ पहलुओं की तरह, विद्युत परिघटनाओं ने वैज्ञानिकों को आकर्षित करना जारी रखा है।
लेख में संक्षेप में वर्णित वातावरण में ऑप्टिकल घटनाएं, भौतिकविदों के लिए हर दिन अधिक से अधिक समझ में आ रही हैं। साथ ही, वे बिजली की तरह, अपनी सुंदरता, रहस्य और कभी-कभी भव्यता से लोगों को विस्मित करना बंद नहीं करते हैं।
