Curcubeul

Curcubeul

Curcubeul este un fenomen optic care apare când lumina Soarelui suferă fenomenele de refracţie, reflexie şi difuzie la întâlnirea cu picăturile de apă din atmosferă; are aspectul unui imens arc multicolor desfăşurat pe cer. La contactul cu un strop mărunt de apă, lumina albă este descompusă în frecvenţe individuale corespunzătoare culorilor din spectrul vizibil, prin refracţie, la fel ca la intrarea într-o prismă optică.  O parte din lumina din interiorul picăturii de apă este reflectată la contactul cu marginea opusă a stropului de apă, iar o alta se descompune încă o dată la momentul ieşirii din picătura de apă, amplificând separaţia culorilor, aşa cum se vede din imaginea de mai jos. Separarea în frecvenţele individuale combinată cu existenţa unui număr mare de picături de apă expuse luminii solare creează un curcubeu de formă circulară.

Pentru a fi martorii unui asemenea fenomen optic este nevoie să fie îndeplinite două condiţii. În primul rând este nevoie ca observatorul uman să fie poziţionat între Soare şi picăturile de apă. Stropii mărunţi de apă pot proveni fie de la ploaie, fie din aburul unei cascade sau chiar de la gura unui pulverizator al unui furtun de grădină. A doua condiţie este ca unghiul pe care Soarele, stropii de apă şi ochii observatorului îl formează să fie în intervalul 40^o-42^o. De aceea este nevoie ca fenomenul să se producă în dimineţile sau după-amiezele însorite imediat după ploaie. Altfel, noi, oamenii de la nivelul solului, nu am avea poziţia corespunzătoare observării curcubeului. Unghiul de 42^o se datorează felului în care cele două refracţii succesive se produc la contactul luminii albe cu picăturile de apă (aşa cum este arătat mai jos).

Care este ordinea culorilor într-un curcubeu ?

Ordinea culorilor dintr-un curcubeu este de la lungimi de undă mici în arcul exterior la cele mari în arcul interior. Succesiunea culorilor de la exterior spre interior este următoarea: roşu, portocaliu (oranj), galben, verde, albastru, indigo, violet (ROGVAIV).

Cine a fost prima persoană care a explicat cum apare curcubeul ?

Deşi Newton a fost preocupat şi a studiat în detaliu fenomenele optice de-a lungul vieţii sale, un călugăr german de la începutul secolului al XIV-lea a fost primul om care a descoperit cum se reflectă şi se refractă lumina la contactul cu o picătură de apă. Pentru a-şi susţine ipotezele formulate pe această temă, călugărul a umplut o sferă cu apă, a direcţionat o rază de lumină solară spre aceasta şi a observat separarea luminii albe în culorile curcubeului, precum şi reflexia luminii la contactul cu partea opusă celei prin care raza a intrat în contact cu sfera. Numele călugărului neamţ eraTheodoric din Freiburg, iar anul descoperirii şi demonstraţiei sale, 1304.

Curiozitati din lumea fizicii

Curiozităţi din lumea fizicii 

·         Viteza de propagare a durerii în corpul uman este de 110 m/s.

·         Un singur nor de mărime mijlocie, poate atinge 300 000 de t.

·         Prima locomotivă cu aburi a atins viteza de 8 km/h . Trenurile moderne călătoresc cu 500 km/h sau chiar 900 km/h .

·           Rachetele pot călători cu 40 000 km/h. Aceasta este viteza necesară pentru a scăpa de gravitația terestră și a pătrunde în spațiu. O viteză constantă de 29 000 km/h păstrează racheta pe orbită. Rachetele moderne se folosesc pentru lansarea sondelor si a sateliților spațiali. Racheta este proiectată in spațiu de către trei trepte care ard și se desprind una după alta.

·           Nu există aer în spațiul cosmic. Pe măsură ce Pământul rămâne în urma ta, stratul de aer din ce în ce mai subțire. În momentul in care ajungi in spațiul cosmic la o înălțime de 400 km aerul a dispărut cu totul. Spațiul cosmic este un vid. Fragmentele zburătoare pot să ucidă un astronaut neprotejat dacă până atunci a scăpat de căldura excesiva, frig sau radiații. Este primejdios să fii acolo sus!

·           Poți sări mai sus pe Lună. Când se află pe Lună, astronauții pot să alerge și să sară cu mult mai departe decât pe Pământ. Acest lucru se întâmplă pentru că gravitația este cu mult mai slabă. Când te afli pe Lună, greutatea ta este de șase ori mai mică decât greutatea ta de pe Pământ.

·           În 1910 fizicianul francez George Claude inventează lumina de neon.

·         De ce este Pamântul magnetizat? Care este originea câmpului magnetic terestru?

           Nimeni nu ştie cu precizie răspunsul la aceasta întrebare. Există doar ipoteze. Unii oameni de ştiinţă consideră că miezul lichid al planetei, care are în componenţă metale precum fierul si nichelul, dă naştere câmpului magnetic datorită dispunerii si mişcării sarcinilor electrice din compoziţia atomilor acestor elemente chimice. Efectul este cunoscut sub numele de efect de dinam si s-ar produce datorită mişcării în convecţie a sarcinilor electrice prezente în structura nucleului exterior al Pamântului. Această teorie a dinamului încearcă să descrie procesele prin care un fluid bun conductor din punct de vedere electric aflat în mişcare de rotaţie si de convecţie poate genera si întreţine un asemenea câmp magnetic.

         Rotaţia Pamântului în jurul axei sale joacă un rol foarte important  în generarea si întreţinerea câmpului magnetic terestru. Sonda spaţiala Mariner 2 nu a putut detecta un câmp magnetic similar celui terestru în cazul planetei Venus, deşi observaţiile astronomice indică faptul că Venus are o structură geologică similară planetei albastre. "Vinovatul" pare a fi perioada foarte mare de rotaţie a lui Venus în jurul propriei axe, egală cu 243 de zile terestre. Mişcarea de rotaţie a lui Venus în jurul axei sale este prea lentă pentru a produce efectul de dinam, consideră mulţi specialişti în domeniu.

Formarea fulgerelor

Fulgerul si trăsnetul

Formarea fulgerelor

Având în vedere numeroase măsuratori ce au fost făcute, s-a constat că picăturile de ploaie, fulgii de zăpadă, grindina etc., în căderea lor spre pământ, transportă si sarcini electrice. S-a mai stabilit că sarcinile pozitive transportate de precipitaţii sunt mai numeroase decât cele negative. În timpul căderii aceleiaşi precipitaţii (ploaie ori zăpadă), unele particule lichide ori solide sunt încărcate cu electricităţi diferite, iar altele ramân neutre.
Cauza formei în zig zag a fulgerului este produsă prin descărcarea electrică numai prin zonele cu aer ionizat.

Fulgerul este deci un arc luminos, ca urmare a procesului de descărcare electrică cauzat de o diferenţă de potenţial electrostatic, realizat la nivelul norilor sau între nori si pământ.

Lungimea si durata fulgerului
Fulgerul are în medie 4 sau 5 descărcări care necesită o descărcare prealabilă ce durează 0,01 secunde, iar cea pricipală numai 0,0004 secunde. După o pauză scurtă (0,03 s – 0,05 s) urmează descărcări noi.
Au fost observate astfel de descărcări atingând un număr de 42 cu o intensitate în medie de 20.000 amperi.
Fulgerul poate avea o lungime de 1-3 Km.

Ce spun cercetătorii

Benjamin Franklin în anul 1752 demonstrează ipoteza că fulgerul este rezultatul tensiunii dintre nori si pămţnt, cu ajutorul unui zmeu de hârtie cu care a declanşat fulgerul în prezenta norilor de furtună. Aceasta a fost un punct deosebit de important în cercetarea fulgerelor.

Există totuşi controverse cu privire la efectul fulgerului, ca şi a modului în care ia naştere.
Azi se folosec în locul zmeelor rachete, sau baloane metereologice de cercetare. Părerea cercetatorilor că fulgerul produs şi în laborator este rezultatul unei simple descărcări electrice s-a schimbat la sfârşitul anilor 1990, apărând unele aspecte care nu au putut fi clarificate.

Trăsnetul

Este o descărcare electrică, de mii de amperi între nor şi pământ, căutând întotdeauna traseul cel mai scurt de parcurs. Ţinând cont de puterea descărcării este absurd să credem că nişte tălpi din piele ne vor proteja de trăsnet, deoarece, după ce parcurge kilometri în aerul izolator, câţiva milimetri de dielectric nu vor împiedica drumul său spre pământ.

Formarea trăsnetului

Atunci când condiţiile atmosferice sunt normale, echilibrul electric din atmosferă este stabil. În momentul în care se formează nori de furtună (cumulonimbus), sarcinile pozitive şi negative se separă în interiorul acestor nori.
Partea inferioară a norului se încarcă de obicei negativ. Acest lucru provoacă o acumulare de sarcini pozitive pe toate elementele care se găsesc la sol, acumulare care va fi cu atât mai importantă pe vârfurile metalice.
Norul începe să se descarce, descărcarea avansând prin salturi de câteva microsecunde. Aceste modificări electrice bruste produc o acumulare de sarcini pozitive şi mai importantă.

Efectul Corona este perceptibil uneori, ca o lumină verde, se producea astfel pe catargele vapoarelor când marinarii vorbeau despre focul din Saint Elme. Numeroase persoane au observat că părul li se electrizează atunci când sunt surprinse de o furtună la munte.

Se creează traseul de descărcare: sarcinile care produc efectul Corona formează un traseu ascendent care vine în întâmpinarea descărcării norului. Când acestea se întâlnesc, traseul este creat. Norul se descarcă prin acest canal.
O descărcare electrică posedă o energie enormă, capabilă să atingă temperaturi de 30.000 grade C, care sunt percepute ca o lumină orbitoare, si care este denumită trăznet (sau fulger, dacă se produce între nori). Tunetul este sunetul ca de explozie care se produce de-a lungul canalului de descărcare al gazelor generate prin această încălzire. Durata sa pare mai mare decât este în realitate din cauza reflexiei sunetului si pare că ajunge mai târziu din cauza faptului că viteza sunetului (340 m/s) este mai mică decât cea a luminii (300.000 Km/s).

Clasificarea descărcărilor electrice atmosferice

a)descărcări între nori, având aspectul unei urme luminoase;
b)descărcari în interiorul norilor, care se produc între două centre de sarcini de semn contrar din interiorul
aceluiaşi nor;
c)descărcări care nu ating solul;
d)descărcări prin părţile superioare ale norilor, dirijate în sus;
e)descărcări între nor si pamânt, numite trăsnete, sau fulgere de pamânt.

Având în vedere numeroase măsurători ce au fost facute, s-a constat că picăturile de ploaie, fulgii de zăpadă, grindina etc., în căderea lor spre pământ, transportă şi sarcini electrice. S-a mai stabilit că sarcinile pozitive transportate de precipitaţii sunt mai numeroase decât cele negative. În timpul căderii aceleiaşi precipitaţii (ploaie ori zapadă), unele particule lichide ori solide sunt încărcate cu electricităţi diferite, iar altele ramân neutre.
Cauza formei în zig zag a fulgerului este produsă prin descărcarea electrică numai prin zonele cu aer ionizat.