nr.30 2010
7.5 PreĹŁ:
lei
TÃ
IN
TI
Mirajul
S Cuvântul miraj ne-ar putea duce cu gândul la călători
prof. Valerian Tomescu însetaţi deplasându-se încet prin nisipurile fierbinţi ale deşertului spre oaze verzi şi răcoroase la care nu vor ajunge niciodată. Pentru mulţi mirajul este sinonim cu iluzia. În realitate acesta este un fenomen fizic ce poate fi explicat în cadrul opticii atmosferei. Pentru a înţelege modul în care apare mirajul, să facem mai întâi câteva precizări. Viteza luminii depinde de mediul optic în care aceasta se propagă. Într-un mediu omogen şi izotrop lumina se propagă în linie dreaptă cu viteză constantă. La trecerea dintr-un mediu în altul, datorită variaţiei vitezei, direcţia de propagare a luminii se modifică. Fenomenul este cunoscut sub numele de refracţia luminii. Refracţia poate fi observată în cazul unui obiect situat parţial în aer şi parţial în apă. La suprafaţa de separaţie dintre aer şi apă obiectul pare frânt. În fizică, proprietăţile optice ale unui mediu sunt descrise printr-o mărime numită indice de refracţie. Indicele de refracţie al unui mediu este raportul dintre viteza de propagare a luminii în vid şi viteza de propagare a luminii în respectivul mediu. La trecerea luminii dintr-un mediu cu indicele de refracţie dat, într-un mediu cu indicele de Refracţia luminii refracţie mai mare, raza refractată se apropie de normală. În caz contrar raza refractată se îndepărtează de normală. Să presupunem acum cazul în care lumina trece într-un mediu cu indicele de refracţie mai mic. Pentru valori ale unghiului de incidenţă ce depăşesc o anumită valoare numită unghi limită, refracţia nu mai poate avea loc. Lumina suferă în acest caz o reflexie totală adică revine în mediul din care provine, sub un unghi de emergenţă egal cu unghiul de incidenţă. Formare a miraju Cu aceste precizări să încercăm să explicăm formarea mirajului. În lui ţinuturile calde şi nisipoase unde suprafaţa solului este foarte fierbinte, temperatura aerului scade cu altitudinea. Variaţia temperaturii determină variaţia densităţii straturilor de aer şi implicit a indicelui de refracţie, acesta crescând cu altitudinea. O rază de lumină, provenind de la un obiect îndepărtat, care coboară oblic în atmosferă suferă o succesiune de refracţii cu îndepărtare de normală, până în punctul în care unghiul de incidenţă atinge valoarea limită şi raza se reflectă total. După reflexie raza începe să urce, refracţiile având loc lui în acest caz cu apropiere de normală. Observatorul vede imaginea obiectului asfaltu a r p u s a e pe direcţia ultimei raze refractate, deci sub obiect. Suprafaţa pe care se produce ferior d Miraj in reflexia totală, situată în imediata vecinătate a solului, apare observatorului asemenea suprafeţei unui lac în care se oglindesc obiectele de pe maluri. Din acest motiv mirajul mai este cunoscut în limbajul popular sub numele de apa morţilor. Genul de miraj examinat anterior este cunoscut sub numele de miraj inferior. Putem observa şi un alt tip de miraj, mirajul superior. Acesta se produce când aerul din apropierea suprafeţei pământului este mult mai rece decât cel situat deasupra sa. Faţă de mirajul inferior, razele de lumină Miraj superi sunt curbate în acest caz în sens invers astfel încât imaginea este situată or pe m are deasupra obiectului. Majoritatea oamenilor au convingerea că mirajul inferior poate fi observat numai în deşert. Totuşi acest fenomen poate fi adesea întâlnit pe drumurile asfaltate care datorită culorii lor închise se încălzesc puternic de la Soare. Suprafaţa drumului pare în acest caz udă şi reflectă obiectele îndepărtate. Mirajul superior apare în special deasupra apelor reci. or în Miraj inferi
10
deşert
Un miraj complex cunoscut sub numele de „fata morgana” a fost observat pentru prima oară în vecinătatea coastelor strâmtorii Messina. Straturile de aer cald se întrepătrund în acest caz cu cele reci, traiectoriile razelor de lumină devenind extrem de complexe. Rezultatul este o suprapunere de imagini multiple care pot suferi schimbări rapide.
prof. Mariana Osman
Răsăritul şi apusul soarelui… într-un pahar
Ştiţi cu toţii că cerul este albastru atunci când nu sunt nori. Dar l-aţi privit cu atenţie la răsărit şi la apus? Când soarele răsare, cerul este mai întâi indigo - violet şi devine apoi portocaliu - roşcat. La apus vom vedea în ordine inversă: mai întâi roşcat şi apoi violet. Dacă pe cer sunt câţiva nori răzleţi, ei se vor colora în aceste nuanţe. Ieşiţi în natură şi observaţi aceste fenomene! Veţi vedea ce senzaţii deosebite poate crea lumina. Puteţi face aceste observaţii şi în casă. Vă dau câteva idei simple.
Aveţi nevoie de:
- un pahar, o lanternă, apă, o linguriţă, câteva picături de lapte.
Ce aveţi de făcut?
- puneţi apă în pahar, adăugaţi 4-5 picături de lapte; - amestecaţi cu o linguriţă apa cu laptele; - deplasaţi lanterna ţinând-o înclinată, din partea de jos a paharului în partea de sus ca şi cum soarele răsare; - priviţi pe cealată parte a paharului şi observaţi cum soluţia din pahar se colorează de la violet spre portocaliu; - deplasaţi lanterna de sus în jos pe partea laterală a paharului ca şi cum soarele apune; - priviţi pe cealaltă parte a paharului şi observaţi cum soluţia se colorează de la portocaliu spre violet. Aţi realizat în miniatură o mică zonă crepusculară.
Iată explicaţia fizică: particulele din atmosferă reflectă lumina soarelui
5
lumină albă direct de la soare
cerul albastru din lumina difuză
4
soarele
lumină de pe bolta cerească din preajma soarelui se vede roşie
la prânz
lumină albastră difuză
lumină transmisă direct de la soare se vede roşie
soarele la apus
atmosferă
Curcubeu într-o ...cutie
Dacă aveţi la îndemână un pahar cu apă şi o cutie de carton, aşezaţi paharul cu apă spre soare şi ţineţ i cutia de carton sub pahar, la umbră. În cutie se va vedea un mi c ROGVAIV. Vreţi să vă uimiţi colegii cu propriile voastre experimente? Trimiteţi-le pe adresa redacţiei şi cele mai ingenioase vor fi publicate!
11