Thời tiết và khí hậu - Phần 7 Các chuyên đề và phụ lục - Chương 17 docx

http://www.ebook.edu.vn Phần 7 - Các chuyên đề v} phụ lục Chơng 17 quang học khí quyển Hãy tởng tợng bạn đang lái xe trên một xa lộ cao tốc thẳng, hai ln đờng trong chiều hè nóng dới ánh nắng Mặt Trời. Chiếc xe hơi ở phía trớc chạy hơi bị chậm khiến bạn liếc sang ln đờng ngợc chiều v bạn quyết định có thể vợt một cách an ton. Nhng đúng lúc bạn vừa láng sang ln đờng ngợc chiều thì một xe khác xuất hiện, có vẻ nh không biết từ đâu m ra. Mặc dù bạn rất ngạc nhiên bởi sự xuất hiện bất ngờ của chiếc xe khác, bạn có đủ thời gian để tạt trở lại ln đờng của mình chắc l bạn có hơi bực mình một chút, nhng dù sao thì cũng cha có gì tồi tệ lắm. Tuy nhiên, bạn không thể không tự hỏi tại sao bạn lại không nhìn thấy cái xe đó trớc lúc bạn bắt đầu vợt. Chả lẽ mắt bạn đang bỡn cợt với bạn? Hoặc có thể l tầm nhìn cha hẳn tốt nh bạn đã nghĩ. Câu trả lời đúng nhất l khí quyển đã lm thay đổi đờng đi của bức xạ nhìn thấy bị phản xạ lại từ chiếc xe ngợc chiều, nên các tia đã đi chệch khỏi mắt bạn, v điều đó đã diễn ra cho tới khi bạn tiến đủ gần tới chiếc xe để ánh sáng có thể gặp đợc mắt bạn. Đôi khi, khí quyển có thể lm cho các vật thể xuất hiện ở một vị trí khác với nơi chúng thực sự đang ở hoặc thậm chí thay đổi hon ton sự hiện diện của chúng. Chơng cuối cùng ny sẽ mô tả các quá trình m nhờ đó khí quyển ảnh hớng tới đờng đi của bức xạ nhìn thấy khi bức xạ đi qua khí quyển v những hình ảnh kết quả m ch úng ta thấy. Chúng ta gọi tất cả những chủ đề đó l quang học khí quyển. Các hiệu ứng không khí sạch Trong chơng 3, chúng ta đã thấy rằng khí quyển tán xạ v hấp thụ bức xạ tới từ Mặt Trời. Cả hai quá trình có ảnh hởng quan trọng tới năng lợng m bề mặt v khí quyển nhận đợc. Ngoi tán xạ v hấp thụ, khí quyển còn khúc xạ bức xạ Mặt Trời, ở đây khúc xạ đợc định nghĩa nh sự lệch hớng của các tia khi chúng đi trong khí quyển. Khúc xạ xuất hiện một khi bức xạ đi qua một môi trờng có mật độ biến đổi hoặc khi nó di chuyển từ một môi trờng tới một môi trờng khác có mật độ khác. Khúc xạ trong không khí xuất hiện bởi vì tốc độ bức xạ biến đổi theo mật độ khí quyển cng đậm đặc, thì bức xạ truyền đi cng chậm. Để thấy đợc một cách trực quan các tốc độ khác nhau lm cho bức xạ lệch hớng đi nh thế no, hãy hình dung hai ngời trên một chiếc thuyền, một ngời chèo ở bên phải thuyền, còn ngời kia chèo ở bên trái. Nếu ngời bên phải chèo hăng hái hơn, thuyền sẽ ngoặt sang 612 http://www.ebook.edu.vn trái. Điều tơng tự cũng xảy ra đối với sóng năng lợng điện từ khi truyền trong khí quyển. Trong đa số tình huống, mật độ của khí quyển giảm theo độ cao bên trên bề mặt. Điều đó lm cho bức xạ bị khúc xạ đi một chút, tạo thnh một cung với bề lõm hớng xuống phía dới (hình 17.1). Tốc độ m mật độ biến đổi theo độ cao biến đổi một cách đáng kể theo vị trí v theo thời gian do các trắc diện nhiệt độ bên trên bề mặt rất khác nhau (quan hệ giữa nhiệt độ v mật độ đã đợc trình by trong chơng 4). Vì vậy, mức độ v hớng khúc xạ biến đổi theo các điều kiện khí quyển. Bây giờ chúng ta xét một số hệ quả đáng chú ý của sự khúc xạ. Hình 17.1. Sự khúc xạ do những chênh lệch mật độ không khí lm cho tia sáng bị uốn cong. ở tr~ờng hợp ny, ánh sáng từ nóc tòa cao ốc bị lệch xuống phía d~ới, nên đ~ờng đi của nó cong xuống d~ới. ánh sáng đạt tới mắt ng~ời quan sát tại một góc hơi lớn hơn so với khi không có khúc xạ, tòa nh tỏ ra cao hơn thực tế Khúc xạ v Mặt Trời lặn hoặc Mặt Trời mọc Khúc xạ bức xạ tới từ Mặt Trời l lớn nhất khi Mặt Trời thấp trên đờng chân trời, vì độ cao Mặt Trời bé lm cho các tia đi qua một lợng khí quyển lớn hơn (nh mô trình by trong chơng 3). Khi Mặt Trời lặn, sự khúc xạ đủ để lm cho các tia trực xạ nhìn thấy đợc thậm chí sau khi Mặt Trời đã lặn xuống thấp hơn đờng chân trời (điều ny cũng đúng khi Mặt Trời mọc đang mọc). Trên hình 17.2, Mặt Trời có vị trí ở dới đờng chân trời. Nếu không có khí quyển, lúc ny sẽ l hong hôn, nhng khúc xạ lm cho Mặt Trời hình nh đang ở bên trên đờng chân trời. Khi Mặt Trời nằm ở vị trí xa hơn nữa một chút bên dới đờng chân trời, các tia trực xạ không thể đợc nhìn thấy ở trên bề mặt, nhng bức xạ khuếch tán có thể chiếu sáng bầu trời để tạo nên các điều kiện hong hôn (tranh tối tranh sáng). Còn khi Mặt Trời lặn xuống thấp hơn nữa, đến độ xa vừa đủ so với đờng chân trời, thì đó l thời gian đêm tối hon ton. Khoảng thời gian hong hôn biến đổi; nó di nhất trong mùa Mặt Trời cao v tăng theo vĩ độ. Ngoi việc lm thay đổi chút ít vị trí biểu kiến của Mặt Trời ở gần đờng chân trời, khúc xạ có thể còn ảnh hởng đến hình dạng v mu sắc biểu kiến Mặt Trời. Bạn có lẽ đã từng nhận thấy rằng trong lúc bình minh hoặc hong hôn Mặt Trời có 613 http://www.ebook.edu.vn vẻ nh có các băng mu sắc khác nhau nằm ngang, mu đỏ thẫm hơn gần với mép dới. Đó l vì các mu bớc sóng lớn hơn (nh các mu đỏ v da cam) bị khúc xạ ít hơn so với những bớc sóng ngắn hơn (nh xanh lam v xanh lục). Các bớc sóng ngắn hơn, bị khúc xạ nhiều hơn, tập trung ở gần mép trên của Mặt Trời biểu kiến, còn các bớc sóng di hơn tập trung ở gần mép dới. Trong một số điều kiện khí quyển no đó, Mặt Trời xuất hiện nh một đốm sáng xanh trong một thoáng ngắn ngủi, ngời ta gọi đó l hiện tợng lóe sáng xanh (hình 17.3). Hình 17.2. Khi ở thấp hơn đ~ờng chân trời một chút, Mặt Trời vẫn có thể đ~ợc nhìn thấy từ bề mặt Trái Đất do khúc xạ. Các b~ớc sóng khác nhau bị khúc xạ một cách khác nhau, nên phần d~ới của Mặt Trời có vẻ đỏ hơn phần trên Hình 17.3. Hiện t~ợng lóe sáng xanh Các loại ảo ảnh Tất cả chúng ta đều quen với những hình tợng trên phim hoặc hoạt hình về một gã tiêu điều, mệt mỏi đang lê bớc trên một hoang mạc nóng bỏng, anh chng ny nhận thấy một ốc đảo ở nơi đờng chân trời chỉ để rồi thất vọng bởi một hiện thực rằng đấy chỉ l một ảo ảnh không hơn không kém. Những ảo ảnh nh thế không phải do tính lạc quan của chúng ta sinh ra, m do sự khúc xạ của ánh sáng nhìn thấy khi nhiệt độ giảm nhanh theo độ cao. V trái hẳn với gì m một số ngời nghĩ, ốc đảo giả tạo không phải l một dạng ảo ảnh duy nhất; thuật ngữ ảo ảnh áp dụng đối với bất kỳ sự chuyển chỗ biểu kiến lên trên hoặc xuống dới của một vật 614 http://www.ebook.edu.vn do khúc xạ. Để hiểu ảo ảnh hình thnh nh thế no, trớc hết chúng ta xét một tình huống giữa tra, trong đó nhiệt độ không khí gần bề mặt giảm nhanh với độ cao, nh trên hình 17.4a. ở gần bề mặt, những biến đổi về mật độ không khí theo chiều cao đợc kiểm soát chủ yếu bởi građien nhiệt độ thẳng đứng. Với nhiệt độ rất cao ở gần bề mặt, nên mật độ thấp. Građien nhiệt độ rất lớn trong ví dụ ny dẫn đến mật độ tăng theo độ cao, nên đờng đi của các tia trong khí quyển cong lên phía trên, nh đã thể hiện trên hình 17.4b. Hình 17.4. Giảm nhanh, ổn định của nhiệt độ theo độ cao (a) có thể gây nên kiểu khúc xạ với các tia cong lên phía trên (b). Mặc dù ảnh có bị biến dạng một chút, một ng~ời đứng ở vị trí A có thể đ~ợc nhìn thấy một cách đầy đủ bởi ng~ời ở bên trái. Khi ng~ời bên phải di chuyển tới vị trí B, ánh sáng nhìn thấy phản xạ từ chân anh ta không đạt tới ng~ời quan sát ở bên trái, vì nó bị hấp thụ tại mặt đất. Tại vị trí C, ảnh của ng~ời đó biến mất hon ton đối với ng~ời quan sát ở bên trái Trong hình 17.4b ngời quan sát ở bên trái (giả sử tên cô ta l Lauren) nhận thấy các đối tợng ở xa hơi thấp hơn một chút so với thực tế. Đó l do các tia sáng phản xạ từ các vật xa đi tới mắt Lauren dới một góc hơi thấp hơn so với đờng thẳng nằm ngang. Vì vậy, một ngời đứng ở vị trí A (ta gọi anh ta l William) hình nh thấp hơn một chút so với chiều cao thật của anh. Cho dù có một chút sai lệch nhỏ về chiều cao biểu kiến của William, Lauren không hề khó khăn gì để thấy anh ta một cách đầy đủ. Bây giờ chúng ta xem một loại ảo ảnh sinh ra nh thế no nếu William dịch ra xa hơn đến vị trí B. Phần phía dới của cơ thể anh ta hình nh bị biến mất, bởi vì ánh sáng phản xạ từ chân anh ta bị uốn cong xuống mặt đất, ở đó nó bị hấp thụ trớc khi có thể đi tới Lauren. Khi William dịch ra xa hơn, cng nhiều phần cơ thể anh ta từ chân trở lên bị biến mất cho tới khi anh ta hon ton mất hút tại vị trí C. Một loại ảo ảnh khác xuất hiện do sự đốt nóng mạnh hơn nữa ở gần bề mặt, nh trờng hợp trên mặt đờng phủ nhự đờng vo một buổi chiều nóng. Không khí bị nung nóng trong lớp mỏng ngay bên trên bề mặt có một trắc diện nhiệt độ cực dốc, trong khi không khí ở ngay bên trên lớp mỏng ny phần no lạnh hơn v có một trắc diện nhiệt độ thẳng đứng ít dốc hơn (hình 17.5a). Građien nhiệt độ của lớp bên dới dốc hơn lm cho nó khúc xạ mạnh hơn so với không khí ở bên trên nó. Khi điều ny xảy ra, có thể nhìn thấy một ảo ảnh phụ gồm hai ảnh, lúc đó ngời quan sát nhận thấy không chỉ một ảnh thật của vật, m cả một ảnh ngợc ở ngay bên dới. Điều ny có thể thấy trên hình 17.5b, ở đây ánh sáng phản xạ từ ngọn cây 615 http://www.ebook.edu.vn trên tất cả các hớng. Một ít tia ánh sáng hớng về phía mắt ngời quan sát sau khi chỉ bị khúc xạ tơng đối ít. Những tia sáng đó tạo nên ảnh thực của cây. Nhng một số tia sáng phản xạ còn hớng tới mặt đất, nơi đây građien nhiệt độ rất dốc gây nên khúc xạ rất mạnh. Những tia sáng ny đợc khúc xạ lên trên v đạt đến mắt ngời quan sát từ phía dới, lm cho ngọn cây xuất hiện ở bên dới mặt đất v lộn ngợc trên xuống dới cứ nh thể ngời quan sát đang nhìn bóng phản xạ của cây trên mặt nớc phẳng lạng của cái hồ. ánh sáng phản xạ từ tất cả các phần của cây bị kiểu khúc xạ ny để tạo ra một ảnh gơng trong hồ nớc. Hình 17.5. Nếu trong lớp mỏng sát bề mặt nhiệt độ giảm rất nhanh, còn građien nhiệt độ ngay bên trên nhỏ hơn (a), thì ảnh phụ hai ảnh có thể xuất hiện (b). Bức xạ tán xạ nhìn thấy từ ngọn cây đi theo nhiều h~ớng. Một số tia sáng đi trục tiếp tới mắt ng~ời quan sát, bị khúc xạ ít (cung phía trên từ ngọn cây tới ng~ời quan sát). Một số tia đi tới bề mặt, ở đó khúc xạ mạnh (cung phía d~ới) cho ảnh thứ hai của cây. Điều ny tạo ra một ảnh lộn ng~ợc ở bên d~ới ảnh thật Vậy chuyện gì thực sự diễn ra khi ngời ta thấy một ảo ảnh giống với một đầm nớc? Trong trờng hợp đó, ngời quan sát nhận thấy ảo ảnh phụ của bầu trời, nó rất giống nh một bề mặt nớc. Tấm ảnh mở đầu chơng ny về chiếc xe hơi trên một xa lộ trong hoang mạc nóng bỏng cho thấy một ảnh lộn ngợc của chiếc xe thoạt nhìn nh bị ngâm trong vũng nớc. Hãy chú ý rằng ánh sáng đi ra từ đỉnh v từ chân của vật không thể cùng bị khúc xạ nh nhau. Nếu ánh sáng phản xạ bởi chân vật bị khúc xạ mạnh hơn, thì ảnh sẽ tỏ ra trải di theo phơng thẳng đứng, hay cao hơn thực tế. Nhng nếu sự khúc xạ tăng lên thep chiều thẳng đúng, vật sẽ bị ngắn lại. Rõ rng, câu hỏi về một vật bị kéo di ra hay l thu ngắn lại l tùy thuộc vo khoảng cách di dịch, ảnh phụ thờng luôn bị thu ngắn. Một siêu ảo ảnh hình thnh khi các ảnh đợc di dịch lên phía trên. Các tia sáng bị uốn cong bề lõm hớng xuống dới do hệ quả mật độ giảm theo độ cao. Đây l tình huống bình thờng đã đợc mô tả trớc đây lm cho Mặt Trời hình nh ở cao hơn bên trên đờng chân trời so với thực tế. Tuy nhiên, để cho một ảo ảnh đợc nhận thấy, thì građien mật độ bình thờng phải đợc tăng lên nữa bằng một trắc 616 http://www.ebook.edu.vn diện nhiệt độ có không khí nóng (nhẹ hơn) nằm ở bên trên không khí lạnh. Giống nh với các ảo ảnh phụ, ở đây có thể l ảnh bị kéo di ra hoặc co lại ngắn lại, tùy thuộc vo sự khúc xạ biến đổi với độ cao ra sao. Tuy nhiên, ở đây sẽ l thu ngắn lại khi khúc xạ giảm theo độ cao, v kéo di ra khi khúc xạ tăng theo chiều thẳng đúng. Trong các tình huống thái cực, các vật nhỏ (tu thuyền, nh cửa, v.v ) có thể bị nâng cao lên v kéo di ra, tạo nên vẻ biểu kiến về các thnh phố hay dãy núi đang trôi, nh trên hình 17.6. Hình 17.6. Một siêu ảo ảnh Quang học mây v giáng thủy Sự khúc xạ không chỉ giới hạn ở không khí sạch, nó cũng không phải l quá trình duy nhất có thể tạo ra những hiệu ứng quang học thú vị. Trong phần còn lại của chơng ny, chúng ta sẽ xem xét sự khúc xạ v hai quá trình khác tạo nên một số hiệu ứng quang học quen thuộc (hoặc cha hẳn quen thuộc) nh thế no. Cầu vồng Một trong những thnh tạo ấn tợng nhất xuất hiện trong khí quyển l cầu vồng rất quen thuộc (hình 17.7). Cầu vồng l một dải các đờng vòng cung ánh sáng, có mu sắc thay đổi từ phần bên trong của vòng ra tới phần bên ngoi. Cầu vồng chỉ xuất hiện khi ma đang rơi trên ở một khoảng cách xa xa, v với một bầu trời trong sáng bên trên v bên dới ngời quan sát cho phép ánh sáng Mặt Trời đạt tới bề mặt một cách tự do. Bạn có thể đã quan sát thấy rằng cầu vồng bao giờ cũng xuất hiện ở đúng vị trí đối ngợc lại với hớng của Mặt Trời. Nói khác đi, nếu Mặt Trời ở sau lng ở phía tây nam, thì bóng của bạn sẽ chiếu về phía tâm của cầu vồng về phía đông bắc. 617 http://www.ebook.edu.vn Các cầu vồng sáng nhất v phổ biến nhất l các cầu vồng chính. Những cầu vồng ny luôn có cùng kích thớc sao cho tại đờng chân trời khoảng cách theo góc từ một đầu ny đến đầu kia bằng khoảng 85 o (để dễ hình dung, hãy xem nh góc đó gần rộng bằng khoảng cách từ hớng chính bắc đến chính đông). Trên một cầu vồng chính, các bớc sóng nhìn thấy ngắn nhất (tím v xanh) xuất hiện ở phần trong cùng của cầu vồng, còn các bớc sóng di hơn (da cam v đỏ) tập trung ở phần ngoi cùng. Một cầu vồng chính thờng đợc bao quanh bởi một cầu vồng thứ hai mờ nhạt hơn, phủ quanh một cung khoảng 100 o trên đờng chân trời v có thang mu ngợc lại so với cầu vồng chính (nghĩa l, các mu đỏ xuất hiện ở phần bên trong của cầu vồng, còn mu xanh ở phần bên ngoi). Tất nhiên, nếu vùng trời ma m không đủ lớn hoặc ma ở một khoảng cách quá xa, sẽ chỉ có một phần cầu vồng xuất hiện. Hình 17.7. Cầu vồng. Hãy chú ý l có một cầu vồng chính sáng rõ hơn bị bao bởi một cầu vồng thứ hai mờ nhạt hơn Tất nhiên, một câu hỏi lớn l tất cả những cái đó đợc hình thnh nh thế no? Câu trả lời nằm ở trong các cách m ánh sáng Mặt Trời bị khúc xạ (bị uốn cong) v bị phản xạ khi nó chiếu vo v đi xuyên qua một hạt ma. Khi ánh sáng đi qua một môi trờng có mật độ biến đổi, thì nó bị khúc xạ. Hiện tợng tơng tự xuất hiện khi ánh sáng xuyên qua một biên phân cách các chất có mật độ không nh nhau, nh không khí bao quanh hạt ma. Trớc hết chúng ta hãy xem điều ny tạo nên một cầu vồng chính ra sao. Khi ánh sáng đi vo một hạt ma, nó bị khúc xạ, trong đó các bớc sóng di hơn bị khúc xạ ít hơn so với các bớc sóng ngắn. ánh sáng khúc xạ đi xuyên vo hạt ma, phần chính ánh sáng đi ra ở phía ngợc lại với phía m ánh sáng đi tới. Tuy nhiên, một phần nhỏ của ánh sáng gặp mặt phía sau lng của hạt ma bị phản xạ ngợc trở lại từ mặt phía trong của bề mặt, lại đi xuyên vo hạt 618 http://www.ebook.edu.vn ma một lần nữa v bị khúc xạ một lần thứ hai khi nó đi ra ở mặt phía trớc của hạt tại một vị trí thấp hơn một chút so với vị trí m nó đã từng đi vo hạt ma. Quá trình ny đợc thể hiện đối với hai hạt ma giả định trên hình 17.8a. Vì mỗi bớc sóng bị khúc xạ một cách khác nhau, chỉ có một bớc sóng cụ thể của ánh sáng đi ra khỏi một hạt ma l hớng về phía một ngời quan sát cụ thể ở một nơi cụ thể. Vậy l hạt ma ở cao hơn hớng ánh sáng đỏ về phía ngời quan sát, trong khi hạt ở thấp hơn hớng ánh sáng tím tới ngời đó. Vì hạt ma ở thấp hơn xuất hiện tại một góc thấp hơn bên trên đờng chân trời, ánh sáng tím của nó hình thnh phần thấp hơn (phần bên trong) của vòng cầu vồng, còn ánh sáng đỏ từ hạt ma ở cao hơn xuất hiện tại phần cao hơn (phần bên ngoi). ánh sáng đỏ bị khúc xạ 42,3 o v ánh tím bị khúc xạ 40,6 o . Kết quả l, vòng cầu vồng chỉ rộng 1,7 o . Hình 17.8. ánh sáng Mặt Trời từ phía sau l~ng ng~ời quan sát bị phản xạ v khúc xạ (a) để tạo thnh một cầu vồng chính. Số l~ợng khúc xạ tổng cộng khác nhau đối với mỗi b~ớc sóng, gây nên sự chia tách mu của một cầu vồng. Ng~ời quan sát tại mực mặt đất nhìn thấy hai vòm cung tròn đồng tâm tạo thnh một cầu vồng chính v một cầu vồng thứ hai (b) Các cầu vồng thứ hai đợc hình thnh theo một cách rất giống nh các cầu vồng chính, ngoại trừ hai phản xạ xảy ra tại phía sau lng của hạt ma, nh thể hiện trên hình 17.9. Điều ny dẫn đến một thang mu ngợc lại so với mu của cầu vồng chính, với các bớc sóng ánh sáng di hơn nằm ở phần bên trong của băng v các bớc sóng ngắn hơn ở phần bên ngoi. ánh sáng Mặt Trời đi ra ở cùng một phía của hạt ma khi nó đi vo nhng hớng xuống phía dới tại một góc 50 o , do đó lm cho đỉnh của cầu vồng ở 50 o bên trên đờng chân trời (hình 17.8b). 619 http://www.ebook.edu.vn Hình 17.9. Cầu vồng thứ hai cần hai lần phản xạ bên trong các hạt m~a Ho quang, mặt trời giả v trụ mặt trời Các đám mây ti tầng tạo nên những băng ánh sáng bao quanh Mặt Trời hay Mặt Trăng, gọi l ho quang (hình 17.10) với các bán kính 22 o v 46 o (các ho quang 46 o ít phổ biến hơn v không sáng chói nh các ho quang 22 o ). Khác với cầu vồng khi xuất hiện đòi hỏi Mặt Trời nằm trực tiếp ở đằng sau ngời quan sát, các ho quang xuất hiện khi những tinh thể băng nằm ở giữa ngời quan trắc v Mặt Trời hay Mặt Trăng. Hình 17.10a thể hiện sự khúc xạ bên trong các tinh thể băng để tạo nên một ho quang 22 o . ánh sáng Mặt Trời (hay ánh sáng Mặt Trăng) đi qua các mặt của những tinh thể băng hình dạng cột v hình dạng tấm, trong đó mỗi mặt trong số sáu mặt hình thnh một góc 60 o . Tinh thể băng tác động nh một lăng kính, nó khúc xạ ánh sáng 22 o . Những tinh thể có góc 22 o so với đờng điánh sáng của Mặt Trời hay Mặt Trăng v có định hớng cần thiết sẽ khúc xạ ánh sáng về phía ngời quan sát. Vì các tinh thể băng có rất nhiều v sắp xếp ngẫu nhiên trong mây, một số đáng kể sẽ hớng ánh sáng về phía ngời quan sát để tạo thnh ho quang đủ sáng để nhìn thấy từ mặt đất. Hình 17.10b thể hiện những tinh thể băng hình dạng cột khúc xạ ánh sáng 46 o nh thế no khi tinh thể định hớng chiều di về phía ánh sáng tới. Hình 17.10. Các tinh thể băng dạng cột v dạng tấm khúc xạ ánh sáng tạo thnh ho quang 22 o (a). Sự khúc xạ, trong đó các tinh thể băng có các góc 90 o , tạo thnh ho quang 46 o (b) 620 http://www.ebook.edu.vn Các tinh thể băng dạng tấm lớn hơn khoảng 30 m bề rộng có xu thế tự sắp xếp theo phơng ngang. Nếu Mặt Trời hơi ở cao hơn đờng chân trời v thấp hơn những tinh thể ấy, thì các vết sáng xuất hiện 22 o về phải v bên trái của Mặt Trời (hình 17.11). Những mặt trời giả ny (hay parhelia) thờng xuất hiện nh những đốm trăng trắng trong bầu trời, nhng đôi khi chúng thể hiện sự phân hóa mu với các mu đỏ thẫm hơn nằm ở phía của các mặt trời giả gần Mặt Trời nhất, còn các mu xanh v tím nằm ở phía bên ngoi. Những tinh thể dạng tấm ở giữa Mặt Trời thấp v một ngời quan sát có thể còn phản xạ (ngợc lại với khúc xạ) ánh sáng Mặt Trời từ đỉnh v chân để tạo thnh trụ mặt trời (hình 17.12). Nhiều tinh thể băng sắp xếp hầu nh, nhng không hon ton, theo phơng ngang, mỗi tinh thể phản xạ một phần của ánh sáng tới một cách khác nhau để tạo nên những cột biểu kiến kéo di lên phía trên v xuống phía dới của Mặt Trời. Hình 17.11. Các tinh thể định h~ớng ngang khúc xạ ánh sáng từ Mặt Trời đang lặn hay đang mọc để tạo nên những mặt trời giả (a), gọi nh~ vậy do các mặt trời giả đi kèm theo Mặt Trời (b) Hình 17.12. Trụ mặt trời Quầng sáng v quầng ho quang Các quầng sáng v quầng ho quang l những hiện tợng quang học gây nên bởi sự thay đổi hớng của ánh sáng khi nó đi qua các hạt nớc (tán xạ). Quầng sáng 621 [...]... Mét 0 0-1 49 0-4 9 Không mây 1 15 0-2 99 5 0-9 9 2 30 0-5 99 3 Tốc độ gió Dặm/h km/h Lặng Lặng 1/10 hay ít hơn 1-2 1-3 10 0-1 99 2/10 hay 3/10 3-8 4-1 3 60 0-9 99 20 0-2 99 4/10 9-1 4 1 4-1 9 4 100 0-1 999 30 0-5 99 5/10 1 5-2 0 2 0-3 2 5 200 0-3 499 60 0-9 99 6/10 2 1-2 5 3 3-4 0 6 350 0-4 999 100 0-1 499 7/ 10 hay 8/10 2 6-3 1 4 1-5 0 7 500 0-6 499 150 0-1 999 9/10 hay đầy mây có 3 2-3 7 5 1-6 0 8 650 0 -7 999 200 0-2 499 khoảng trống 3 8-4 3 6 1-6 9 9 8000... -4 6 ,70 -4 3,40 -4 0,20 -3 6,90 -3 3 ,70 -3 0,50 -2 7, 20 -2 3,90 -2 0 ,70 -1 7, 50 -1 4,20 -1 1,00 -7 ,70 -4 ,50 -1 ,20 2,00 5,30 8,50 11,80 11, 97 25,49 55,29 64, 67 75,65 88,49 103,52 121,11 141 ,70 165 ,79 193,99 226,99 264,99 285,84 308,00 331,54 356,51 382,99 411,05 440 ,75 472 , 17 505,39 540,48 577 ,52 616,60 6 57, 80 70 1,21 74 6,91 79 5,01 845,59 898 ,76 954,61 1043,25 0,01 0,03 0,05 0,06 0, 07 0,09 0,10 0,12 0,14 0,16 0,19... 200 0-2 499 khoảng trống 3 8-4 3 6 1-6 9 9 8000 hoặc 2500 hoặc 10/10 đầy mây 4 4-4 9 7 0 -7 9 cao hơn cao hơn Bầu trời tối tăm hoặc không mây 5 0-5 4 8 0-8 7 hoặc 5 5-6 0 8 8-9 6 không mây 6 1-6 6 9 7- 1 06 6 7- 7 1 10 7- 1 14 7 2 -7 7 11 5-1 24 7 8-8 3 12 5-1 34 8 4-8 9 13 5-1 43 11 9-1 23 19 2-1 98 Front Các front đ ợc thể hiện trên bản đồ thời tiết bề mặt bằng các ký hiệu d ới đây (các mũi tên không thể hiện trên bản đồ) Front lạnh (bề mặt) Front nóng... Phụ lục B Khí quyển tiêu chuẩn Độ cao (km) Nhiệt độ (oC) áp suất (mb) p / p0 * Mật độ (kg/m2) / 0 ** 30,00 25,00 20,00 19,00 18,00 17, 00 16,00 15,00 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,50 9,00 8,50 8,00 7, 50 7, 00 6,50 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -4 6,60 -5 1,60 -5 6,50 -5 6,50 -5 6,50 -5 6,50 -5 6,50 -5 6,50 -5 6,50 -5 6,50 -5 6,50 -5 6,40 -4 9,90 -4 6 ,70 -4 3,40 -4 0,20 -3 6,90 -3 3 ,70 ... 0,38 0,41 0,43 0, 47 0,50 0,53 0, 57 0,61 0,65 0,69 0 ,74 0 ,78 0,83 0,89 0,94 1,00 0,02 0,04 0,09 0,10 0,12 0,14 0, 17 0,20 0,23 0, 27 0,31 0, 37 0,41 0,44 0, 47 0,50 0,53 0,56 0,59 0,62 0,66 0 ,70 0 ,74 0 ,78 0,82 0,86 0,91 0,96 1,01 1,06 1,11 1, 17 1,23 0,02 0,03 0, 07 0,08 0,09 0,12 0,14 0,16 0,19 0,22 0,25 0,30 0,34 0,36 0,38 0,40 0,43 0,45 0,48 0,50 0,54 0, 57 0,60 0,63 0, 67 0 ,70 0 ,74 0 ,78 0,82 0,86 0,91 0,95... giỏ tr t i m c n ** / 0 - t s m t khụng khớ so v i giỏ tr t i m c n c bi n c bi n http://www.ebook.edu.vn 6 27 Phụ lục C Các ký hiệu bản đồ thời tiết N Thảm mây tổng cộng h Độ cao chân mây của mây thấp nhất dd H ớng gió CM Mây tầng trung ff Tốc độ gió CH Mây tầng cao VV Tầm nhìn xa bằng dặm TdTd Nhiệt độ ddieemr s ơng bằng oF ww Thời tiết hiện tại a Xu thế áp suất W Thời tiết quá khứ PP PPP áp suất... RR L ợng giáng thủy trong 6 giờ sau cùng Rt Thời gian giáng thủy bắt đầu hoặc kết thúc (0 = không; 1 = 12 giờ tr ớc; 9 = không... không đều đặn Kích th ớc của quầng sáng còn liên quan với kích th ớc hạt m a, các hạt lớn hơn tạo ra những quầng sáng nhỏ hơn Nếu bạn một khi n o đó ở trong một chiếc máy bay bay bên trên một trần mây, hãy tìm bóng của máy bay trên mây Bạn có thể thấy một chuỗi các vòng tròn đ ợc gọi l quầng h o quang (hình 17. 14) Các quầng h o quang xuất hiện khi ánh sáng Mặt Trời đi v o rìa của một hạt n ớc (hình 17. 15)... quang đòi hỏi tổ hợp các quá trình n y phải l m đổi h ớng ánh sáng tới đúng 180o, sao cho ng ời quan sát nhìn thấy ánh sáng quay trở lại từ đỉnh mây trong khi Mặt Trời ở bên trên đỉnh đầu cô ta Để thực hiện sự đổi h ớng bổ sung, Hình 17. 13 Quầng sáng sự tán xạ phải xảy ra ở quanh rìa của hạt n ớc khi ánh sáng trên đ ờng quay trở lại phía Mặt Trời Hình 17. 14 Quầng h o quang 622 Hình 17. 15 Quầng h o quang... về mật độ khí quyển? 2 Hãy mô tả cách m khúc xạ l m thay đổi vị trí biểu kiến của Mặt Trời đang lặn hay đang mọc 3 Các b ớc sóng d i hơn hay ngắn hơn bị khúc xạ mạnh hơn khi đi qua khí quyển? Sự khúc xạ có phân hóa gây nên một băng biểu kiến của Mặt Trời ở gần đ ờng chân trời nh thế n o? 4 Kiểu građien nhiệt độ thẳng đứng n o thuận lợi cho sự xuất hiện của các siêu ảo ảnh v ảo ảnh phụ? 5 Các ảo ảnh . mây 4 4-4 9 7 0 -7 9 cao hơn cao hơn Bầu trời tối tăm 5 0-5 4 8 0-8 7 hoặc hoặc 5 5-6 0 8 8-9 6 không mây không mây 6 1-6 6 9 7- 1 06 6 7- 7 1 10 7- 1 14 7 2 -7 7 11 5-1 24 7 8-8 3 12 5-1 34 8 4-8 9 13 5-1 43 Front 11 9-1 23. 0,45 7, 00 -3 0,50 411,05 0,41 0,59 0,48 6,50 -2 7, 20 440 ,75 0,43 0,62 0,50 6,00 -2 3,90 472 , 17 0, 47 0,66 0,54 5,50 -2 0 ,70 505,39 0,50 0 ,70 0, 57 5,00 -1 7, 50 540,48 0,53 0 ,74 0,60 4,50 -1 4,20 577 ,52. 200 0-3 499 60 0-9 99 6/10 2 1-2 5 3 3-4 0 6 350 0-4 999 100 0-1 499 7/ 10 hay 8/10 2 6-3 1 4 1-5 0 7 500 0-6 499 150 0-1 999 9/10 hay đầy mây có 3 2-3 7 5 1-6 0 8 650 0 -7 999 200 0-2 499 khoảng trống 3 8-4 3 6 1-6 9