¿Por qué se enciende la luz cuando hace frío? Poste de luz. Pilares de luz: foto, origen.

Un pilar de luz (o sol) es uno de los tipos de halo más comunes. Se trata de un fenómeno atmosférico visual, un efecto óptico, que es una franja vertical de luz que se extiende desde el sol durante el atardecer o el amanecer. El fenómeno es causado por cristales de hielo hexagonales, planos o columnares, con superficies planas paralelas casi horizontales. Los cristales planos suspendidos en el aire forman pilares solares si el sol está a una altitud de 6 grados sobre el horizonte o detrás de él, cristales columnares, si el sol está a una altitud de 20 grados sobre el horizonte. Los cristales tienden a adoptar una posición horizontal cuando caen en el aire y la apariencia de la columna de luz depende de su posición relativa.

Una columna de luz se produce cuando la luz del sol brilla sobre las superficies de pequeños cristales de hielo, que son placas o varillas de hielo con una sección transversal hexagonal, suspendidas en el aire. Estos cristales se forman en cirros altos, con mayor frecuencia en cirroestratos. A bajas temperaturas, estos cristales también pueden formarse en las capas inferiores de la atmósfera. Por lo tanto, los pilares de luz se observan con mayor frecuencia en la estación fría. Cuando se forma una columna de luz, la luz proviene de la superficie superior o inferior de la placa de hielo o de los extremos o caras de la barra de hielo.

En casos raros, la columna de luz puede ir acompañada del llamado círculo parhélico. Es una franja clara que es visible en el cielo a la misma altura que el Sol. En condiciones favorables, forma un círculo vicioso que pasa por el Sol y los falsos Soles.

A menudo se forman pilares de luz alrededor de la luna, las luces de la ciudad y otras fuentes de luz brillantes. Los pilares que provienen de fuentes de luz bajas suelen ser mucho más largos que los pilares solares o lunares. Cuanto más cerca esté el observador de la columna de luz, menos afectará la ubicación de los cristales en el espacio a la apariencia de la columna.

Según una antigua leyenda, una persona que ve una columna de luz obtendrá riqueza y felicidad incalculables. Después de todo, ahora ha sido elegido y se le ha aparecido un signo divino.

Algunos observadores particularmente escépticos no ven causas profundas ni místicas ni naturales en el fenómeno, considerando que los pilares de luz son rayos de reflectores comunes.

Con la aparición de historias sobre ovnis y el florecimiento de la afición por la ufología, este fenómeno se asoció con la tan esperada llegada de los extraterrestres. Pero si tienes la suerte de ver una columna de luz, ¡no te alarmes! No se trata de una nave extraterrestre que intenta subir a otra víctima a bordo, sino que las partículas de hielo de origen completamente natural reflejan la luz de la Luna o el Sol.

Este invierno se observaron con bastante frecuencia en el cielo fenómenos ópticos raros:

poste de luz solar

Observado el 16 de enero de 2010 en Lipetsk, justo antes del atardecer.
Temperatura 19 grados bajo cero

poste de luz solar ¡Este es un fenómeno óptico que consiste en rayos de luz que vienen verticalmente hacia arriba desde el Sol! Muy a menudo, los pilares de luz se pueden ver al atardecer o al amanecer.
Los pilares de luz pueden ser visibles por la noche y desde otros objetos brillantes, por ejemplo, desde las farolas.
Una columna de luz se produce cuando la luz del sol se refleja en las superficies de pequeños cristales de hielo, que son placas o varillas de hielo con una sección transversal hexagonal suspendidas en el aire. Estos cristales se forman en cirros altos, con mayor frecuencia en cirroestratos. A bajas temperaturas, estos cristales también pueden formarse en las capas inferiores de la atmósfera. Por lo tanto, los pilares de luz se observan con mayor frecuencia en la estación fría. Cuando se forma una columna de luz, la luz se refleja desde la superficie superior o inferior de la placa de hielo, o desde los extremos o caras de la barra de hielo.
En casos raros, la columna de luz puede ir acompañada del llamado círculo parhélico. Es una franja clara que es visible en el cielo a la misma altura que el Sol. En condiciones favorables, forma un círculo vicioso que pasa por el Sol y los falsos Soles.

aureola esta es la refracción y reflejo de la luz en los cristales de hielo de las nubes superiores; representan círculos claros o de colores del arco iris alrededor del Sol o la Luna
Los halos se observan a menudo en el frente de los ciclones, en los cirroestratos de su frente cálido y, por lo tanto, pueden servir como señal de su aproximación.
Como regla general, los halos aparecen como círculos con un radio de 22 o 46 °, cuyos centros coinciden con el centro del disco solar (o lunar). Los círculos están ligeramente coloreados con los colores del arco iris (rojo por dentro)
Los halos de colores se explican por la refracción de la luz en los cristales prismáticos hexagonales de las nubes de hielo, las formas incoloras (incoloras) por el reflejo de la luz en las caras de los cristales. La variedad de formas de los halos depende principalmente de los tipos y movimientos de los cristales, de la orientación de sus ejes en el espacio, así como de la altura del Sol.
Hay alrededor de 100 tipos diferentes de halos.

halo circular

Ese día soplaba un fuerte viento del sudeste, de 11 metros por segundo, con fuertes ráfagas y nieve arremolinada. Por la mañana, nublado con claros, nubes bajas, irregulares y translúcidas de diversas formas cruzan rápidamente el cielo. De las 11 a las 12 se observó un halo, y a las 11.52 se volvió circular con dos zonas brillantes a los lados, parhelia

Luego quedó de él una pequeña sección superior.
Un poco más tarde, alrededor de las 13:00 horas, ¡apareció encima una segunda zona brillante!
¡El halo se ha vuelto doble!

doble halo

¡El halo superior aumentó rápidamente en brillo!

Arco antiaéreo

Y pronto se hizo visible un arco antiaéreo tan brillante:

sonrisa del sol

¡El 13 de marzo de 2010 se observó en Lipetsk un hermoso halo completo de 22*!
En este día, nublado por la mañana, nieve ligera hasta las 13:00
¡A partir de las 11 en punto el sol brillaba a través de las continuas capas de nubes!
Del 14.11 al 15.34 se observó un halo circular de brillo medio:

aureola de marzo

Halo sobre los pinos

A partir de las 15 horas comenzaron los claros, aparecieron altocúmulos y fragmentos brillantes de cirros.
A las 17.44 el cielo se volvió completamente despejado, azul claro.

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El fenómeno más interesante de la naturaleza, que se observa con bastante frecuencia, es la aparición de pilares de luz que parecen conectar el cielo y la tierra. Muchos pueblos tomaron su apariencia por diversos augurios, tanto buenos como siniestros.

Algunos los declararon una manifestación del favor divino, mientras que otros los declararon una amenaza de destrucción severa, pestilencia y hambruna. ¿Qué significan los pilares de luz en el cielo y cuál es la naturaleza de su aparición? Este artículo le ayudará a descubrirlo.

¿Qué es este fenómeno?

Las columnas de luz que aparecen en el cielo son columnas completamente verticales y brillantes que se extienden desde el sol (o la luna) hasta la tierra o desde ésta hasta la luminaria durante el atardecer o el amanecer, es decir, cuando la fuente de luz se encuentra baja en el horizonte. . Puedes verlos encima o debajo del sol (luna), todo depende de la ubicación del observador. El color del pilar es idéntico al tono de la luminaria en este momento: si es amarillo, entonces el fenómeno es el mismo.

Cómo interpretan los científicos

Los pilares de luz son una variante muy común de un halo, el llamado fenómeno óptico que aparece bajo ciertas condiciones alrededor de una fuente de luz. Cuando se ve por primera vez este fenómeno, es difícil creer en la naturaleza natural de su origen: el parecido con los rayos de un reflector es muy claro.

De hecho, la luz del sol (o de la luna) interactúa con los cristales de hielo que se forman en él, que la reflejan. Esta explicación es demasiado simple; caracteriza el mecanismo de aparición del fenómeno, pero no aclara las condiciones bajo las cuales es posible la aparición de pilares de luz. Averigüemos bajo qué circunstancias ocurre este fenómeno y qué significa.

Pilares de luz: cómo surgen, por qué los vemos

Muy a menudo, estos efectos ópticos aparecen en la estación fría. Esto se debe a que para que aparezca una columna se deben formar cristales de hielo y el sol debe estar lo suficientemente bajo. A bajas temperaturas del aire, se forman en la atmósfera muchos cristales de hielo hexagonales, capaces de reflejar los rayos de luz. Pero hay casos frecuentes en los que se produce un efecto similar en las épocas más cálidas del año. Esto puede ocurrir durante el período en que se observan nubes cirros en el cielo; en ellas también se forman cristales de hielo hexagonales columnares.

Los rayos solares o lunares, que irrumpen en la atmósfera a una velocidad de más de 300 mil kilómetros por segundo, chocan con cristales de hielo suspendidos en el aire. Es esta circunstancia la fundamental para la aparición de un halo. El juego de luces con estos témpanos de hielo permite observar un fenómeno sorprendente que se forma a una altitud de unos 8 km.

En climas fríos, los cristales de hielo se forman mucho más abajo y, gracias a esto, los pilares de luz (foto presentada en el artículo) tienen contornos muy claros y se perciben visualmente mejor. El espectáculo es asombroso, hermoso y emocionante.

Educación del fenómeno.

Los científicos han descubierto varias opciones para la formación del efecto óptico, dependiendo de la forma de los cristales y la ubicación de la fuente de luz. Los pilares de luz aparecen así:

• Si los cristales de hielo tienen una forma hexagonal plana, cuando caen adoptan una posición horizontal, mientras que los de forma columnar caen en filas uniformes. Colgados en el aire frío, actúan como un prisma, refractando el haz de luz que incide sobre ellos.
• La luz reflejada forma una especie de lente que flota en el aire y transmite un potente rayo a través de sí misma.
• Qué cristales intervienen en la creación de este efecto (planos o columnares) depende de la ubicación de la luminaria en ese momento. Cuando se colocan en un ángulo de 6˚ con respecto a la superficie de la tierra, estos son hexágonos planos. Si el sol está en un ángulo de 20°, entonces la columna de luz se forma por refracción en cristales columnares.

Fenómeno artificial

Así, el frío y la humedad son los componentes principales en el surgimiento de condiciones favorables para la formación de cristales de hielo suspendidos, cortados por seis lados, en la atmósfera terrestre. Pueden refractar la luz de diversas fuentes, tanto del cielo como de los focos de la calle o de los faros de los automóviles. La luz refractada en ellos produce un efecto específico, que es una franja brillante claramente definida perpendicular al suelo. Los habitantes de las ciudades del norte son testigos de un fenómeno poco común, cuyo nombre es el bosque de la luz.

Esto sucede porque los cristales planos hexagonales que caen en invierno no se evaporan en el camino hacia el suelo debido a las temperaturas bajo cero, sino que se convierten en una especie de niebla espesa que puede reflejar la luz de fuentes terrestres y formar pilares de luz muy similares a los naturales. unos. Estos rayos son mucho más largos porque la fuente de luz está situada más abajo.

Diferencia con la aurora boreal

La naturaleza de la aparición de estos dos es diferente. Las auroras son producto de llamaradas cuando el campo magnético del planeta es perturbado por "ráfagas" del viento solar. Son ellos quienes, al irrumpir en él, lo hacen brillar como lo hace el cinescopio de un receptor de televisión. Normalmente, las auroras boreales aparecen como destellos de color lila verdoso sobre una gran superficie del cielo.

El mecanismo de formación de los rayos de luz es sorprendentemente diferente, por lo que estos fenómenos ópticos no pueden confundirse.

Nuestra publicación analiza las razones del sorprendente efecto óptico y explica el significado de las columnas de luz. Las fotografías presentadas en el artículo demuestran claramente la belleza de este raro fenómeno.

Columnas de luz encima de las linternas.

Si en una noche tranquila y helada de invierno sales a la plaza de la ciudad, iluminada por faroles, y si se dan algunas circunstancias favorables, de las que hablaremos más adelante, quizás tengas la suerte de presenciar un raro espectáculo espectacular. : Verás un bosque de pilares luminosos encima de la plaza. El poste de luz se encuentra encima de cada farol de forma estrictamente vertical y llega muy alto. Puedes rodear la linterna por todos lados, el poste de luz permanecerá en su lugar.

El libro de M. Minnaert “La luz y el color en la naturaleza” habla brevemente sobre este fenómeno. Dice que se observa en Canadá y Rusia y que es causado por el reflejo de la luz por pequeñas partículas de hielo suspendidas en el aire. Aún queda un largo camino por recorrer hasta una explicación detallada del mecanismo de aparición de los pilares luminosos.

No hay duda de que en la creación de pilares de luz intervienen pequeños copos de nieve o trozos de hielo en la atmósfera. Iluminados por una linterna, los copos de nieve y los trozos de hielo brillan como si brillaran. Pero ¿por qué sólo brilla el pilar encima de la linterna?

Al realizar un sencillo experimento, quedará convencido de que la apariencia de los pilares está asociada al efecto estéreo. Miras la linterna, cierras el ojo derecho y, en lugar de un pilar, ves una franja vertical de copos de nieve brillantes en el aire entre el ojo y la linterna, pero ligeramente por encima de ella. La misma franja se ve cuando miras con el ojo izquierdo cerrado: los copos de nieve brillan en otra zona, concretamente en la que se encuentra entre el ojo derecho y la linterna. Ahora abramos ambos ojos: dos imágenes, dos franjas brillantes se fusionan y ves una columna de luz. Ya encima de la linterna. Enfaticemos una vez más: esto es una especie de ilusión óptica, se ven dos franjas luminosas diferentes, dos volúmenes diferentes de aire con sus partículas brillantes, uno frente al ojo derecho y el otro frente al izquierdo.

Ahora pensemos: ¿por qué las franjas brillantes son verticales y por qué los copos de nieve brillan solo cuando caen en un plano vertical que pasa por el ojo y por la fuente de luz? ¿Por qué los copos de nieve no son visibles fuera de este avión?

Los copos de nieve son, por regla general, estrellas planas: en el centro hay un pequeño hexágono, de sus esquinas crecen seis rayos con ramas paralelas a los bordes del hexágono. De estas ramas crecen otras ramas y, como resultado, la estrella puede adoptar formas bastante complejas. El proceso de cristalización de la humedad se produce desde el centro del copo de nieve y esto nos permite comprender qué formas intermedias adopta la estrella.

En la etapa inicial, las partículas de hielo se adhieren a las esquinas de un hexágono regular y sus cadenas desde dos esquinas adyacentes crecen una hacia la otra. A partir de tales cadenas crece un nuevo hexágono geométricamente similar de mayor tamaño o, en otras palabras, el hexágono que aparece inicialmente aumenta de tamaño.

Pero luego llega un momento en que las cadenas en crecimiento no tienen tiempo de encontrarse y nuevas cadenas comienzan a crecer en las esquinas. Y luego, en las esquinas, aparecen árboles de Navidad microscópicos de hielo plano con ramas paralelas a los lados del hexágono. Además, crecen nuevos bastones en los rayos y la estrella se vuelve cada vez más compleja.

Si hay poca humedad en la atmósfera, el proceso finaliza relativamente pronto y en el aire nacen pequeños copos de nieve en forma de hexágonos y las estrellas más simples. Como veremos más adelante, esta es una de las “determinadas circunstancias favorables” necesarias para la aparición de pilares luminosos.

Ahora hablemos de cómo se comportan estos pequeños copos de nieve cuando caen lentamente en un clima tranquilo.

En sentido estricto, los estudios sobre la caída de los copos de nieve deberían realizarse en condiciones reales, por ejemplo mediante filmación. Pero, suponiendo que el comportamiento de un copo de nieve está determinado principalmente por su forma, se puede experimentar con un modelo de tamaños relativamente grandes. El autor llevó a cabo tales experimentos junto con el ingeniero A. A. Borodin; en los experimentos se utilizaron modelos de copos de nieve recortados en papel. Los siguientes resultados fueron obtenidos:

1. “Copos de nieve” con dos ejes de simetría mutuamente perpendiculares que giran autoritariamente. La autorrotación en aerodinámica es el movimiento de un cuerpo acompañado de rotación debido a la interacción con la atmósfera.

3. Cuanto mayor sea el alargamiento del “copo de nieve”, o la relación entre el eje mayor y el menor, más rápida será la rotación para la misma área.

4. Los hexágonos regulares y las estrellas de seis puntas giran alrededor de un eje que conecta ángulos y rayos opuestos. Así es exactamente como se autorotaron nuestros “copos de nieve” de papel.

El primer dibujo muestra una linterna sobre un poste y un observador, y se supone que el plano del dibujo pasa por el centro de la parte luminosa de la linterna (por ejemplo, por el centro de una bola de vidrio blanco esmerilado) y a través del ojo del observador. En el mismo plano hay cuatro copos de nieve: 1, 2, 3, 4. Sus ejes de rotación son perpendiculares al plano del dibujo, y los propios copos de nieve se muestran como líneas cortas en el momento de su rotación, cuando La luz de la linterna se refleja en el copo de nieve, como en un espejo, y entra en el ojo. Los cuatro copos de nieve mostrados brillan dos veces por revolución, o mejor dicho, un poco más o menos, ya que a medida que caen cambian de ubicación.

Puntos 1, 2, 3, 4 con trazos. Ésta es la posición aparente de los puntos de luz; Crean la ilusión de una línea de luz. De la posición del punto 4 se desprende que la columna luminosa puede tener un tramo por debajo de la linterna, salvo que esté demasiado iluminada por la luz directa de la propia linterna.

Al caer y girar, los copos de nieve envían destellos de luz al ojo hasta que abandonan el plano vertical "ojo-linterna" o hasta que su eje de rotación se desvía de la perpendicular a este plano.

La velocidad de caída de un copo de nieve es pequeña, pero la velocidad angular y, por tanto, el número de ráfagas de luz por segundo pueden ser bastante grandes.

La segunda figura muestra esquemáticamente cómo se ubican en planta la linterna y los ojos izquierdo (l) y derecho (r) del observador, así como varios copos de nieve que envían destellos de luz hacia el observador. Para mayor claridad, el diámetro de la linterna y, por tanto, los ángulos, están muy exagerados.

Esto se hizo para mostrar más claramente: los copos de nieve que ve el observador están ubicados dentro de ciertos ángulos. Es decir, el observador no ve líneas, sino franjas luminosas que, en última instancia, crean la ilusión de pilares de luz. No es difícil entender que el número de copos de nieve que se encuentran entre la linterna y el ojo y cuyo brillo ve el observador será mayor cuanto mayores sean los ángulos αl y αp. Incluso puedes calcular la proporción de estos copos de nieve visibles en el número total de copos de nieve que caen al suelo en el espacio limitado por los planos verticales que pasan por la línea, a-l y b-l (para el ojo izquierdo) y c-p y d-p (para el ojo derecho). ojos). Esta proporción es bastante grande, aproximadamente igual a (αl + αp): 360.

También se puede calcular el número relativo de copos de nieve que se encuentran fuera de los ángulos αl y αp, pero sin embargo, en una determinada posición, dirigen la luz reflejada directamente a los ojos del observador (la posición del eje de autorrotación de dicho copo de nieve es marcado con el número 5 en la segunda figura). Los cálculos muestran que fuera de los ángulos αl y αp la probabilidad de que existan copos de nieve en esta posición es extremadamente pequeña. Por eso el observador ve la luz brillante reflejada por los copos de nieve que giran automáticamente sólo dentro de ángulos relativamente pequeños αl y αp y ve columnas de luz.

N. Fadeev