Дуга Ловица - Lowitz arc - Wikipedia

Слабо заметные линии, идущие вверх и вниз от бокового солнца, скорее всего, являются дугами Ловица.

А Дуга Ловица является оптическое явление что происходит в атмосфере; в частности, это редкий вид ледяной кристалл нимб который образует светящуюся дугу, идущую внутрь от солнечная собака (паргелий) и может продолжаться выше или ниже солнца.[1][2]

История

Диаграмма Ловица солнечных гало (1790 г.). Солнце (обозначенное как αβa) находится внутри двух перекрывающихся кругов в нижней части изображения. Солнечные псы (обозначенные bx и cy) лежат слева и справа от Солнца. «Дуги Ловица» (обозначенные xi и yk) спускаются под острым углом от солнечных собак и пересекают круги, окружающие Солнце.

Явление названо в честь Иоганн Тобиас Ловиц [де ] (или Ловиц) (1757 - 1804), русский аптекарь и химик-экспериментатор немецкого происхождения.[3] Утром 18 июня 1790 года в Санкт-Петербурге, Россия, Ловиц стал свидетелем впечатляющей демонстрации солнечной энергии. нимбы. Среди своих наблюдений он отметил дуги, исходящие от солнечных собак и проходящие под солнцем:

Оригинал (в Французский ): 6. Ces deux derniers parhélies qui se Trouvoient à quelque Distance Desctions du Grand Cercle horizontal par les deux couronnes qui entourent le soleil, renvoyoient d'abord des deux cotés de party d'arc très Courtes colorées xi & yk dont la direction s'inclinoit au dessous du soleil jusqu'aux deux demi-arcs de cercle intérieurs умереть & dke. En second lieu ils étoient pourvues des queues longues, claires & blanches х ζ & y η , opposées au soleil & renfermées dans la circonference du grand cercle афбг.[4]

Перевод : 6. Эти последние две пархелии, которые находились на некотором расстоянии от пересечений большого горизонтального круга двумя коронами, окружавшими Солнце, в первую очередь посылали с двух сторон очень короткие цветные дуги. xi & yk направление которого наклонено ниже Солнца до двух внутренних полукруглых дуг умереть & dke. Во-вторых, у них были длинные хвосты, яркие и белые. х ζ & y η , направленная от солнца и входящая в окружность большого круга afhg.

Ловиц официально сообщил об этом явлении в Петербургскую Академию наук 18 октября 1790 года, включая подробную иллюстрацию того, чему он был свидетелем.[5] На иллюстрации были изображены так называемые «нижние дуги Ловица».

Однако некоторые ученые (не без оснований) сомневались в существовании явления:[6] явление возникает редко; а поскольку дуги Ловица были малоизвестны, люди, которые их видели, не всегда их узнавали; более того, до появления небольших недорогих цифровых фотоаппаратов свидетели редко имели под рукой фотоаппараты для их записи, и даже если бы у них были камеры, они не всегда были достаточно чувствительными, чтобы записывать слабые дуги Ловица. Только примерно с 1990 года фотографии дуг Ловица стали доступны для изучения и анализа.[7][8]

Феномен и гипотезы о его причине

Иногда, когда солнце находится низко в небе, слева и справа от него на той же высоте, что и солнце, появляются светящиеся пятна. Эти светящиеся пятна называются "Солнечные собаки "или" пархелия ". (Часто в этих случаях солнце также окружено светящимся кольцом или ореолом, угол между солнцем и нимбом (с наблюдателем в вершине угла) составляет 22 °.) В редких случаях, слабые дуги идут вверх или вниз от этих солнечных собак. Эти дуги, отходящие от солнечных собак, являются «дугами Ловица». От солнечных собак могут отходить до трех различных дуг. Короткая дуга, которая сначала наклоняется к солнцу, а затем идет вниз называется «нижней дугой Ловица». Более длинная вторая дуга может также идти вниз от солнечной собаки, но затем изгибаться под солнцем, возможно, присоединяясь к другой солнечной дуге; это «средняя дуга Ловица» или «круговая дуга Ловица». Наконец, третья дуга может выходить вверх от солнечного пса, это «верхняя дуга Ловица».[9] На своей диаграмме 1790 года Ловиц записал только нижнюю дугу Ловица.

Словно 22 ° ореол солнца и солнечные псы, дуги Ловица, как полагают, вызваны солнечным светом преломляющий (изгиб) сквозь кристаллы льда. Однако до сих пор остаются споры о форме и ориентации кристаллов льда, образующих дуги Ловица.

В 1840 году немецкий астроном Иоганн Готфрид Галле (1812-1910) предположил, что нижние дуги Ловица производились как солнечные псы; то есть солнечным светом, преломляющимся сквозь гексагональные кристаллы льда. Однако в случае солнечных собак столбчатые кристаллы ориентированы вертикально, тогда как в случае дуг Ловица, предположил Галле, кристаллы колебались вокруг своих вертикальных осей.[10]

Чарльз Шелдон Гастингс (1848-1932),[11] американский физик, специализирующийся на оптике, предположил в 1901 году, что дуги Ловица возникли из-за шестиугольных ледяных пластин, которые колебались вокруг горизонтальной оси в плоскости пластины, когда пластина падала, подобно трепетанию падающего листа.[12] Позже, в 1920 году, он предположил, что пластины вращаются, а не просто колеблются вокруг своих длинных диагоналей.[13][14]

Согласно Гастингсу, солнечный свет попадает на одну из граней на краю пластины, преломляется, распространяется через кристалл льда, а затем выходит через другую грань на краю пластины, которая находится под углом 60 ° к первой грани, преломляется. снова, когда он выходит, и, наконец, достигает наблюдателя. Поскольку ледяные пластины вращаются, пластины по дуге в какой-то момент во время каждого вращения ориентированы так, чтобы преломлять солнечный свет для наблюдателя. Шестиугольная пластина имеет три длинные диагонали, вокруг которых она может вращаться, но вращение только вокруг одной из осей вызывает нижнюю дугу Ловица.[15] Другие дуги Ловица - средняя и верхняя дуги - вызваны солнечным светом, проходящим через две другие пары граней шестиугольной ледяной пластины.[16]

Однако примерно с 1990 года фотографии дуг Ловица стали доступны для изучения. Кроме того, программное обеспечение для числовой трассировки лучей позволяет моделировать дуги Lowitz с помощью компьютеров, так что, исходя из гипотез о форме и ориентации кристаллов льда, форму и интенсивность гипотетической дуги Lowitz можно предсказать и сравнить с фотографиями реальных дуг. В результате такого моделирования было обнаружено, что традиционное объяснение дуг Ловица имеет некоторые недостатки. В частности, моделирование, предполагающее, что только идеально шестиугольные вращающиеся пластины образуют дуги Ловица, предсказывает неправильную интенсивность дуг. Более точное моделирование было получено, если предположить, что пластины были почти горизонтальными, или что кристаллы льда имели более ромбическую форму, или были шестиугольными столбцами, ориентированными горизонтально.[17][18]

Следовательно, точный механизм, с помощью которого производятся дуги Lowitz, остается нерешенным.

Рекомендации

  1. ^ Определения дуг Ловица:
  2. ^ Атмосферная оптика: компьютерные изображения дуг Ловица.
  3. ^ Краткие биографии Иоганна Тобиаса Ловица (1757 - 1804) см .:
  4. ^ Видеть:
    • Ловиц, Иоганн Тобиас (представлен: 1790; опубликован: 1794) "Décription d'un météore remarquable, observé à St.Petersbourg le 18 Juin 1790" (Описание замечательного атмосферного явления, наблюдавшегося в Санкт-Петербурге 18 июня 1790 г.), Nova Acta Academiae Scientiarum Imperialis Petropolitanae 8: 384-388; на стр. 386 описаны дуги Lowitz.
    • Английский перевод (большей части) статьи Ловица опубликован в: Charles Sheldon Hastings, Свет: рассмотрение более известных явлений оптики. (Нью-Йорк, Нью-Йорк: сыновья Чарльза Скрибнера, 1901), страницы 215-218.
  5. ^ Оптика атмосферы: набросок Ловица солнечных гало и дуг от 18 июня 1790 г.
  6. ^ См., Например: Hastings, C.S. (1920). «Общая теория ореолов», Ежемесячный обзор погоды, 48(6): 322–330; со страницы 328: «Дуги Ловица представляют особый теоретический интерес из-за их крайней редкости с сомнительной достоверностью…» Еще в 1994 году Уолтер Лейп заявил: «И несмотря на последующие сообщения о дугах Ловица [например, Ling, 1922] ], их фотографий, похоже, нет ". (Уолтер Лейп, изд., Атмосферные гало, Серия антарктических исследований, т. 64 (Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз, 1994), стр. 98.)
  7. ^ См. Страницу 252: M. Riikonen, L. Cowley, M. Schroeder, M. Pekkola, T. Öhman и C. Hinz (сентябрь 2007 г.) «Дуги Ловица», Погода, 62 (9): 252-256.
  8. ^ Фотографии дуг Ловица доступны по адресу:
  9. ^ Оптика атмосферы: дуги Ловица
  10. ^ Г. Галле (1840) "Ueber Höfe und Nebensonnen" (О нимбах и солнечных собаках), Annalen der Physik und Chemie, 49 : 1-31, 241-291, и Таблица 1; относительно теории дуг Ловица Галле см. страницы 274-275.
  11. ^ Уведомления о некрологе Чарльза Шелдона Гастингса:
  12. ^ Гастингс (1901 г.), стр. 219.
  13. ^ «Длинные диагонали» шестиугольной пластины проходят от стыка двух граней на краю пластины через центр пластины, а затем через стык двух граней на краю пластины на противоположной стороне пластины.
  14. ^ Гастингс (1920), стр. 329.
  15. ^ Гастингс (1920), стр. 329.
  16. ^ Riikonen et al. (2007), стр. 252.
  17. ^ Riikonen et al. (2007)
  18. ^ На сайте исследователя Halo Марко Рийконена размещена фотография верхняя дуга Ловица (сопровождаемый ореолом 22 °, верхней касательной дугой и дугой Парри в виде солнечной пещеры), а также компьютерное моделирование дисплея и преломления через столбчатый шестиугольный кристалл льда, которые, как полагают, создают дугу.

дальнейшее чтение

  • Уолтер Лейп, изд., Атмосферные гало, Серия антарктических исследований, т. 64 (Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз, 1994). На странице 98 (в отсутствие фотографических доказательств), Tape считает дуги Ловица просто Дуги парирования.
  • Вальтер Тейп и Ярмо Мойланен, Атмосферные гало и поиск угла X (Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз, 2006 г.).
  • Веб-сайт Уолтера Лейпа
  • Джеймс Р. Мюллер, Роберт Г. Гринлер и А. Джеймс Маллманн (1 августа 1979 г.) «Арки Ловица», Журнал Оптического общества Америки, 69 (8) : 1103-1106.
  • R.A.R. (Рональд Альфред Рэнсон) Трикер, Введение в метеорологическую оптику (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Эльзевир, 1970).
  • Марко Рийконен, Halot. Jääkidepilvien valoilmiöt [Ореолы. Оптические явления ледяных кристаллов облаков] (Хельсинки, Финляндия: Ursa, 2011) - на финском языке.

внешняя ссылка

  • Оптика атмосферы (сайт, посвященный гало и т. Д.)