Номер 1034, страница 137 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

46. Скорость света. Законы отражения и преломления. Полное отражение. Глава XIV. Световые волны. Электродинамика - номер 1034, страница 137.

Условие.

1034. Почему, измеряя высоту небесного тела над горизонтом, мы находим её большей, чем она есть в действительности?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Это явление объясняется атмосферной рефракцией — искривлением световых лучей при их прохождении через земную атмосферу.

Атмосфера Земли неоднородна: её плотность и, следовательно, оптический показатель преломления $n$ уменьшаются с высотой. Свет от небесного тела, входя в атмосферу из практически пустого космоса (где показатель преломления близок к единице, $n \approx 1$), попадает в среду с постоянно возрастающим по мере приближения к поверхности показателем преломления ($n > 1$).

Согласно закону преломления света, при переходе из менее плотной оптической среды в более плотную, световой луч отклоняется, приближаясь к перпендикуляру (нормали), проведённому к границе раздела сред. Поскольку плотность атмосферы меняется плавно, путь светового луча представляет собой не ломаную, а плавную кривую, вогнутую в сторону Земли.

Наблюдатель на Земле видит небесное тело в том направлении, откуда свет приходит в его глаз, то есть по касательной к траектории светового луча в точке наблюдения. Эта касательная направлена под большим углом к горизонту, чем направление на истинное положение небесного тела. Таким образом, видимая (измеряемая) высота светила над горизонтом оказывается больше его действительной высоты.

Эффект рефракции наиболее силён у горизонта, где лучи проходят наибольший путь в плотных слоях атмосферы (величина рефракции достигает 34-35 угловых минут), и полностью отсутствует в зените, когда свет падает на атмосферу перпендикулярно.

Ответ: Измеряемая высота небесного тела над горизонтом оказывается больше действительной из-за явления атмосферной рефракции. Световые лучи от небесного тела искривляются при прохождении через неоднородные слои атмосферы, и наблюдатель видит объект в направлении касательной к этому искривленному лучу, что соответствует кажущемуся, более высокому положению над горизонтом.