Номер 61, страница 12 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение - номер 61, страница 12.

Условие.

61. Если в весенний солнечный день выйти в поле и посмотреть вдоль поверхности вспаханного участка земли, то все предметы за ним кажутся нам колеблющимися. Почему?

Решение.

Решение

Наблюдаемое явление — это тепловое марево, возникающее из-за оптической неоднородности воздуха над нагретой поверхностью. В солнечный весенний день темная вспаханная земля хорошо поглощает солнечное тепло и сильно нагревается. От горячей земли нагревается прилегающий к ней слой воздуха.

Нагретый воздух становится менее плотным и, согласно закону Архимеда, начинает подниматься вверх. На его место опускаются более холодные и плотные слои воздуха. Этот процесс, называемый естественной конвекцией, создает над поверхностью земли непрерывное хаотическое движение воздушных масс — восходящие и нисходящие потоки с разной температурой.

Показатель преломления света в воздухе ($\text{n}$) зависит от его плотности ($\rho$) и, следовательно, от температуры ($\text{T}$). Чем выше температура воздуха, тем меньше его плотность и тем ниже его показатель преломления. Таким образом, движущиеся потоки воздуха создают оптически неоднородную среду, в которой показатель преломления постоянно меняется от точки к точке.

Световые лучи, идущие от предметов за полем к глазу наблюдателя, проходят через эту турбулентную среду. На границах потоков теплого и холодного воздуха свет преломляется, то есть изменяет свое направление. Так как эти потоки находятся в постоянном движении, путь световых лучей непрерывно и случайным образом меняется. В результате видимое положение объектов постоянно смещается, что и воспринимается нами как их дрожание или колебание.

Ответ:

Предметы за вспаханным полем кажутся колеблющимися из-за явления атмосферной рефракции. Солнце нагревает темную почву, которая, в свою очередь, нагревает прилегающий к ней слой воздуха. Возникают конвекционные потоки: теплый, менее плотный воздух поднимается, а холодный, более плотный, опускается. Свет от удаленных предметов, проходя через эти постоянно движущиеся воздушные потоки с разной температурой и, следовательно, разным показателем преломления, многократно и хаотично преломляется. Это приводит к тому, что изображение предметов в глазу наблюдателя постоянно искажается и "дрожит".