i
i
“1298-Rovsek-0” — 2010/7/23 — 11:33 — page 1 — #1 i
i
i
i
i
i
List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje
ISSN 0351-6652
Letnik 24 (1996/1997)
Številka 3
Strani 144–145, IX, XII
Matej Rovšek:
HÁLO, ČUDOVITI NARAVNI POJAV – 2. del
Ključne besede: fizika.
Elektronska verzija: http://www.presek.si/24/1298-Rovsek.pdf
c© 1996 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije
c© 2010 DMFA – založništvo
Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali
posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo-
ljeno.
Fizika I
HALO, ČUDOVITINARAVNI POJAV - 2. del
V prvi številki letošnjega Preseka smo obljubili , da bomo ilustrirali nasta-
nek pojavov hala tudi s poskusi v laboratoriju .
Sedaj že vemo, da so cirusni oblaki sestavljeni iz nešteto majhnih
ledenih kristalčkov v obliki šeststrane prizme. Ti so praviloma poljubno
orientirani , v posebnih primerih pa jih je velik del orientiranih približno v
isto smer. Za poskus bi težko ustvarili z oblakom primerljivo št evilo po-
ljubno orientiranih kri stalov, zato smo si nalogo zastavili nekoliko drugače.
Na Fakulteti za matematiko in fiziko v Ljubljano smo izdelali demonstra-
cijski model, ki uspešno povzema stanje v naravi. Sestavljen je iz izvora
svetlobe, leče, zaslonke, šeststrane prizme, vrtila in zaslona (slika 1) .
optlčna klop
lzvor svetlobe
(hrnlca. 40Wl leča zaalonka vrt 110
zaslon
Slika 1. Zaporedje sestavnih delov demonstracijskega modela za prikaz hala.
Prvi del modela poskrbi za vzporedni snop žarkov, osrednji del -
vrtilo, ki omogoča vrtenje prizme, pa si podrobneje oglejmo. Sestavljeno
je iz treh obročev, vpetih zdrsnimi ležaji v nosilni obroč. Da bi im eli
obroči čim večje vztrajnostne momente , so narejeni iz medenine. Prizma,
ki je izdelana iz pleksi stekla, je vpeta v notranji obroč (slika na naslovni
strani) .
Obroči poskrbijo, da se lahko prizma vrti okoli glavne osi ter okoli
vseh tistih nanjo pravokotnih osi , ki prebadajo središče prizme. Vse kri-
stale v oblaku tako nadomestimo z eno samo vrtečo se prizmo. Med
vrtenjem se obrača v vse smeri in s t em spreminja orientacijo glavne osi.
Tako po nekem času nadomesti lego vsakega izmed kristalov v oblaku.
Slika, ki nastane na zaslonu po dvakratnem lomu žarka skozi tako prizmo,
torej ne nastane sočasno, ampak jo žarki narišejo v določenem časovnem
intervalu, katerega dolžina je odvisna od hitrosti vrtenja prizme.
Zavrtimo prizmo okoli dveh pravokotnih osi hkrati . Po nekem času
zavzame dovolj leg, da zariše nekaj pojavov hala. Prizma ob takem vrtenju
I Fizika
lahko zavzame katerokoli lego in bi praviloma po zelo dolgem času zarisala
vse možne oblike hala. Ker pojavi ne nastanejo sočasno, jih v enotno
sliko sešteje fotografski aparat , ki smo mu čas osvetlitve filma nastavili na
približno 4 sekunde. Na fotografiji (slika 2 na zadnji strani ovitka, kjer
najdete tudi ostale slike iz tega članka) se lepo vidita sosonci, delno mali
halo in na levi strani zgornji ter spodnji Lowitzov lok.
V nadaljevanju zavrtimo pri zmo okoli vnaprej določenih osi glede na
to , katerega od pojavov hala želimo izzvati . Lahko bi rekli, da na ta način
zajamemo iz oblaka vse za določeni pojav odgovorne kristalčke.
Za ponazoritev malega oz. 22-stopinjskega hala se mora prizma vrteti
okoli ene izmed osi, ki je pravokotna na glavno os. Ta pa mora biti
pravokotna na smer vpadnega žarka. Tako prizma ponazarja orientacije
vseh tistih kristalčkovv oblaku, ki imajo glavno os orientirano vodoravno.
Ob takem vrtenju prizme nastane na zaslonu pojav, ki ga kaže slika 3.
Notranji krog je mali halo, zunanji paje posledica nesimetričnenamestitve
prizme v obroč in za pojav ni pomemben.
Na naslednji fotografiji si poglejmo nastanek sosonc. Spomnimo se:
sosonci povzročajo kristalčki, ki imajo glavno os navpično . Za nastanek
slike 4, kjer sta sosonci na obodu malega hala, se je torej prizma vrtela
okoli glavne osi, stoječe pravokotno na vpadni žarek. V naravi bi bilo
tedaj sonce na horizontu. Nato glavno os nagnemo za 15° proti žarku.
Na sliki 5 opazimo, da sta sedaj pegi nekoliko dvignjeni in bolj oddaljeni
od središča, kot v prejšnjem primeru . Z nagnjenostjo glavne osi glede na
vpadni žarek namreč ponazorimo višino sonca nad horizontom , ki bi bila
sedaj 15° . Obe sliki se torej lepo ujemata s teorijo, ki smo jo obravna-
vali v prejšnjem članku o halu . Podobno dobimo tudi zadnji fotografiji
spodnjega in zgornjega Lowitzovega loka (sliki 6 in 7). Gibanje prizme
omejimo le na vrtenje, ki prizmo postavlja v lege kristalčkov, potrebnih za
nastanek teh dveh lokov. Spet se spomnimo na razlago v prvi številki Pre-
seka: Lowitzovi loki nastanejo, ko so kristalčki usmerjeni pretežno tako,
da imajo glavno os navpično , toda pri tem nihajo okrog osi, vzporedne
osnovni ploskvi kristalčka.
Poskus lahko zasnujemo tudi na drugačen način, nekoliko bližji de-
janskemu stanju v naravi. V prozorno posodo z vodo vstavimo veliko
število prozornih prizmic z isto gostoto kot voda. Posodo postavimo pred
zaslon in skoznjo posvetimo s snopom vzporednih žarkov. Vsebino posode
nato rahlo mešamo, da se lebdeče prizmice vrtijo in tako spreminjajo smer
glavne osi . Na ta način bi na zaslonu dobili kar nekaj pojavov hala. Bralci
naj premislijo, v čem bi bila pomembna razlika med prejšnjim in pravkar
opisanim poskusom.
Matej Rovšek
Svetlob n i mlinček iz fizikalne zbirke: neosv etlj en mi ruje (lev o) , osvetljen se vrti (desno ) . Slika k
članku n a s t ran i 130 .
PREDZADNJI SONČEVMRK V TEM STOLETJU
Slike prikazujejo štiri faze naraščanja Sončevega mrka, ki sm o ga 12. okto bra letos
lahko opazovali tudi pri nas . Posn ete so zlO palčnim t eleskopom MEADE LX-200 ,
f/ 6,3 na film POLAROlD 100ASA . Številke ob slikah pom enijo t raj anje osvet lit ve
in čas posnetka .
1/30 Si 15 :35
1/1 25 Si 16:1 3
1/1 25 Si 15: 50
1/1 5 Si 16 :43 (vrh mrka)
Foto Anja Čerin s prijatelji
Sliki 6 in 7. Posnetka zg ornj ega in spodnjega Lowitzovega loka.
Slika 2. Posnetek so sonc , na levi strani pa st a
vidna še zgornj i in spodnji Low itzov lok ~ er
delno mali halo .
Slika 4 . Posnetek sosonc za primer, ki ustreza
soncu n a horizont u .
Slika 3. No tranj i krog je po snetek malega hala .
Slika 5. Posnetek sosoric p ri n a gi bu glav n e osi
prizme za 15° glede na navpičnico.