HOVORKOVÁ M., LINC O.: OPTICKÉ ÚKAZY V ATMOSFÉŘE
OPTICKÉ ÚKAZY V ATMOSFÉŘE M. Hovorková, O. Linc
4. D, Gymnázium Na Vítězné pláni 1126, Praha 4, šk. rok 2005/2006
Abstrakt: Článek se zabývá vysvětlením několika světelných jevů, viditelných na obloze. Tyto jevy vznikají většinou lomem, odrazem nebo rozkladem slunečního světla na kapkách H2O nebo částicích ledu v atmosféře. Dalším, zde vysvětleným typem optických jevů jsou úkazy vznikající ionizací vzduchu.
Duha Duha vzniká rozkladem, lomem a hlavně odrazem slunečních paprsků na dešťových kapkách. Je tvořena částí kružnice opisující zhruba 42° kolem místa, kam směřuje stín pozorovatelovy hlavy. Vidíme ji v podobě barevného spektra, které obsahuje tyto barvy: červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá a fialová (Obr. 1). Pokud je déšť dostatečně silný, vzniká tzv. sekundární duha, vznikající vícenásobným lomem světla na kapkách. Je méně výrazná, její poloměr je zhruba 51° a barevné spektrum je obrácené oproti duze primární (Obr. 2). Ve výjimečných případech lze také spatřit duhu noční (Obr. 3), jež vznikne pokud se na kapkách odrazí měsíční svit (paprsky Slunce odražené od Měsíce). Je barevně nevýrazná.
Obr. 1: Vznik duhy.
Obr. 2: Sekundární a primární duha.
Obr. 3: Noční duha.
Polární záře Vzniká, když je tzv. sluneční vítr, plazma tvořené volnými protony a elektrony, vtáhnut magnetickým polem Země do vyšších vrstev atmosféry, kde reaguje se vzduchem za vzniku světelné záře. Nejčastěji se vyskytuje v odstínech zelené a žluté, ale. podle množství O2 a N2 ve vzduchu může být polární záře také červená případně fialová. 81
HOVORKOVÁ M., LINC O.: OPTICKÉ ÚKAZY V ATMOSFÉŘE
Při vzniku této záře vzniká také elektrická energie o síle až 100 000 MW – to může způsobit například rušení televizního nebo radiového vysílání. K tomuto jevu nejčastěji dochází v polárních oblastech, zhruba 80 – 130 km nad povrchem Země.
Obr. 4: Polární záře nad Prahou (srpen 2001). Obr. 5: Polární záře.
Halové jevy
Objevují se ve formě kol, skvrn nebo oblouků okolo Slunce a Měsíce. Podmínkou pro jejich vznik jsou drobné ledové částice (nejčastěji v šesterečné soustavě) v atmosféře, na nichž dochází k lomu a odrazu slunečních paprsků. Tyto ledové krystalky se nejčastěji vyskytují v řasových mracích 6 - 12 km nad zemským povrchem. Podle toho, jestli se světlo od těchto krystalků láme nebo odráží, je výsledný jev bělavý nebo jemně zabarvený. Halových jevů je mnoho druhů, nejčastěji se vyskytuje malé halo a vedlejší slunce. • Vedlejší slunce: 2 skvrny, objevující se často po stranách malého hala; jsou většinou jasné a duhově zbarvené (Obr. 6). • Malé halo: Světelné kolo okolo Slunce o poloměru 22°; bělavé – Obr. 7. Mezi méně často se vyskytující jevy patří např.: halový sloup, velké halo, parhelium nebo cirkumzenitální oblouk, protislunce a mnoho dalších (Obr. 8 a 9).
Obr. 6: Vedlejší slunce.
Obr. 7: Malé halo na Aljašce.
82
HOVORKOVÁ M., LINC O.: OPTICKÉ ÚKAZY V ATMOSFÉŘE
Obr. 9: Znázornění ostatních jevů okolo Slunce.
Obr. 8: Halový sloup.
Ohybové jevy Vznikají odrazem paprsků od kapek H2O v atmosféře (v nižších vrstvách než halové jevy). Mezi nejčastější ohybové jevy patří koróna, gladiola a irizace oblaků (Obr. 10 – 12). • Koróna: Vzniká okolo Měsíce nebo Slunce (ale také pozemských světelných zdrojů) prosvítáním světelných paprsků skrz kapky ve formě barevných prstenců. • Gloriola: Vyskytuje se ve formách slabých prstenců okolo stínů vržených do mlhy nebo vrstvy oblačnosti; vzniká zpětným ohybem svět. Paprsků. • Irizace mraků: Najdeme ji na ztenčených okrajích mraků, kde se světelné paprsky lámou a skládají. Okraje oblaků jsou díky tomu perleťově zbarvené.
Obr. 10 - 12: Koróna, gloriola a irizace mraků.
83
HOVORKOVÁ M., LINC O.: OPTICKÉ ÚKAZY V ATMOSFÉŘE
Noční svítící mraky Jsou to zvláštní tenké mraky složené z ledových krystalek, které můžeme najít 80 km nad povrchem Země, tedy v horních vrstvách mezosféry. Jsou známy ve formách závojů, pruhů, vln nebo vírů (viz Obr. 13). Pozorovat je můžeme nejčastěji okolo místní půlnoci, v zeměpisných šířkách mírného pásu. Tento jev je však velmi ojedinělý. Oblaky někdy mohou připomínat obyčejné mraky osvětlené odraženým měsíčním svitem, ale na rozdíl od těchto osvětlených cyrrů mají jemnější strukturu, která není k rozeznání pouhým okem.
Obr. 13: Noční svítící mraky
Blesk Vzniká jako vedlejší jev při bouřce – pokud není náboj mezi 2 mraky nebo mezi zemí a mrakem vyrovnaný. V té chvíli dochází k nahromadění částic a následně zvyšování napětí; blesk je náhlý proud těchto částic (tj. elektrostatický výboj), který náboj mezi mraky vyrovnává. Blesk (Obr. 14, 15)je většinou doprovázen hromem, zvukovým jevem. Ten vzniká ve chvíli, kdy je svítivost blesku největší. Kulový blesk: Jde o neobvyklý jev. Zpravidla bývá viděn jako světelná koule o průměru 10 – 20 cm, barvy žluté, oranžové nebo červené. Tato koule se volně pohybuje ve vzduchu. Je důležité ale také podotknout, že tento úkaz nebyl zatím vědecky potvrzen.
Obr. 14: Blesk.
Obr: 15: Blesk mezi 2 mraky.
84
HOVORKOVÁ M., LINC O.: OPTICKÉ ÚKAZY V ATMOSFÉŘE
Eliášův oheň Doprovodný jev před bouřkou. Je to tzv. hrotový výboj (Obr. 16), způsobený vyrovnáváním rozdílných elektrických potenciálů ve vzduchu a výstupcích zemského povrchu (kovové tyče apod. ) Výsledkem je namodralé sršení či praskání, při kterém vám mohou např. vstávat vlasy na hlavě.
Obr. 16: Eliášův oheň zachycen na křídle letadla.
Literatura: • • •
www.ukazy.astro.cz (stav ke dni 5.6.2006) www.21stoleti.cz (stav ke dni 5.6.2006) Obr. 1 – 16.: www.ukazy.astro.cz (stav ke dni 5.6.2006)
85
