Posoumrakové a noční jevy
Zveřejněno: Friday, 01. April 2005, Autor Martin Vilášek
|
Soumrakové jevy, o kterých pojednává článek P. Skřehota, patří bezesporu k velmi zajímavým a pozorovatelsky vděčným úkazům. Jejich krása vyniká především díky zapadajícímu Slunci. Ovšem tím to nekončí. I když je Slunce pod obzorem, můžeme pozorovat mnoho dalších jevů. Podívejme se teď společně na některé z nich...
Právě v okamžicích po západu, kdy se Slunce nachází 6-16 stupňů pod obzorem se mohou na obloze objevit noční svítící oblaka (noctilucent clouds - NLC). Vidíme je jako velmi jemná stříbřitá oblaka podobná cirrům (obr. 1), která se pomalu pohybují po obloze. Někteří pozorovatelé je přirovnávají k ocelově modrému cigaretovému kouři. Poprvé byly pozorována už v roce 1885. Od té doby je možné je spatřit mezi 50. a 75 stupněm severní šířky a mezi 40. a 60. stupněm jižní šířky. Zajímavé je, že se vyskytují pouze mezi květnem a srpnem, nejvíce v červnu a červenci (platí pro severní polokouli). Na obloze je můžeme vídat především mezi severozápadním a severovýchodním obzorem, většinou před nebo po půlnoci. Protože jsou vysoko, vidíme je díky Slunci, které je osvětluje, ikdyž na zemi je už dávno tma. подушки
Obr. 1 - Noční svítící oblaka, zdroj: internet
Přestože žijeme v éře družic a kosmického výzkumu, stále není známo, co tvoří tato oblaka. Pravděpodobně se jedná o velmi řídká oblaka prachových částic obalených ledem, které dobře odrážejí sluneční světlo. Mají tvar propletených pásů, uzlíků, vlnek a vírů. Víme, že se nacházejí ve výškách okolo 85 kilometrů, v tzv. mezopauze. Je to nejchladnější a velmi suchá část zemské atmosféry, teplota zde klesá až na hodnoty okolo mínus 100 stupňů Celsia, v letních měsících klesá paradoxně teplota mezosféry až na mínus 130 stupňů. Vodní páry se sem mohou dostat zatím ne zcela prokázaným mechanismem transportu přes stratosféru, částečně rozkladem metanu ultrafialovým zářením nebo se vytvářejí fotochemickou syntézou kyslíku s vodíkem (Chapman a Kendall 1965).
V posledních letech se podařilo NLC detekovat také z družic nebo za pomoci radarů a zjistilo se, že se nevytvářejí jen v místech hlášených výskytů, ale nad celou polární oblastí. NLC, které vidíme jsou tedy jen částí obrovského komplexu oblaků, které vznikají v mezosféře. Navíc se ukazuje, že se výskyt NLC v posledních desetiletích zvyšuje, což by mohlo mít souvislost se změnami klimatu nebo se sluneční aktivitou (když je nízká je nižší i teplota mezosféry). Domněnek máme tedy dost, teď je třeba zjistit, která z nich je ta správná...
Ohybem a interferencí slunečních paprsků na vodních kapičkách vzniká i tzv. irizování (iridescence) oblaků, tj. duhové nebo perleťové zbarvení zejména jejich okrajů. Zvláštním případem intenzívně irizujících oblaků jsou tzv. perleťová oblaka (obr. 2) v podobě živě barevných ploch ve tvaru pásů. Nalézají se ve výškách 20 - 30 km a vyskytují se při polohách Slunce blízko pod obzorem, kdy zemský povrch a nižší vrstvy atmosféry jsou již ve stínu Země. Tato oblaka pravděpodobně vznikají v důsledku rozkmitání atmosféry při přetékání proudění přes výrazná horská pásma. V Evropě bývají pozorována např. v oblasti Skandinávie.
Obr. 2 - Perleťová oblaka, zdroj: www.nilu.no
Podle posledních studií (Geophysical Research Letters, Vol. 31 nebo také zde) se však ukazuje, že tato oblaka mohou být nebezpečná. Nikoliv z důvodu “krásy”, ale proto, že na povrchu této oblačnosti dochází k chemickým reakcím, které mění průmyslový chlor do reaktivní formy. Ta následně ničí molekuly ozónu a způsobuje zeslabování ozónové vrstvy.
Velká část jevů je spojena s Měsícem. Když se podíváme na vycházející Měsíc u obzoru, zjistíme, že není kulatý viz obr. 3. Za toto sploštění je zodpovědná refrakce.
Obr. 3 - Refrakce Měsíce, zdroj: moon.astronomy.cz
Označujeme jí celkové stočení trajektorie světelného paprsku způsobené jeho lomem od vstupu do zemské atmosféry až po úroveň zemského povrchu. Jinak řečeno - dle zákonů optiky se světelné paprsky při průchodu atmosférou lámou ke kolmici tím víc, čím hustší je vrstva atmosféry, do které vstupují. Nulová je refrakce pro paprsky přicházející z nadhlavníku, největší pro paprsky od obzoru. Vlivem lomu ke kolmici vidíme paprsky přicházet z větší výšky než ze které skutečně přišly. Všechna nebeská tělesa se tedy zdánlivě zvedají.
Nejvíce se tento jev projevuje u Slunce a Měsíce. Paprsky z dolního okraje mají totiž větší refrakci než paprsky z horního okraje, takže spodní část se zdánlivě více zvedá než horní a těleso nabývá oválného tvaru. Maximální hodnota refrakce je 35 obloukových minut. Protože Slunce i Měsíc mají úhlový průměr menší vidíme je v době, kdy se dotýkají obzoru jen díky refrakci (obr. 4.). U Slunce se tak prodlužuje den, s čímž se také počítá ve hvězdářských ročenkách.
Obr. 4 - Refrakce tělesa zapadajícího pod obzor a jeho skutečná poloha, zdroj: internet
Hodnota refrakce není stejná, mění se s hustotou atmosféry, ale obecně můžeme říci, že roste s klesající teplotou a rostoucím tlakem vzduchu, největší je tedy za jasných zimních nocí.
S refrakcí souvisí ještě jeden velmi zvláštní jev. Když se díváme na Slunce nebo Měsíc u obzoru, zdá se nám jeho průměr větší než když jej vidíme vysoko na obloze. Jednoduchá geometrie na obr. 5 nám ozřejmí, jak k tomuto jevu dochází. Pozorovatel vnímá sluneční nebo měsíční disk jednak mírně zvětšený a jednak také o něco výše (bod B‘), než kde se ve skutečnosti nachází (bod B). Průměr zdánlivě zvětšeného kotouče je vyjádřen písmenem d’. Kružnice na obrázku označují jednotlivé vrstvy atmosféry, které mají různé fyzikální vlastnosti. A právě na těchto vrstvách dochází vlivem změny indexu lomu ke změnám v trajektoriích paprsků. Tečna k místu pozorovatele vyjadřuje ideální horizont.
Obr. 5 - Zvětšení průměru tělesa při obzoru, autor: Petr Skřehot
Jestliže se v období kolem měsíčního úplňku na noční obloze objeví oblačnost typu cirrus nebo cirrostratus a Měsíc touto oblačností "prochází", můžeme pozorovat měsíční halové jevy (obr. 6). Měsíční hala mají původ stejný jako halové jevy u Slunce - vytvářejí se na ledových krystalcích ve výškách okolo 6-10 km. V našich zeměpisných šířkách nejsou příliš výrazná, větší štěstí mají pozorovatelé v severských státech. Asi nejpěknější obrázek komplexu měsíčních halových jevů je uveden v tomto článku. Protože halové jevy jsou samostatnou a rozsáhlou kapitolou, nebudu se jimi zabývat hlouběji. Pro zájemce uvádím dole odkazy na stránky, kde mohou najít bližší informace.
Obr. 6 - Malé měsíční halo, autor: Laurent Laveder
Zcela jinou oblast úkazů tvoří tzv. ohybové jevy. Patří sem koróny, irizace a glorie. Na nočním nebi však můžeme pozorovat pouze korónu a irizaci oblaků.
Na oblacích typu altocumulus nebo stratocumulus se vytvářejí soustavy barevných kroužků kolem zdroje světla (Slunce, Měsíc, jasné hvězdy nebo planety) - to je koróna (obr. 7). Úplné vysvětlení podal v roce 1852 francouzský fyzik E. Verdet. Koróny vznikají na drobných kapičkách vody, jejichž rozměry jsou přibližně stejné. Uvnitř je koróna pokaždé modrá, vně červená. V případě, že kapičky nemají stejnou velikost, bývá nevýrazná a má podobu světlého kruhu - této variantě se lidově říká "studánka". Její intenzita závisí jednak na vlnové délce světla (proto se maxima jednotlivých barev zobrazují v různé vzdálenosti od zdroje), jednak na velikosti kapiček. Sled barev se může několikrát opakovat a barevná ozdoba Slunce či Měsíce tu a tam dosáhne průměru až patnáct stupňů!
Obr. 7 - Měsíční koróna, autor: Martin Vilášek
Vzhled koróny vypovídá o "stáří" oblaku. Pokud je koróna hodně nápadná, obsahuje oblak drobné, malé kapičky vody o průměru jenom desítek mikrometrů a vznikl teprve před nedávnem. Ve starých oblacích už kapky stejnou velikost nemají, proto se přes ně netvoří tak pěkně zabarvené prsteny.
Koróny však mohou vznikat nejen na vodních kapičkách, ale také na prachových částicích nebo dokonce pylových zrnech. Jedním z těchto jevů je i celkem zapomenutý Bishopův prsten, který poprvé pozoroval právě kněz Sereno Bishop v roce 1883 po výbuchu sopky Krakatoa. Jedná se o do hněda zabarvenou korónu, jejíž průměr se pohybuje mezi 20 a 30 stupni, protože prachové částice jsou podstatně větší než vodní kapičky. Patří však do oblasti jevů viditelných okolo Slunce, tedy ve dne.
Koróny si museli všimnout i naši předkové, protože je zakotvená v lidové prognostice. Říkalo se, že je-li kolo kolem Slunce nebo Měsíce malé, nebude pršet, je-li velké, přijde déšť. Vysvětlení: pokud se vytvoří koróna (malé kolo), pak se jedná o oblačnost ze které srážky nevypadávají (altocumulus, stratocumulus) a která se vyskytuje spíše za frontou. Vytvoří-li se velké kolo, jedná se o halový jev (malé halo), který vzniká na krystalcích ledu v oblacích typu cirrus nebo cirrostratus. Tato oblačnost je naopak předzvěstí blížící se studené nebo teplé fronty.
Korónu můžeme vidět také kolem jasných hvězd a planet (Venuše, Jupiter, Saturn, Sírius apod.) "jako malé rozplizlé kolečko velké maximálně tak čtvrt stupně, obvykle bez duhových efektů - zkrátka jako malilinká studánka" (doslovný popis P. Skřehota - pozn. autora).
Pokud začne pršet a zpoza oblačnosti vysvitne Slunce, můžeme vidět duhu. Tak klasická, denní, vzniká lomem, odrazem a rozptylem slunečního světla na kapičkách vody. Vzácným úkazem je ovšem noční duha, přesněji řečeno měsíční duha (obr. 8). Už Aristoteles věděl z vyprávění, že kolem poloviny století byla v Řecku dvakrát pozorována měsíční duha. Později - v roce 1804 - dramatik a básník Friedrich von Schiller umístil měsíční duhu dokonce do své hry Wilhelm Tell: "Skutečně! Duha uprostřed noci! Světlo Luny ji zažehlo. Jak vzácné, podivné znamení! Mnozí nic podobného nikdy neviděli. Je dvojitá - pohleďte, její horní polovina je bledší než ta druhá."
Obr. 8 - Měsíční duha, autor: Jacob Sears
Poněkud běžnějším nočním světelným jevem než měsíční duha je mlžný oblouk (bílá duha). Barevné duhy vznikají za deště, bílé duhy za mlhy. V drobných kapičkách mlhy ztrácí úkaz svou barevnost, oblouk má menší poloměr a je širší než běžná duha. Nejlepší bílé duhy vypadají jako široká klenba nad krajinou. Na následujícím obrázku je mlžný oblouk, který se podařilo vyfotit Michaelu Ellestadovi, kdyz se svým autem projížděl lesní cestou za mlhy a oblouk se vytvořil díky světlometům jeho vozu.
Obr. 9. - Mlžný oblouk, autor: Michael Ellestad
Posledním úkazem spadajícím do této skupiny je irizace oblaků. Nejnápadnější je samozřejmě v okolí Slunce, přes které prochází oblačnost typu altocumulus nebo stratocumulus. Různobarevné zabarvení okrajů i celých oblaků vzniká ohybem a interferencí slunečního světla na drobných kapičkách vody, které tvoří oblak. Irizaci nebo také iridescenci oblaků můžeme spatřit i v noci. Nejnápadnější jsou tyto jevy, když se Měsíc nachází v období kolem úplňku a poskytuje dostatek světla pro vytvoření takového jevu.
Obr. 10 - Irizace oblaků v okolí Měsíce, zdroj: internet
S Měsícem souvisí i pojem Blue Moon - modrý měsíc. V tomto případě se však nejedná o Měsíc zabarvený do modra, ale o anglický termín pro dva úplňky následující za sebou v jednom kalendářním měsíci (anglicky: once in a Blue Moon). Přirovnal bych to k našemu často používanému "jednou za uherský rok". Důvodem takové vzácnosti modrého Měsíce je to, že doba 29,5 dne mezi úplňky je o něco kratší než počet dní v průměrném měsíci a první úplněk musí proto nastat hned první den v měsíci, což není tak časté.
Obr. 11 - Tabulka ukazující výskyt "Modrých Měsíců" v letech 1999-2020, zdroj: S&T
Ovšem za určitých podmínek může dojít k zabarvení Měsíce skutečně do namodralého odstímu a to tehdy, nachází-li se v atmosféře vysoký obsah částic s rozměry od 500 do 800 nanometrů, které velmi dobře rozptylují červené světlo. Jako příklad mohou posloužit požáry v Kanadě z roku 1951.
Zajímavá je však historie modrého měsíce. Časopis Sky&Telescope po tom začal pátrat a podařilo se mu zjistit, že pojem Blue Moon má spojitost se sezónními pracemi. Tento pojem se objevuje v tzv. Main Farmer's Almanac vždy přesně jeden měsíc před daty, která se týkají rovnodennosti nebo slunovratů. Nastane-li v jednom ročním období trvajicím tři měsíce 4x úplněk, potom v pořadí třetí z těchto úplňků se nazývá Blue Moon.
Jenže v článku ve S&T z roku 1946 jistý amatérský astronom James Hugh Pruett vyvodil právě z onoho Almanachu nesprávné označení pro Blue Moon jako druhého úplňku v daném měsíci. No a chybička byla na světě. A ani dnes to nejde vrátit zpátky, protože nesprávný výklad je zapsán i v American Heritage Dictionary (Houghton Mifflin Co., 4th edition, 2000).
Posledním posoumrakovým jevem, který můžete vidět prakticky každou noc je scintilace. Také se hovoří o mihotání hvězd, ale nemusí jít jen o hvězdy. Stačí, když se podíváte zdálky na noční město: uvidíte tisíce blikajících světel. To je také projev scintilace. Proč tedy hvězdy blikají? Je to jednoduché: protože naše planeta má atmosféru. Světlo, které přichází ze vzdáleného zdroje (hvězdy, světla měst) je při průchodu atmosférou vlivem proudění vzduchu, různé teploty (a tudíž i hustoty vzduchu) v různých částech atmosféry různě odkláněno ze svého původního směru. Lidské oko vnímá tyto změny jako nepatrné změny polohy zdroje světla a zdá se, že hvězda bliká a poskakuje. Dokonce se může stát, že se v daném okamžiku odkloní více některá z barev, které tvoří bílé světlo a my zaregistrujeme u hvězdy i změnu barvy. Nejvíce se tento jev projevuje o hvězd nacházejících se nízko nad obzorem. Podle míry turbulencí v atmosféře může být scintilace patrná i ve větších výškách nebo dokonce může ovlivňovat i světlo plošných zdrojů, jako jsou např. planety nebo Měsíc. Při pohledu dalekohledem se pak ztrácejí detaily v obraze a zdá se, že pozorovaný objekt "plave" v zorném poli.
Jak vidíme, noční obloha není jen místem výlučně pro astronomické jevy. Ikdyž bez kosmických objektů a jejich světla bychom většinu jevů vlastně vůbec nemohli pozorovat. Sledujme proto oblohu, vychutnejme si třeba východ nebo západ Slunce či Měsíce, těšme se z pestré palety úkazů, které nám nabízí a pokusme se některé z nich zachytit...Ať už na snímku fotoaparátem nebo očima jako nezapomenutelný zážitek...
Poděkování:.
Děkuji za konzultace, použití materiálů a spoustu přínosných nápadů RNDr. Petru Skřehotovi a Mgr. Petru Scheirichovi za pomoc z překladem.
Odkazy:
Halové jevy i ostatní jevy: http://ukazy.astro.cz a halo.astronomie.cz
Zdroje:
RNDr. Petr Skřehot: Atmosférické optické jevy
RNDr. Petr Skřehot: Úvod do studia meteorologie
http://www.pef.zcu.cz/pef/kof/diplomky/diplomka
http://www.severskelisty.cz/index9.htm
http://www.national-geographic.cz/detail.asp?id=570
http://www.skypub.com
http://www.expodata.cz/optics/history/2-2001/texty/optjevy.htm
Díky všem.
Martin Vilášek.
|
| |
Hodnocení: 4.12
Hlasů: 24
|
|
