Optické úkazy na obloze. Duha, koróna, gloriola, halo, polární záře, rozptyl světla, astronomická refrakce, vzdušné zrcadlení, zelený paprsek.

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Optické úkazy na obloze. Duha, koróna, gloriola, halo, polární záře, rozptyl světla, astronomická refrakce, vzdušné zrcadlení, zelený paprsek."

Ondřej Vávra
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Optické úkazy na obloze Duha, koróna, gloriola, halo, polární záře, rozptyl světla, astronomická refrakce, vzdušné zrcadlení, zelený paprsek. 1

2 Duha: hlavní oblouk 42 a vedlejší 51 obrácené pořadí barev 2

3 Duha ve vodní tříšti červená duha 3

4 Vnitřek duhy je světlejší 4

5 protislunce 5

6 René Descartes

7 Isaac Newton 1670, proč je duha barevná, pořadí barev n=1.33 (červená) a n=1.34 (fialová) George Airy 1820, podružné oblouky duhy závislost na velikosti kapek 7

8 Minimální resp. maximální deviace δ = 2(α β ) + m(180 2β ) kde α úhel dopadu β úhel lomu m počet vnitřních odrazů n index lomu n 1 cosα = 2 (1+ m) 1 2 sinα = nsinβ δ pro n=1.33 je δ = 42.5 pro n=1.34 je δ = 41.5 m=1 n 8

9 duha s loukotěmi 9

10 velehorská duha 10

11 duha v Grand kaňonu 11

12 duha v údolí 12

13 noční duha (měsíční) & Venuše 13

14 odražená duha 14

15 duha v tříšti mořské vody 42 (sladká voda) 41 (slaná voda) 15

16 Rozštěp duhy: velké asférické kapky, silný déšť 16

17 Duhová pavučina 17

18 Ideální duha: (počítačová simulace) bodový zdroj a sférická kapka 0.75 mm 18

19 ohyb světla Bílá duha: mlha, kapky <50 µm 19

20 Koróna: ohyb na vodních kapkách pro kapku 10 µm 3 obvykle 0 až 10 * vysvětlil 1852 Emile Verdet λ sinα D 20

21 Koróna téměř bez duhového okraje 21

22 slunce gloriola kapky koróna dopředný rozptyl zpětný rozptyl 22

23 Gloriola: glorie, svatozář, opoziční efekt, Brockenský přízrak 23

24 gloriola shora 24

25 25

26 gloriola v ranní rose 26

27 kondenzační čáry 27

28 kondenzační čáry po US vojenské raketě Minotaurus 28

29 29

30 Halové jevy: 30

31 31

32 32

33 sněhové vločky, šesterečná symetrie 33

34 krystalky ledu ~100 µm 34

35 lom a odraz slunečních paprsků na krystalcích ledu ~ 100 µm v mracích typu cirrus 5-10 km vysoko 35

36 Malé halo 22 36

37 minimální deviace θ δ n θ θ +δ nsin = sin 2 2 Pro led n=1.31 dostaneme pro θ =60 je δ = 22 pro θ =90 je δ = 46 37

38 malé halo 209x ročně velké halo 18x ročně 38

39 Parhelium: >22 (vedlejší slunce) 71x ročně ~22 39

40 Poloha parhelia n sin h θ θ +δ sin = sin 2 1 sin h Pro θ =60 dostaneme pro h = 0 je δ = 22 pro h = 20 je δ = 23 pro h = 40 je δ = 28 kde δ θ h - výška slunce poloha parhélia lámavý úhel 40

41 Horní a dolní dotykový oblouk: 59x ročně 41

42 Tvar dotyk. oblouku závisí na výšce slunce 42

43 Cirkumzenitální oblouk: 31x ročně Slunce < 32 43

44 Halový sloup: 34x ročně odrazem na ledových destičkách 44

45 Rok 312, před bitvou Konstantina a Maxentia se na obloze objevily tři zářící kříže (halový sloup, parhélia a parhelický oblouk). Konstantin bitvu proti přesile vyhrál, sjednotil říši a povolil v ní vyznávat křesťanství. Z historie jevu: Halo pojmenoval Aristotelés 3. st. př. Kr., ale znali již Asyřané v 7. st. Malé halo vysvětlil Edme Mariotte 1681 stol. Velké halo vysvětlil Henry Cavendish 17. stol. 45

46 protislunce horní cirkumzenitální o. supralaterální oblouk Parryho o. parhelický kruh horní dotykový o. paranthelium halový sloup parhelium Lowitzovy oblouky malé halo dolní dotykový o. infralaterální oblouk velké halo 46

47 parhelický kruh 13x ročně paranthelium 1x ročně

48 Irizace Perleťové mraky Rozptyl nebo interference na kapkách vody nebo krystalech ledu ~ 2 µm 48

49 Polární záře 49

50 50

51 51

52 Vznik polární záře: Sluneční a magnetická bouře, rovnodennost 11-letý cyklus sluneční aktivity, příště kolem roku 2011 obvykle jen kolem pólů (aurorální ovál asi 70 ±5 ) Sluneční vítr (p+, e-) + magn. pole Země Van Allenovy pásy Ty někdy zasahují až do horní atm. ionizace ve výšce 100 km Luminiscence: O (atomární kyslík) 630 nm a 558 nm (červená a zelená), N2+ (ion. molekula dusíku) 391 nm a 428 nm (fialová a modrá) Polární záře i u nás: 1989, 2000,

53 zachycený p, e ~100 kev světlo ~100 km zemské magnetické pole aurorální ovály Země Van Allenovy radiační pásy 53

54 Polární záře z kosmu: 54

55 Z historie: 8. stol. př. Kr. - Hesiodes popisuje v Theogony nebe v plamenech a ohnivé draky na obloze Cornelius Gemma, první vědecká ilustrace Pierre Gassendi dal jevu jméno aurora borealis Olof P. Hiorter chvění střelky kompasu při polární záři Don Ulloa pozoruje polární záře na mysu Horn 56 (aurora australis) Kristian Birkeland objasňuje původ polární záře, elektrony ze Slunce zachyceny magnetosférou Země, tak vznikají el. proudy tekoucí podél silokřivek magnetického pole (tzv. Birkelandovy proudy), experimenty s Terrellou James Alfred Van Allen, Explorer I a III, vnitřní radiační pás 55

56 Proč je obloha modrá? Proč je slunce rudé? 56

57 Rozptyl světla v atmosféře rozptyl bílé světlo Rayleigho zákon: projde 1 Iλ ~ 4 λ rozptyl obloha je modrá a slunce červené Projde 5x méně modrého než červeného světla a rozptýlí se 5x více modrého než červeného světla. 57

58 A proč není slunce rudé i v poledne? západ slunce 500 km poledne 20 km 90 % 7% 58

59 1871 Rayleigh předpokládá rozptyl na kapkách vody nebo prachových zrnech. *** Ale jak to, že čím čistší vzduch, tím je obloha modřejší?! Ve skutečnosti jde o rozptyl na termálních fluktuacích hustoty vzduchu. Modrá obloha je důkazem molekulární hypotézy! Einstein & Smoluchowski 59

60 Atmosférická refrakce β 57 tgz z refrakce na obzoru až 35 slunce již pod obzorem! deformace slunce 32'x26' 60

61 Západ Měsíce z kosmu na zemi o 1/5 z kosmu o 1/2 61

62 Vzdušné zrcadlení: odraz světla od vrstvy teplejšího vzduchu Spodní zrcadlení: Svrchní zrcadlení: známé také jako Fata Morgána: víla, nevlastní sestra krále Artuše ovládající vzdušné přeludy zjevující se v Messinské úžině na Sicílii 62

63 spodní zrcadlení 63

64 spodní zrcadlení neexistující ostrovy & vzdušné zámky Copak je to za zvířata? 64

65 svrchní zrcadlení 65

66 svrchní zrcadlení 66

67 váza číše omega káva se šlehačkou 67

68 Dvojitý a trojitý západ slunce 68

69 Zelený paprsek 69

70 Zelený paprsek proslavil 1882 Jules Verne * Hrdinka se odmítá provdat za muže, kterého jí vybrali strýcové do té doby, než s ním společně spatří zelený paprsek, který je podle pověstí znamením věrné lásky. * Záře nevšedně nádherná a se žádnou zelení vyskytující se na zemi srovnatelá. Zelený záblesk objasnil 1955 Gerhard Dietze 70

71 zelený záblesk podle učebnic západ slunce standardní atmosféra 71

72 západ slunce se spodním zrcadlením Obě animace: Andrew T. Young 72

73 Zelený záblesk na pobřeží Oregonu foto: George Howard

74 Děkuji za pozornost! Literatura: Bednář, J.: Pozoruhodné jevy v atmosféře. Academia, Praha

Podobné dokumenty

Jiří Bajer, UP Olomouc

Jiří Bajer, UP Olomouc 2012 1 Optické jevy na obloze Duha, koróna, gloriola, halo, polární záře, rozptyl světla, astronomická refrakce, vzdušné zrcadlení, zelený paprsek. Jiří Bajer, UP Olomouc 2012 2