Modré nebe
Modré nebe Nebe bez mráčku je za dne modré. Bez atmosféry bychom i ve dne hleděli do tmavého vesmíru. > Charakteristika Bez vzduchu by byla pozemská obloha stále bez oblak a černá. Slunce by svítilo trochu jasněji, než jsme zvyklí, současně by byly na tmavé obloze vidět nejjasnější hvězdy a planety. Denní oblohu ale rozjasňuje difuzní rozptyl slunečního světla, způsobený především kyslíkem a dusíkem. > Výskyt Modrá obloha je za jasných dní nebo mezi oblaky vidět, dokud je Slunce nad horizontem nebo těsně pod ním. > Zajímavosti K rozptylu světla na molekulách vzduchu nedochází u všech vlnových délek (tj. u všech barev) stejnou měrou. U krátkovlnného modrého světla nastává podstatně větší rozptyl než u barev s delší vlnovou délkou, například červené právě proto 44 je obloha modrá. Velmi intenzivní je modrá barva oblohy ve větších výškách, třeba v horách, kde leží vrstvy vzduchu s většinou vodních par a prachu pod pozorovatelem. Čím vyšší hora a čím jasnější atmosféra, tím více se barva oblohy přesouvá od azurové k tmavě až ocelově modré. Na větších částicích, například na kapičkách vody a prachových zrncích, dochází k rozptylu prakticky všech vlnových délek viditelného světla stejnou měrou. Vysoká vlhkost vzduchu nebo oblačné závoje proto vyvolávají mléčné zbarvení oblohy. Modré zbarvení oblohy lze zintenzivnit polarizačním filtrem z fotografického vybavení, nejsilněji v pravém úhlu ke Slunci.
Slunce Slunce je hvězda uprostřed našeho planetárního systému. Bez něj by na Zemi neexistoval život. > Charakteristika Doba viditelnosti Slunce vymezuje den vůči noci. > Výskyt Každý den Slunce vychází na východě, kolem poledne dosahuje své nejvyšší polohy na jihu a na západě zase zapadá (alespoň ve středních šířkách). Na 50. stupni zeměpisné šířky kolísá délka dne mezi 16,5 hodiny (na začátku léta) a osmi hodinami a deseti minutami (na začátku zimy). Na začátku jara a začátku podzimu panuje rovnodennost, tj. den i noc trvají 12 hodin. > Zajímavosti Slunce má průměr přibližně 1,4 milionu kilometrů, což je 109násobek průměru Země. Země se od něj pohybuje ve vzdálenosti asi 150 milionů kilometrů a oběhne ho jednou za rok. Světlo potřebuje ke zdolání této vzdálenosti osm minut a dvacet sekund. Nesmírnou potřebu energie pokrývá Slunce jadernou fúzí přeměnou vodíku na helium; zčásti jde o přeměnu hmoty na energii, takže Slunce je každou sekundu o více než čtyři miliony tun lehčí! Jaderná fúze probíhá ve středu Slunce při teplotě kolem 15 milionů stupňů, zatímco sluneční povrch má teplotu jen přibližně 5 500 stupňů. Kvůli mírně eliptickému tvaru zemské oběžné dráhy se Země nejvíce přiblíží ke Slunci na začátku ledna, naopak na začátku července je nejdále. Sluneční aktivita cyklicky kolísá; každých jedenáct let lze pozorovat maximum slunečních skvrn, mezi maximy se vyskytují období téměř beze skvrn. 45
Pohyb Slunce po obloze Dráha Slunce nad horizontem se v průběhu roku mění v závislosti na zeměpisné šířce. > Charakteristika V důsledku naklonění osy otáčení Země o přibližně 23,5 vůči kolmici k rovině její oběžné dráhy se každý den mění zdánlivá dráha Slunce po obloze. > Výskyt Abychom mohli sledovat pohyb dráhy Slunce, je potřeba několikaměsíční pozorování. Každý jasný den lze zaznamenat, kde Slunce vychází a kde zapadá. Pozorování se musí provádět vždy ze stejného místa. Nejlepší je poznamenat si datum a výrazný znak na horizontu (například 3. března: východ těsně nalevo od věže kostela ) nebo zaznamenat okamžik fotograficky. > Zajímavosti Pouze na začátku jara a podzimu je bod východu Slunce přesně na východě a západu přesně na západě. Po začátku jara se bod východu Slunce posouvá a severovýchod, bod západu na severozápad, přičemž roste výška Slunce v poledne. Zajímavé bude, když si co nejvíce dní v roce budete zaznamenávat polohu Slunce přesně ve 12 hodin (13 hodin letního času) použijte k tomu nejlépe stabilní kolík a vrchol jeho stínu označte na zemi. V průběhu roku vznikne tvar podobající se číslici 8, tak zvaná analema. Důvodem je časová rovnice (viz stranu 27). Tip pro pozorovatele Slunce lze skrze dalekohled pozorovat výhradně s ochranným filtrem! 46
Částečné zatmění Slunce Když se Měsíc v úplňku dostane před Slunce, aniž by ho zcela zakryl, nastává částečné zatmění Slunce. > Charakteristika Větší či menší část Slunce je zakrytá tmavým Měsícem v novu. Podle stupně zatmění může celá podívaná trvat i přes čtyři hodiny. Zvláštní formou je prstencové zatmění, kdy zdánlivá velikost Slunce přesahuje zdánlivou velikost Měsíce. > Výskyt Každý rok dojde ke dvěma až třem zatměním Slunce, jež jsou ale viditelná jen z těch míst na Zemi, na která dopadá měsíční stín. Pozorování je možné pouze s vhodnými ochrannými brýlemi, aby nemohlo dojít k poškození zraku! Zážitek z částečného zatmění Slunce nelze srovnat s úplným zatměním (subjektivně vzato se ani nesetmí), přesto jde o jednu z vzácných příležitostí, kdy lze spatřit Měsíc v novu. > Zajímavosti K zatmění Slunce může dojít, jen když se Měsíc dostane mezi Slunce a Zemi, tedy když je v novu. Kdyby Měsíc obíhal Zemi ve stejné rovině, v níž obíhá Země kolem Slunce, docházelo by k zatmění Slunce při každém měsíčním novu, tj. každých 29,5 dne. Dráha Měsíce je ovšem přibližně o 5 nakloněná, takže k zatmění dochází jen tehdy, když nov Měsíce připadne na okamžik, kdy Měsíc kříží rovinu dráhy Slunce. Tyto pozice se označují jako lunární uzly a někdy se dodnes nazývají dračí hlava a dračí ohon, protože se dříve věřilo, že Slunce při zatmění sežral drak. 47
Úplné zatmění Slunce Když Měsíc zakryje Slunce zcela, hovoříme o úplném zatmění Slunce. Jde o nejpůsobivější nebeský úkaz. > Charakteristika Průměr Slunce je asi 400 větší než průměr Měsíce, Slunce je od nás ale 400 dále než Měsíc. Této šťastné náhodě vděčíme za to, že Měsíc v novu může téměř přesně zakrýt Slunce. Nastane úplné zatmění a můžeme spatřit sluneční korónu. > Výskyt Úplné zatmění Slunce lze spatřit z úzkého (nanejvýš 273 kilometrů širokého) pásu, na který dopadá vrchol hlavního stínu Měsíce v novu. Prakticky vždy je třeba za pozorováním úplného zatmění Slunce cestovat, ale téměř každý rok někde na Zemi nastane. Před a po úplném zatmění panují stejné podmínky jako během částečného zatmění, s úplným zatměním se ale situace dramaticky změní: 48 setmí se a ochladí, lze spatřit hvězdy a planety a na obloze stojí černý Měsíc obklopený svatozáří sluneční koróny. > Zajímavosti Během úplného zatmění jsou patrné protuberance, narudlé ohnivé plameny na okraji slunečního disku. Lze vidět i korónu, jejíž struktura jasně vyznačuje magnetické póly Slunce. Fáze úplného zatmění trvá maximálně 7,5 minuty, většina zatmění je ovšem výrazně kratších. Kdo chce zažít co nejdelší úplné zatmění, musí zvolit místo pozorování tak, aby leželo přesně uprostřed dráhy stínu po zemském povrchu; k okrajům dráhy délka trvání úplného zatmění klesá, mimo dráhu je zatmění jen částečné.
Malé halo Nejnápadnějším halovým jevem je světlý prstenec kolem Slunce zvaný malé halo, vyvolaný oblakem ledových krystalů. > Charakteristika O halovém jevu hovoříme, když kolem Slunce (nebo Měsíce) svítí prstence, oblouky nebo skvrny. Pro vznik těchto jevů jsou příhodné dny s vysokou oblačností. Nikoliv vzácně se pak kolem Slunce vytvoří více či méně spojitý prstenec o poloměru 22 malé halo. > Výskyt Malé halo lze pozorovat přibližně 100 dní v roce; mnohdy zůstane nezpozorováno, protože se směrem ke Slunci nedíváme tak často. Ale ve dnech, kdy oblohu mléčně bílými závoji pokrývají vysoko se vznášející ciry a cirostraty (viz stranu 63), se vyplatí hledat. Roztáhneme-li prsty na předpažené ruce, budeme mít mezi palcem a malíčkem zhruba poloměr halového prstence. Ostrý vnitřní okraj prstence je někdy červeně zbarvený. Bude výhodné, když jasné Slunce zakryjeme rukou. > Zajímavosti Halové jevy vznikají na ledových krystalech v oblacích ve výšce přibližně 10 kilometrů. V malých, jen několik desetin milimetru velkých ledových krystalech s šestibokým tvarem dochází k lomu světla do všech směrů, který dosahuje vrcholu v úhlu 22. Další maximum vzniká při poloměru 46 to je tak zvané velké halo. Tento větší prstenec, jenž je širší a svítí slaběji, je ale viditelný jen málokdy a ještě jen fragmentárně. Mezi halové jevy patří také vedlejší slunce, cirkumzenitální oblouk a halový sloup (viz strany 50, 51 a 70). 49
Vedlejší slunce Vedlejší slunce se projevují jako jasné skvrny vedle Slunce; mohou být nalevo, napravo i po obou stranách slunečního disku. > Charakteristika Vedlejší slunce (parhelia, paslunce) patří k halovým jevům, jež se mohou objevit ve dnech s vysokou oblačností. Vždy se objevují ve stejné výšce nad horizontem jako Slunce. Nezřídka lze pozorovat odlišné zbarvení vedlejších sluncí a ohon směřující od Slunce. > Výskyt Když je Slunce těsně nad horizontem, je jeho úhlová vzdálenost od vedlejších sluncí 22 ; ta pak tvoří světlé skvrny na prstenci malého hala, je-li také patrné. Čím výše Slunce je, tím je úhel mezi Sluncem a vedlejšími slunci větší (při výšce Slunce 45 vzroste na 30 ). Při nižších polohách Slunce se vedlejší slunce vyskytují častěji. Když Slunce zakryjeme třeba předpaženou rukou, můžeme vedlejší slunce pozorovat podrobněji. Jejich zbarvení bude intenzivnější, pokud použijeme polarizační filtr. Strana přivrácená ke Slunci je červená, vnější strana modrá. Vedlejší slunce se objevují cca 70 dní v roce. > Zajímavosti Vedlejší slunce vděčí za svůj vznik lomu a odrazu světla v ledových krystalcích vysokých oblak. Tyto krystalky mají šestiúhelníkový tvar a jsou silně zploštělé, podobají se tedy tenkým destičkám. Při pádu je přitažlivá síla orientuje většinou horizontálně a dochází na nich k odrazu světla. 50
Cirkumzenitální oblouk Většinou barevný oblouk nad Sluncem se podobá duze, vždy se ale vyskytuje blízko zenitu. > Charakteristika Cirkumzenitální oblouk je halový jev, jehož zakřivení je odvrácené od Slunce. Vrcholový bod oblouku je od Slunce vzdálen 48, přičemž Slunce je asi 15 25 nad horizontem. Většinou lze pozorovat jen čtvrtinu kruhu. > Výskyt Vzhledem ke 20 až 30 výskytům ročně není cirkumzenitální oblouk úplně vzácným jevem, často ho ale přehlédneme, protože je na obloze v místech, kam se podíváme jen málokdy. Zejména ve dnech, kdy je obloha lehce pokryta závoji oblak, bychom se však měli po cirkumzenitálním oblouku, jehož barvy připomínají duhu, porozhlédnout! Mezi halovými jevy patří k nejpůsobivějším. > Zajímavosti Stejně jako vedlejší slunce je cirkumzenitální oblouk vyvoláván krystalky ledu, z nichž se skládají ciry a cirostraty, jež ale někdy také rostou v kondenzačních stopách letadel. Krystalky mají většinou tvar šestihranných sloupečků nebo destiček, které často padají tak, že jedna plochá strana směřuje dolů a druhá nahoru. Díky tomuto uspořádání působí oblak ledových krystalů jako jeden velký krystal, do něhož vstupuje sluneční světlo a po několikerém odrazu od krystalových plošek z něj opět na určitých místech vystupuje; na tomto principu vznikají všechny halové jevy. 51
Halové jevy Nízké zimní teploty usnadňují vznik ledových krystalů, proto jsou v zimě halové jevy častější. > Charakteristika Impozantní je kombinace halových jevů, například současný výskyt malého hala, dvou vedlejších sluncí a cirkumzenitálního oblouku. > Výskyt V zásadě mohou halové jevy vznikat v každém ročním období. Ve vysokých oblacích je i v létě teplota 20 C a nižší, což je předpoklad pro vznik ledových krystalů. Ledová mlha v blízkosti zemského povrchu, jež může vyvolat velmi atraktivní halové jevy, se ovšem u nás vyskytuje jen v zimě. Halové jevy může vyvolat i jinovatka a ledové jehličky, které vznikají při vysoké vlhkosti vzduchu a nízkých teplotách. > Zajímavosti Kromě cirů a cirostratů může mít vznik halových jevů i jiné příčiny patří k nim mrznoucí mlha i obyčejná sněhová pokrývka, která může vyvolávat halové jevy, je-li Slunce nízko. I ve středně vysokých oblacích může vznikat led a důsledkem mohou být halové jevy. Podle situace mají některé halové jevy životnost pouhých několika minut, jiné trvají mnoho hodin. Typickým počasím, kdy lze halové jevy očekávat, je konec slunečného období, kdy se od západu blíží oblast nízkého tlaku a před ní postupují oblačné závoje. Halovým jevům lze pravděpodobně připsat některá historická pozorování považovaná tehdy za Boží zjevení (například zjevení Hildegardy z Bingenu). 52
Duha Prší-li za svitu Slunce, může vzniknout duha, při vhodných podmínkách dokonce duhy dvě. > Charakteristika Přesně naproti Slunci leží střed duhy, což je vlastně kružnice o poloměru 42. Uvnitř je fialový okraj barevného spektra, vně červený. U druhé duhy, která má poloměr 51, je tomu naopak. > Výskyt Šance na vznik duhy je největší za aprílového počasí : to se střídají krátké a silné dešťové přeháňky s vyjasněním, takže může pršet a současně svítit Slunce. Dobré předpoklady bývají též na podzim. Duhu lze pozorovat také tehdy, když na místě pozorování neprší déšť již ustal nebo ještě nezačal. > Zajímavosti Barvy duhy jsou velmi dobře patrné, když se tato objeví před tmavým oblakem. Aby byla duha vidět, nesmí být Slunce výše než 42 nad horizontem; v zimě je tomu tak po celý den, v létě jen dopoledne a odpoledne. Když hledáte duhu, stoupněte si zády ke Slunci, protože duha vzniká lomem a odrazem světla v dešťových kapkách. Bílé sluneční světlo, které vstupuje do kapek, je složeno z různých barev a v kapce se stejně jako v optickém hranolu rozloží na jednotlivé barevné složky. Duze, která vznikne při velmi nízkém, rudém Slunci, proto bude chybět modrá a zelená barva. 53