Příroda, jako nejlepší malíř – optika v atmosféře

Optika hraje v atmosféře důležitou roli, setkáváme se s ní dnes a denní aniž si to mnohokrát uvědomujeme. Vznikají díky ní v atmosféře při různém počasí jednotlivé úkazy a často jsou fascinující a rádi je fotografujeme, dodávají obloze a krajině jaksi „šmrnc“. Některé nám přijdou běžné, jiné jsou vzácnější. Nejedná se tedy jen o určitě známou duhu nebo halové jevy, kterých existuje celá řada. Tato zajímavost přináší stručný přehled a popis alespoň těch nejdůležitějších optických jevů v atmosféře od známých po méně známé a zodpoví otázky vzniku jevů zcela běžných, na které ovšem mnoho z nás nezná odpověď.

Pojem optického jevu
Za optický jev považujeme určitý barevný úkaz v atmosféře – ať už volné atmosféře nebo na oblacích, ať už bílé barvy nebo s obsahem více barev. Jedná se o důsledek průchodu slunečních paprsků atmosférou a následný rozptyl paprsků a dalších částic (například molekul vody) do různých směrů. Vzniká tak různé jevy, což určují podmínky za kterých k optickému jevu dochází. Jiný jev vznikne při výskytu velkých částic, jiný jev vznikne při výskytu určitého tvaru těchto částic a jiný v závislosti na poloze Země vůči Slunci. I díky optickým jevům můžeme předpovídat počasí do blízké budoucnosti, tzv. na základě chování oblohy.

Proč je obloha modrá? Protože jsou prachovými částicemi přes den intenzivnější rozptylovány modré paprsky do všech směrů oproti paprskům jiných barev. Závisí na průchodu paprsků atmosférou. Ráno a večer prochází delší části atmosféry a odrážejí se tak paprsky s odstíny červené, resp. od žluté až po rudě červenou. Proto jsou východy a západy Slunce barevné a sytou modř oblohy nevidíme. V případě výskytu velkého množství částic v atmosféře (i vlhkosti) jsou odstíny červené intenzivnější a podle toho můžeme také usuzovat zhoršení počasí.

Isaac Newton – anglický vědec svými pokusy ve druhé polovině 17. století demonstroval, že bílé světlo je složeno ze všech barev spektra.

Nejčastější optické jevy v atmosféře

Duha – nejčastější optický jev u nás, který zná určitě každý a několikrát ho každý viděl. Vzniká lomem paprsků Slunce na dešťových kapkách = situace, kdy prší a zároveň svítí sluníčko typická pr přeháňkové počasí, které se nejčastěji vyskytuje na počátku jara a proto je období kolem dubna považováno za proměnlivé, tzv. aprílové a počasí je jaksi těžké „vyslovit“. Vzniká ve volné atmosféře a spojována je s oblaky konvekčními. (Cumulus, Cumulonimbus)

Halo – jev spojený s oblaky vysokými, tzv. ledovými. Tyto oblaky tvoří ledové krystalky a jedině na jich může tento optický jev vzniknout. Jedná se o lom paprsků (Slunce i Měsíce) na ledových krystalcích těchto oblaků. A protože jsou vysoké oblaky spojovány s příchodem atmosférické fronty a zhoršením počasí, tak i výskyt hala je indikátorem změny počasí k horšímu. Často je podle výskytu hala možné v noci určit druh oblaku. Existuje malé a velké halo, z nichž je častěji viditelné malé halo a současně je na obloze zřetelnější.

Parhelia – nebo-li vedlejší Slunce asi také většina z Vás viděla. Vyskytují se blízko obzoru na vysoké oblačnosti, tj. opět zde hrají roli ledové krystalky. Nemohou se objevit přes poledne, kdy je Slunce vysoko na obloze. V zimním období se objevují zajisté o mnoho dříve než v letním. Jev se vyskytuje na obloze krátce, často několik málo minut a často je viditelné jen jedno parhelium. Obě jsou vzdálena od Slunce stejně a to 22°. Vzácným úkazem v podobě vedlejšího slunce se vzdáleností 180° od něho je antihelium, tzv. protislunce.

Halový sloup – asi málo kdo z Vás pozoroval či věděl že pozoruje právě tento jev. Sloup světla vytváří světlo lámající se vůči ledovým krystalkům padajícím při průchodu těmito krystalky. Ty padají většími stranami rovnoběžně se Zemí. Tento sloup je pozorovatelný těsně před západem Slunce či v jeho průběhu.

Cirkumzenitální oblouk – asi mnoho z Vás na obloze nespatřilo. Jedná se o jev, který se občas vyskytuje společně s parhelii, avšak v nadhlavníku a zejména při pozorování parhelií u obzoru těžko někdo hledí současně nahoru na oblohu.

Irizace – nebo také iridiscence je jednoduše v překladu duhové zbarvení oblaků. Je to typický jev pro oblaky středního patra, ale ojediněle se může objevit i u některých nízkých oblaků. Podmínkou je zde ovšem existence vodních kapiček oblaku, ale vznik je obdobný. Pokud je kapiček hodně, je jev intenzivní, tzn. zbarvení je sytější.

Koróna – vzniká průchodem paprsků vodními kapičkami zhruba shodně velikými – opět vyloučen u ledových oblaků. Vypadá podobně jako irizace, ale barvy jsou v podobě kruhů kolem zdroje světla a to Slunce, Měsíce nebo někdy i jasnějších hvězd.

Gloriola – nebo také glórie je obdoba koŕony, ale je podstatně méně jasná. Vzniká ale zpětným rozptylem světla na velmi malých kapičkách, které jsou ale v hustém shluku. Pokud je zdroj kapiček (mlha) blízko pozorovateli, říká se jevu Brockenské strašidlo či přízrak, neboť je gloriola vzpřímená a zvětšená. Tento jev se nepoštěstí pozorovat tak často.

Fata morgána – je jev vznikající ve volné atmosféře nad zemským povrchem a určitě ho každý z Vás pozoroval, uprostřed perného letního dne to ani jinak možné není a to zvláště jezdíte-li po silnici ať už máte dopravní prostředek jakýkoli a to včetně vlastních nohou. Vzniká ohříváním vzduchu a jeho stoupáním = tzv. vlnění a tak mimochodem vzniká termický stoupavý proud tvořící vzduchovou bublinu teplejšího vzduchu než je okolní a následně se rozjíždí proces, jehož produktem je kupovitý oblak. Jev je viditelný zejména pokud se díváte kolmo k zemskému povrchu, resp. k obzoru, který v aktuální pozici vidíte.

Optické jevy lze rozdělit na několik kategorií a to zejména na jevy spojené s ledovými oblaky, (př. parhelia, koróna) jevu spojené s oblaky vodními (př. halo, gloriola) a jevy vyskytující se ve volné atmosféře, kde hrají zajisté roli také dešťové kapičky nebo i jiné padající srážky. (př. duha nebo halový sloup)

Optických jevů existuje současně celá řada a to zejména těch výjimečných. Bylo by o nich možné napsat knihu či skripta, jak také už v minulosti někteří autoři učinili. Mezi další a málo časté, současně také málo známé, optické jevy můžeme zařadit například paranthelia, Parryho oblouk, protislunce, fialovou záři a další.