Obloha je mnohem víc než jen modré pozadí nad našimi hlavami. Odehrává se v ní spousta jevů, které nám představují přirozenou podívanou světla a barev, od nejjemnějších obláčků až po zářivé duhy, prchavé blesky v bouřkách a překvapivé optické efekty. Tyto prvky nejsou jen součástí našeho každodenního života, ale od nepaměti jsou také zdrojem inspirace, výzkumu a obdivu.
Pochopit, jak tito nebeští společníci – mraky, duhy, blesky a další jevy – vznikají, je jako ponořit se do srdce meteorologie. Prostřednictvím vědy můžeme odhalit tajemství každého duhového mraku, každého elektrického záblesku a každého vícebarevného pruhu, který se táhne po nebeské klenbě. Pokud jste se někdy zastavili a podívali se na oblohu po bouřce nebo za slunečného dne a přemýšleli o původu těchto podívaných, zde je odpověď.
Úloha mraků na obloze
Mraky jsou nespornými protagonisty vizuální meteorologieVznikají, když vodní pára kondenzující v atmosféře vytváří drobné vodní kapičky nebo ledové krystalky vznášející se v různých výškách. V závislosti na jejich složení a umístění se mraky mohou jevit jako vatovité, tenké, husté nebo někdy pro lidské oko téměř neviditelné.
Mezi různými typy mraků vynikají následující: vysoké, řídké mraky, jako jsou cirrostratusové oblaky, schopné vytvářet nápadné optické efekty, když sluneční světlo interaguje s jejich částicemi. Ačkoli si jich v každodenním životě často nevšímáme, za určitých podmínek mohou být zodpovědné za jedinečné a barevné jevy na obloze.
Duha: podívaná světla a barev
Duha je bezpochyby jedním z nejzajímavějších a nejznámějších jevů.Navzdory své popularitě je důležité si uvědomit, že se nejedná o fyzický objekt, ale spíše o optickou iluzi vytvořenou interakcí slunečního světla a vodních kapiček suspendovaných v atmosféře.
La bílé světlo ze Slunce Skládá se ze všech barev viditelného spektra a každá z těchto barev se šíří... různé vlnové délkyKdyž sluneční světlo prochází atmosférou a narazí na dešťové kapky, láme se (mění svou trajektorii), rozděluje se na různé barvy a část tohoto světla se odráží uvnitř kapky, která se nakonec objeví s již rozdělenými barvami.
Abychom mohli vidět duhu, musí být splněny určité podmínky:
- Přítomnost mnoha vodních kapiček v suspenzi (buď po dešti, v husté mlze nebo poblíž vodopádu).
- Slunce musí být za pozorovatelem a relativně nízko na obzoru.
- Obloha před námi by měla být jasná. aby se světlo mohlo správně lámat a odrážet.
Tento chromatický jev nám připomíná, že ačkoliv se slunce jeví žluté, jeho světlo ve skutečnosti obsahuje všechny barvy.a je to atmosféra, která je zodpovědná za jejich filtrování a hru s nimi, aby ukázala to, co naše oči vnímají jako duhu.
Duhové mraky: pastelový vějíř oblohy
Pokud jste někdy narazili na mraky, které se zdají být pokryté pastelově zbarvenými pruhy, jako by to byla jemná duha, pravděpodobně jste byli svědky fenoménu duhový mrakTato úžasná podívaná se odehrává za slunečných dnů, kdy se vedle převážně jasné oblohy v horních vrstvách atmosféry objevují velmi jemné mraky s nízkou hustotou.
the duhové mraky Zobrazují řadu jemných tónů díky optickému procesu zvanému difrakce světlaK tomu dochází, když sluneční paprsky procházejí drobnými částicemi vody nebo ledovými krystalky, které tvoří oblak: cirrus.
- Kapičky, které tvoří oblak, musí být extrémně malé, řádově v mikrometrech.
- Tyto částice musí mít navzájem velmi podobnou velikost. aby se umožnil homogenní difrakční efekt.
- Oblak by měl být řídký a ne příliš hustý., čímž se podporuje rozptyl světla ve formě chromatického vějíře.
Když sluneční světlo interaguje s těmito tenkými mraky, každá barva se ohýbá mírně odlišným směrem v závislosti na své vlnové délce. Barvy s delší vlnovou délkou (jako je červená a oranžová) se ohýbají méně, zatímco barvy s kratší vlnovou délkou (modrá a fialová) se oddělují více a vytvářejí kolem mraku vlnité vzory nebo prstence s odstíny růžové, zelené, oranžové nebo pastelově modré.
Aby k tomuto jevu docházelo intenzivně, nejmenší vodní kapičky se obvykle koncentrují na okrajích mraků, zejména když se odpařují. Pokud jsou přítomny kapičky různých velikostí, výsledkem je řada méně jasných barevných pruhů, takže Intenzita účinku závisí na uniformitě a velikosti částic.
Sluneční halo: kruh barev kolem Slunce
Někdy Slunce je obklopeno kruhem barev připomínající obrovskou duhu, známou jako solární haloK tomuto optickému jevu dochází, když je na obloze vrstva velmi vysokých mraků, zvaná cirrostratus, složená z tisíce ledových krystalků. Když sluneční paprsky procházejí těmito krystaly, světlo se rozkládá na své základní barvy, stejně jako se to děje u skleněného hranolu.
Barevná sekvence v halo obvykle začíná červenou poblíž Slunce a končí modrou na jeho nejvzdálenější části. Ačkoli vzhled může připomínat duhu, fyzikální mechanismus slunečního halo je odlišný: zde převládá barva Slunce. lom a odraz světla v ledových krystalech, spíše než do kapek tekuté vody.
Svatozáře se mohou objevovat v různých formách – oblouky, parhelia nebo dokonce dvojité svatozáře – a jsou častější, než si myslíme, zejména v dny, kdy je závoj vysokých mraků dostatečně tenký, aby propustil světlo, ale zároveň dostatečně přítomen, aby dopadal na suspendované ledové krystalky.
Blesk: energie a elektřina v bouřkách
Blesk, na rozdíl od duhy nebo duhových mraků, je elektrický jev. a lze je považovat za fyzické objekty, ačkoli jsou velmi krátkodobé a extrémně silné. Vznikají, když Elektricky nabité bouřkové mraky generují potenciální rozdíl dostatečně velký, aby překonal odpor vzduchu, a tím vytvořil viditelný a slyšitelný elektrický výboj.
Vznik blesku vyžaduje uvnitř bouřkových mraků tři hlavní složky:
- Ledové krystaly
- Kapky deště
- Suspendované prachové částice
Když jsou tyto částice v oblaku rozvířeny, mohou získat opačné elektrické náboje. Kladné náboje mají tendenci stoupat k vrcholu oblaku., zatímco záporné se shromažďují dole. To způsobuje, že se zemský povrch těsně pod mrakem kladně nabíjí, včetně korun stromů, budov a dokonce i lidí.
Blesk je přirozenou reakcí na tuto elektrickou nerovnováhu.: výboj, jehož cílem je vyrovnat a stabilizovat rozdíly v náboji. Blesk může vzniknout mezi mraky a zemí, v rámci jednoho mraku nebo mezi dvěma různými mraky a vytvářet tak obrazce, které jsou stejně velkolepé jako nebezpečné.
Vznik blesku je proto připomínkou obrovské síly obsažené v pohybujících se vzdušných hmotách v atmosféře a široké škály elektrických a optických jevů, které mohou vzniknout z jednoduchého bouřkového mraku.
Když se na obloze kříží blesk a duha
Kombinace dvou nejvýraznějších meteorologických jevů v jednom snímku, duha a blesky, je složitý a zřídka proveditelný úkol. Oba závisí na velmi specifické atmosférické podmínky které se obvykle neshodují: zatímco duha potřebuje současný déšť a slunce v opačných částech oblohyBlesky jsou obvykle spojovány s hustými bouřkovými mraky a často zakrývají slunce. Při zvláštních příležitostech však lze pozorovat vizuálně ohromující konjunkci.
Obtížnost fotografování těchto jevů společně je tak velká, že i těm nejzkušenějším lovcům bouří může trvat roky, než zachytí snímek, kde se oba divy shodují ve stejném záběru. Klíčem je poloha (zády ke slunci), přesný okamžik a samozřejmě notná dávka štěstí!
Kouzlo světla: difrakce, lom a iridescence
Optické jevy, které pozorujeme na obloze, jsou vysvětleny vlastnostmi světla., v tom, jak interaguje s částicemi vody a krystaly suspendovanými v atmosféře. Nejrelevantnější procesy jsou:
- Lom: nastává, když světlo mění směr při přechodu z jednoho média do druhého, například ze vzduchu do vody. Je základem duhy a slunečního halo.
- ReflexeČást světla se odráží od vnitřního povrchu vodní kapky a přispívá k tvorbě duhy.
- Difrakceproces, při kterém se světlo při průchodu velmi malými částicemi odchyluje a rozptyluje, což vede k jevům, jako je iridescence v určitých oblacích.
La hra duhovými barvamije viditelný zejména ve vysokých, řídkých oblacích, kdy interakce světla a částic homogenní velikosti vytváří pastelově zbarvené pásy nebo zkreslené oblouky, odlišné od klasických kruhových duh, ale s nimi podobné.
Závěrem lze říci, že pozorování mraků a jejich společníků – duhy, blesků, svatozáře a dalších divů – nám umožňuje otevřít okno do tajemství atmosférické fyziky a meteorologie. Každý optický jev odráží složité procesy, které řídí interakci mezi sluncem, atmosférou a suspendovanými částicemi. Pochopení toho, jak a proč je vnímáme, obohacuje naše znalosti a zvyšuje náš obdiv k pomíjivé kráse, kterou nám obloha nabízí den za dnem.