Zanimljive pojave uz zalazeće Sunce

Za postojanje atmosferske refrakcije znao je još u 16. stoljeću čuveni astronom-promatrač Tycho Brahe (Tiho Brahe) i to na temelju mjerenja položaja zvijezda na nebeskom svodu.

Požutjele stranice skrivaju puno zaboravljenih znanja
Članak
0Komentari
Broj otvaranja7700


Rubrika Škrinjica donosi vam tekstove od prije nekoliko desetljeća, kao osvrt i podsjetnik na neka druga vremena u kojima su se ljudi također bavili znanošću ali malo drugačije negoli je to danas običaj. Odabrali smo tekstove koje su nekada pisali naši prijatelji i kolege od kojih smo učili kako se baviti znanošću, ali i kako bismo ih izvukli iz zaborava. Nadamo se da ćete uživati čitajući ih.

Tekst je napisao Drago Roša, a objavljen je u časopisu Čovjek i svemir broj 5-6, iz 1986-1987. godine.

Neposredno prije zalaska, Sunce često poprimi neuobičajeni izgled. Osim što je u tim trenucima slabijeg sjaja, tako da ga često možemo promatrati i golim okom, boja mu ponekad postaje crvena, a oblik spljošten. Ono također izgleda i znatno veće nego kad se nalazi visoko nad horizontom. Da do ovih pojava ne dolazi uslijed promjena koje se događaju na samom Suncu, lako se možemo uvjeriti jednim naivnim, ali efikasnim načinom. Dovoljno je da telefoniramo nekom poznaniku koji živi negdje od nas zapadno i zapitamo ga kako on u tim trenucima vidi Sunce. Ako je on dovoljno udaljen i ako je nad njegovim mjestom nebo vedro, saznat ćemo da je tamo Sunce visoko nad horizontom i    da ima uobičajen sjaj, boju i oblik. Prema tome za spomenute pojave, odgovor treba tražiti u nečem drugom.

Naslovnica časopisa Čovjek i svemir broj 5-6, iz 1986./1987. godine.
Kao što ćemo ubrzo vidjeti, promijenjen izgled Sunca uglavnom je posljedica pojava koje se događaju pri prolaženju Sunčeve svjetlosti kroz Zemljinu atmosferu. Ono što nam prvo pada na um je činjenica, da zrake svjetlosti dolazeći sa Sunca do opažača prevaljuju veći put kroz atmosferu onda, kada je Sunce niže nad horizontom. Da je to jedan od osnovnih razloga nastajanja navedenih pojava ukazuje nam i to, što je za vrijeme čiste atmosfere Sunčev sjaj pri zalasku znatno veći nego onda kada ga promatramo iz nekog grada nad kojim se nalazi oblak smoga ili magle. U savršeno čistoj atmosferi molekule zraka apsorbiraju Sunčevu svjetlost da bi je onda opet zračile. Ova pojava u fizici je poznata pod nazivom raspršenje svjetlosti. Prvu uspješnu teoriju raspršenja svjetlosti razradio je fizičar Lord Rayleigh (Lord Rejli) i to prije više od jednog stoljeća. Njegovi rezultati pokazali su da je količina raspršene svjetlosti obrnuto proporcionalna s četvrtom potencijom njene valne dužine.
Bijela (vidljiva) svjetlost koja sa Sunca dolazi u atmosferu Zemlje, sastavljena je od elektromagnetskih valova različitih valnih dužina. Pojedine skupine tih elektromagnetskih valova koje imaju određenu valnu dužinu izazivaju u našem oku osjet odgovarajuće boje. U to se lako možemo uvjeriti propustimo li bijelu svjetlost kroz prizmu i na taj način dobijemo tzv. spektar bijele svjetlosti. Osnovne boje tog spektra su crvena, žuta, zelena i plava. One se, kako je prije naglašeno, međusobno razlikuju prema iznosu valnih dužina: crvena svjetlost ima najveću, a plava najmanju valnu dužinu. Zbog toga će prema Rayleighovom zakonu Zemljina atmosfera najviše raspršiti plavu svjetlost. Prekrasna plava boja neba je upravo ta raspršena Sunčeva svjetlost u Zemljinoj atmosferi. Kada Zemlja ne bi imala atmosferu, tada bi danje nebo izgledalo isto tako tamno kao i noćno. To je potvrđeno i promatranjima iz velikih visina, kada se nad promatračem nalazi znatno tanji sloj atmosfere, a takvo nebo tokom dana je na Mjesecu i svim ostalim tijelima Sunčeva sustava koja nemaju atmosfere.

Pri zalasku, Sunce se naglo izmjeni. Sjaj mu slabi, boja mu obično postaje tamno žuta i crvena, oblik spljošten.
Ono tada izgleda i znatno veće nego onda kada je visoko nad horizontom.
Kada je Sunce nisko nad horizontom, njegova svjetlost dolazeći do oka promatrača prolazi kroz deblji sloj atmosfere. Pri tome je veliki dio plave svjetlosti uklonjen radi raspršenja, tako da do opažača dolazi bijela svjetlost bez njene plave komponente, a to je pretežno crvena i žuta svjetlost. Kako je u jutarnjim satima Zemljina atmosfera čišća i manje poremećena, onda je zalazeće Sunce u većini slučajeva znatno crvenije i znatno slabijeg sjaja od izlazećeg.

Zadnje zrake svjetlosti zalazećeg Sunca mogu iznenadno poprimiti smaragdno zelenu boju. Ova pojava,
poznata pod nazivom zeleni bljesak, češće se može vidjeti iz planinskih krajeva za vrijeme čiste
i neporemećene atmosfere, i pri daleko vidljivom horizontu.
Pored toga što Sunce postaje slabijeg sjaja i mijenja boju u trenucima kada je nisko nad horizontom, ono postaje i drugačijeg oblika. Već prostim okom uočavamo da je ono tada spljošteno. Mjerenjem, bilo neposrednim ili fotografskim putem utvrdit ćemo da je tada Sunce u smjeru vertikale spljošteno u iznosu oko 83%. Do ove pojave dolazi uslijed atmosferske refrakcije, odnosno loma zraka svjetlosti pri prolazu kroz atmosferu. Za postojanje atmosferske refrakcije znao je još u 16. stoljeću čuveni astronom-promatrač Tycho Brahe (Tiho Brahe) i to na temelju mjerenja položaja zvijezda na nebeskom svodu. Svjetlost, dolazeći u Zemljinu atmosferu, lomi se prema okomici, tako da nebeski objekti izgledaju više nad horizontom nego što to oni u stvarnosti i jesu. Razlika između prividnog i stvarnog položaja ne postoji samo onda kada se objekt nalazi u zenitu.

Zašto je nebo plavo? U atmosferi dolazi do raspršenja Sunčeve svjetlosti, pri čemu se najviše raspršuje
plava svjetlost. Ona iz svih smjerova dolazi do opažača dajući nebu plavu boju.
Kako se objekt približava horizontu ta razlika postaje sve veća i nad samim horizontom ona poprima najveću vrijednost od 35 kutnih minuta. Atmosferska refrakcija uzrokuje da je donji dio Sunca "pomaknut" za 35 kutnih minuta prema "gore", a u istom trenutku njegov gornji dio za 26 1/2 kutnih minuta. Posljedica toga je spljošten izgled Sunca u iznosu od spomenutih 83%.

Propustimo li bijelu svjetlost kroz prizmu dobit ćemo njen spektar, koji se sastoji od crvene, žute, zelene,
plave i ljubičaste svjetlosti. Pri tome najmanji otklon ima crvena, a najveći ljubičasta komponenta.
Do loma svjetlosti pri prolasku kroz Zemljinu atmosferu dolazi uslijed toga što svjetlost ima manju brzinu u zraku nego u vakuumu. To usporenje u zraku iznosi 87 km/s što je vrlo mala vrijednost u odnosu na brzinu svjetlosti (300.000 km/s). Oni koji poznaju osnovne zakone optike znaju da se to može izreći i na jedan drugi način: indeks loma zraka je 1,00029. Staklo npr., ima indeks loma 1,5 ili više, pa je brzina svjetlosti u staklu 200.000 km/s ili još manje. Tako mala staklena prizma može otkloniti zrake svjetlosti i za deset stupnjeva, dok debeli sloj atmosfere stvara otklon od najviše 35 minuta. Pri tome svaka elementarna boja bijele svjetlosti lomi se različito: svjetlost kraćih valnih dužina lomi se više nego svjetlost, većih valnih dužina. To je zato što je u nekom sredstvu više usporena svjetlost kraćih valnih dužina. Iz tog razloga, za vrijeme samog zalaženja Sunca crvene zrake zalaze prve, zatim žute, zelene, plave i na kraju ljubičaste. Plava i ljubičasta svjetlost teže je vidljiva uslijed debelog sloja atmosfere, tako da, u posebno povoljnim atmosferskim uvjetima zadnja zraka zalazećeg Sunca može poprimiti zelenu boju. Ova pojava poznata pod nazivom zeleni bljesak mnogo lakše se uočava dalekozorom.


Kada svjetlost upada u atmosferu Zemlje, dolazi do pojave loma ili refrakcije. Kako gustoća atmosfere raste od njenih viših slojeva prema nižim, svjetlosne zrake su kontinuirano savijene. Promatrač na Zemlji tada vidi izvor svjetlosti u smjeru tangente na putovanjima savijenih zraka, pa promatrani objekt izgleda da je viši nad horizontom. Najveći kut loma je za one zrake koje dolaze horizontalno prema opažaču, dakle u slučaju kad se izvor svjetlosti nalazi na horizontu. Tada kut loma poprima vrijednost od oko 0o,5, što približno odgovara kutu pod kojim se sa Zemlje vidi promjer Sunca. Tako kad vidimo Sunce točno nad (matematičkim) horizontom, ono je geometrijski ispod horizonta. Kako je Suncu potrebno 2 minute da prividno prođe kutnu udaljenost od 0o,5, onda je zbog ove pojave na ekvatoru trajanja dnevnog sijanja Sunca produženo za 4 minute, a u mjestima s većom geografskom širinom to produženje poprima i nešto veći iznos. Pojava atmosferske refrakcije objašnjava i spljošten izgled Sunca pri zalaženju. Pri preciznom određivanju koordinata astronomskih objekata moramo uračunati i korekciju koja nastaje zbog atmosferske refrakcije.

Razmotrimo na kraju zašto Sunce neposredno nad horizontom izgleda znatno veće. Odmah treba naglasiti da se zapravo radi o iluziji-optičkoj varki. U to se možemo uvjeriti neposrednim mjerenjem kutne veličine Sunca. Ova optička varka opaža se i kod Mjeseca. Iako nam neposredno nad horizontom i Sunce i Mjesec izgledaju veći od 2 1/2 do 3 1/2 puta, oni su u stvarnosti čak tada i manji, jer su u tom slučaju za veličinu radijusa Zemlje dalji od opažača nego kad su u zenitu. Dugo vremena smatralo se da do iluzije dolazi isključivo uslijed toga što veličinu zalazećeg Sunca uspoređujemo s konfiguracijom okolnog horizonta. Novija psihološka istraživanja pokazala su da to nije točno, već da do iluzije dolazi uslijed fiziološkog prilagođavanja oka pri gledanju u horizontalnom smjeru i okretanju glave pri gledanju u vertikalnom smjeru.
Kao što vidimo opisane pojave nisu značajne samo za astronomiju ili fiziku. Njihova detaljnija analiza daje mnogo značajnih rezultata kako npr. za meteorologiju tako i za psihologiju. Međutim, malo je ljudi koje lijepi zalaz Sunca ostavlja ravnodušnim. Stoga nije na odmet da se ponekad prisjetimo kako znanost objašnjava ove lijepe prizore.

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!