Mokslo ir technologijų pasaulis

Danguje gausu gražių, keistų ir retų reiškinių, tik reikia žinoti, kur ieškoti.

Šviesa suteikia mūsų pasauliui vizualinę tekstūrą ir sodrumą. Mes nuolat patiriame šviesą, kai ji sąveikauja su skirtingomis mus supančiomis terpėmis: sklinda per mūsų atmosferą, atsispindi nuo gėlės ar išsiskaido į spektrą praėjusi per vandens lašelius.

Žmonės vizualiai patiria labai siaurą elektromagnetinio spektro juostą, vadinamą regima šviesa. Tačiau nors mes matome tik dalį elektromagnetinio spektro, žmogaus akiai matomi įvairiausi reiškiniai.

Nesuklyskite, šie optiniai reiškiniai nėra iliuzijos. Jie yra tikri ta prasme, kad juos valdo materijos, su kuria sąveikauja šviesa, optinės savybės. Paprastai tai yra dulkės, vandens lašeliai ar atmosferos atomai.

Daugelis šių reiškinių vaidina dvigubą šviesos prigimtį kaip dalelę ir bangą. Kai kurie iš šių reiškinių yra nepaprastai dažni, o kiti gali būti pastebėti kartą per gyvenimą. Jei žiūrite tinkamu momentu, esant tinkamoms sąlygoms, galite pamatyti vieną iš šių šviesos triukų.

Refrakcija: Mėnulio vaivorykštės

Vaivorykštės sulaukia daug dėmesio, tačiau jos pasitaiko daug rečiau, nei galite numanyti. Vaivorykštei susiformuoti reikia dviejų dalykų; Saulės spindulių ir vandens garų priešingų Saulės krypčiai.

Jei gyvenate sausame regione, vaivorykštės gali būti labai retos. Šviesa turi spindėti tiesiai ant didelių vandens lašelių, todėl jos negali užgožti debesys. Saulė taip pat negali būti per aukštai danguje, arba vaivorykštė negalės susidaryti. Šviesa lūžta, kai ji patenka į lašelį, išsiskaido į spektrą pagal bangos ilgius – arba spalvas, atsispindi lašelio viduje, o išeidama vėl lūžta.

Saulė nėra vienintelis šviesos šaltinis, galintis sukelti vaivorykštę, tai taip pat gali ir Mėnulis. Mėnulio vaivorykštės (moonbow) susidarymas toks pats kaip ir įprastos, nors Mėnulio vaivorykštės dažniausiai būna blankesnės ir mažiau spalvingos nei Saulės.

Mėnulio vaivorykštės  yra gerokai retesnės, nes reikia pilnaties, be kitų vaivorykštės susidarymo sąlygų. Jos būna labai silpnos, tačiau galima pamatyti. Fotoaparatai, turintys ilgą ekspozicijos laiką, gali užfiksuoti labai gyvybingus, spalvingas Mėnulio vaivorykštes.

Vandens lašeliai: karūnos, vainikai ir vaivorykštiniai debesys

Vandens lašai yra pagrindinis optinių reiškinių priežastis, nes jie suteikia šviesai terpę lūžti ir suformuoti optinius reiškinius. Daugelis šių reiškinių yra susiję su balta šviesa, nes ji lūžta per vandenį, išsisklaido į spektrą, todėl susidaro spalvos, dažniausiai susijusios su vaivorykšte. Vis dėlto, ne visi šie reiškiniai yra vaivorykštės. Karūna (corona) tikriausiai yra vienas iš labiausiai paplitusių pavyzdžių.

Karūna yra difrakcijos sukeliamas optinis reiškinys, atsirandantis dėl šviesos bangų savybių. Jas galima pamatyti, kai ploni vandens, dulkių ar žiedadulkių debesys iš dalies uždengia Saulę ar Mėnulį. Karūnos susiformuoja keliuose koncentriniuose žieduose aplink ryškų, centrinį šviesos šaltinį ir būna apie 15 laipsnių skersmens. Karūnos savo švelnesnes spalvas gauna iš subtilesnio maišymo, kuris vyksta difrakcijos būdu, o ne atskiriant šviesos bangas, kaip lūžio metu.

Debesų irizacija (cloud iridescence) arba „vaivorykštinis debesis“ yra dar vienas difrakcijos reiškinys, dažniausiai pastebimas šalia Saulės, tačiau gali pasirodyti ir toli nuo jos. Vaivorykštiniai debesys gali pasirodyti kaip beveik atsitiktinės spalvų dėmelės ir juos lemia tie patys mechanizmai, leidžiantys formuotis karūnoms.

Karūnos susidaro, kai vandens lašeliai ar ledo kristalai yra vienodo dydžio. Kai vanduo tampa mažiau vienodas, galite pamatyti šias netaisyklingesnes spalvų juostas. Irizacija yra trapus reiškinys ir gali greitai pasikeisti, kai danguje slenka debesys.

Jie dažnai pasirodo vėlyvą popietę, labai karštomis ir drėgnomis dienomis, ir dažniausiai susidaro ant kamuolinių debesų. Kamuoliniame debesyse oras kyla aukštyn, jis stumia virš jo esančius oro sluoksnius vis aukščiau, kur jie išsiplečia ir atvėsta. Kartais ši drėgmė staiga kondensuojasi į mažus lašelius, kurie sudaro debesis „kepurę“. Būtent ten esantys lašeliai išsklaido saulės šviesą ir sukuria spalvingas spalvas.

Tęsinys kitame puslapyje:

Vainikai (glory) yra dar vienas šviesos lūžio reiškinys, susidarantis priešais Saulę aplink antisolinį (priešpriešinį Saulei) tašką. Paprastai jie susidaro šalia žemės, kai Saulė šviečia ant rūko ar debesų po stebėtoju. Jie yra panašūs į karūną, nes suformuoja koncentrinius apskritimus, turi ryškų centrą ir plečiasi labiau difuziškai.

Kartais šešėliai ant vainiko gali suformuoti vadinamąją Brockeno šmėklą. „Šmėkla“ atsiranda, kuomet Saulė šviečia iš nugaros alpinistui, žiūrinčiam nuo viršūnės arba kalvos žemyn į rūką. Šviesa projektuoja alpinisto šešėlį į rūko tūrį, dėl šios priežasties šešėlis įgyja nenatūralią trikampę formą, susidarančią dėl perspektyvos – stebėtojo galva yra projektuojama į gilesnius (tolimesnius) rūko sluoksnius, tuo tarpu kūno šešėlis projektuojamas į artimesnius.

Susidarantis milžiniško šešėlio įspūdis yra optinė apgaulė, susidaranti dėl to, kad stebėtojas mano, jog šešėlis, susidaręs ant debesų, yra nutolęs tuo pačiu atstumu, kaip ir objektai, matomi per plyšius debesyse.

Ledo kristalai: halai, parhelionai ir stulpai

Iš šviesos lūžio atmosferos reiškinių halai (aureolės) (halo) yra vieni iš labiausiai paplitusių. Jie taip pat yra dideli, dažniausiai pasitaikančios aureolės yra apie 22 laipsnių skersmens ir gali siekti iki 50 laipsnių pločio.

Labiau retos aureolės gali papuošti dangų su daugeliu subtilių lankų, kuriuos sukuria sudėtingas geometrinis žaismas tarp šviesos ir jos lūžio ledo kristaluose. Paprastai, jei žiūrite į apskritimą aplink Saulę ar Mėnulį ir jis yra mažesnis nei 20 laipsnių, tai tikriausiai yra karūna. Jei jis didesnis, tai tikriausiai aureolė (halas).

Parhelionai, dar vadinami Saulės šunimi (sundog) arba netikra Saule, yra aureolių rūšis, kurį atmosferoje sukelia saulės šviesos lūžis dėl ledo kristalų. Saulės šunys paprastai atrodo kaip subtiliai spalvotų šviesos dėmių pora, maždaug 22° į kairę ir į dešinę nuo Saulės ir tame pačiame aukštyje virš horizonto kaip ir Saulė. Jie gali būti matomi bet kurioje pasaulio vietoje bet kuriuo sezonu, tačiau ne visada yra akivaizdūs ar ryškūs. Saulės šunys geriausiai matomi ir labiausiai pastebimi, kai Saulė yra netoli horizonto.

Stulpai (pillars) gali būti supainioti su šviesos spinduliu, tačiau jie taip pat yra aureolės rūšis, kuri gali susidaryti aplink šviesos šaltinį ir dažniausiai pasirodo saulėtekio ar saulėlydžio metu. Paprastai jie rodo į viršų, bet taip pat gali būti nukreipti žemyn. Jie susidaro dėl to, kad ledo kristalai lėtai krinta ore, atspindėdami nuo jų Saulės spindulius.

Poslinkio reiškiniai: žaliasis blyksnis

Kartais viskas būna ne taip, kaip atrodo. Dėl įvairių šviesos iškraipymo efektų, daiktai gali atrodyti kitoje vietoje nei yra iš tikrųjų. Vienas iš tokių reiškinių, šimtmečius jaukiančių žmonių protus, yra palyginti retas žaliasis blyksnis (spindulys) (green flash).

Tai yra žalios šviesos blyksnis, Saulės viršutiniam kraštui pasislepiant žemiau horizonto linijos arba iškylant aukščiau jos. Susidaro dėl atmosferinės dispersijos. Trunka kelias sekundes.

Norint pamatyti žaliąjį spindulį reikia trijų sąlygų: turi būti atviras horizontas (pavyzdžiui, rami jūra), skaidrus oras ir giedra ta horizonto dalis, kurioje teka ar leidžiasi Saulė. Likus kelioms minutėms iki saulėlydžio, jau galima pasakyti, ar bus matomas žaliasis spindulys.

Jeigu besileidžianti Saulė raudona ir į ją galima žiūrėti be tamsių akinių, tą kartą žaliasis spindulys nebus matomas (nes atmosfera sugeria visus žalius ir mėlynus spindulius, lieka tik raudoni). Jeigu Saulė, artėdama prie horizonto, išliko baltai gelsva ir akinamai ryški, tada gali pasirodyti žaliasis spindulys.

Geriausias sąlygas stebėti žaliąjį spindulį turi jūreiviai, nesunku jį pamatyti ir kalnuose Saulei slepiantis už tolimo kalno keteros.