Foto. 2.1.8.1 "Rozbíhání" slunečních paprsků.

Příklad 1 (U[11])

Občas můžeme pozorovat, že se svazky paprsků slunečního světla radiálně rozbíhají na všechny strany (viz např. foto. 2.1.8.1). Kdy tento jev pozorujeme? Sluneční paprsky dopadající na Zemi by měly být prakticky rovnoběžné. Jak je to možné, že se tedy rozbíhají a že tyto paprsky vůbec pozorujeme.

Řešení:

Uvedené "rozbíhání" slunečních paprsků pozorujeme, pronikají-li svazky paprsků slunečního světla mezerami mezi mraky. "Rozbíhání" je však pouze zdánlivé, jedná se o optický klam, stejně jako se nám zdá, že se sbíhají železniční koleje. Pozorujeme je díky jejich rozptylu na prachu a nečistotách.

 

Příklad 2

Dostane-li se Měsíc do geometrického stínu Země, nastává zatmění Měsíce. Jak je možné, že i je při úplném zatmění Měsíc trochu vidět a proč má načervenalou barvu (tzv. popelové zbarvení Měsíce)?

Řešení:

Díky astronomické refrakci sluneční paprsky při průchodu zemskou atmosférou zakřivují svoji trajektorii a některé tak dopadají i na měsíční povrch. Průchodem zemskou atmosférou se však světlo krátkých vlnových délek rozptýlí a projde pouze světlo delších vlnových délek, a Měsíc tak dostává načervenalé zbarvení.

 

Příklad 3

S pomocí hvězdářské ročenky na rok 1998 [21] zakreslete graf, ve kterém bude znázorněna: a) doba západu Slunce; b) doba západu Slunce se započtením refrakce; c) doba konce občanského soumraku; d) doba konce astronomického soumraku. Zobrazte tyto grafy od 16 hodin do 24 hodin (12 hodin berte jako střed dne) pro celý rok 1998 (se zanesením všech 365 dní) na 50o SŠ.

 

Foto. 2.1.8.2 K příkladu 4 (fotografováno v Mexiku).

Příklad 4

Na obloze jsme pozorovali barevný oblouk okolo Slunce s červeným zabarvením na vnitřní straně oblouku. Tento jev jsme vyfotografovali (viz foto. 2.1.8.2)  fotoaparátem s úhlovou šířkou zorného pole přibližně 53o (na šířku). O jaký optický jev šlo?

Řešení:

Jedná-li se o barevné oblouky, mohlo jít o duhu, halo či korónu.

Koróna se však na rozdíl od fotografie těsně přimyká ke Slunci, navíc u koróny je červený vnější a ne vnitřní okraj (viz př.1 v kapitole 2.1.6.1) oblouku.

V úvahu nepřipadají ani hlavní a vedlejší duha, které nevznikají okolo Slunce, ale na opačné straně oblohy. Mohlo by se však jednat o vzácný úkaz tzv. "duhy kolem Slunce" (díky zeslabení intenzity po 3 vnitřních odrazech bývá velmi slabá). K určení úhlového poloměru a dalších vlastností této terciální duhy vyjdeme z příkladů 1 a 4 v kapitole 2.1.4. Pro 3 vnitřní odrazy (k = 3) pak dostaneme pomocí vztahů (1.5.2), (2.1.4.1) a (2.1.4.3) pro červené paprsky (nr = 1,33) a 76o 55´, b 47o 5´ a úhel min. odchylky d3 317o 10´, úhlový poloměr oblouku 42o 50´. Pro fialové (nr = 1,34) pak a 76o 41´, b 46o 34´ a úhel min. odchylky d3 320o 50´, úhlový poloměr oblouku 39o 10´. Šířka terciální duhy je 42o 50´- 39o 10´ + 32´= 4o 12´.

Obr. 2.1.8.1. Chod paprsků vodní kapkou při vzniku terciální duhy.

Z fotografie je zřejmé, že by se do zorného pole fotoaparátu (asi 53o) vešel celý úhlový průměr daného optického jevu (na šířku). Protože je pro terciální duhu úhlový poloměr přibližně 42o bude úhlový průměr přibližně 2.42o = 84o a tedy větší než 53o. To, že se nejedná o terciální duhu, lze ukázat také z rozložení barev v terciální duze. Nakreslíme si průchod paprsků vodní kapkou se 3 vnitřní odrazy viz obr. 2.1.8.1. Uvažujeme-li část oblouku nejvýše nad obzorem, pak dopadají do oka pozorovatele paprsky červené pod větším úhlem (strměji) než paprsky fialové. Vnější strana oblouku terciální duhy bude tedy na rozdíl od jevu na fotografii červená, vnitřní fialová.

Protože jsme ukázali, že vnitřní okraj oblouku hala je červený (viz př.3 v kapitole 2.1.6), bude tento jev malým nebo velkým halem. Typ hala určíme ze známé úhlové šířky zorného pole fotoaparátu. Pro velké halo je úhlová šířka přibližně 46o, úhlový průměr je 2.46o = 92o, ale šířka zorného pole fotoaparátu je pouze 53o. Z uvedených skutečností vyplývá, že na foto. 2.1.7.2 je malé halo (jeho úhlová šířka je přibližně 22o, úhlový průměr je 2.22o=44oa tedy menší než 53o).

 


Příklad 5

Na základě příkladů v kapitolách 2.1.4 a 2.1.6 proveďte klasifikaci optických jevů hlavní, vedlejší a terciální duhy, malého a velkého hala podle následujících kritérií: a) poloha jevu na obloze vzhledem ke Slunci; b) úhlový poloměr daného jevu; c) zbarvení vnější strany oblouku. Zobrazte, jak by se tyto jevy zobrazily na pomyslném stínítku ve vzdálenosti 20 centimetrů od pozorovatele.

 

Příklad 6

V magazínu DNES [14] byl uveřejněn starý obrázek (obr. 2.1.7.2) s tímto textem:

Obr. 2.1.7.2 K příkladu 6.

Jedná se skutečně o optický klam způsobený rozkladem světla při dešti za svitu Slunce, o tři duhy?

Řešení:

Samozřejmě, že se nejedná o žádný optický klam. Vzhledem k tomu, že je tento optický jev na straně oblohy, kde je Slunce, a vzhledem k rozložení barevných oblouků (viz obr. 1.7.1) se jedná o malé halo s vedlejšími slunci malého hala a patrně část oblouku velkého hala, nad kterým je cirkumzenitální oblouk. Poznámka v magazínu DNES, že jde o rozklad světla na vodních kapkách, tedy není správná, protože jde o rozklad a interferenci na ledových krystalcích.

Zpět