Po západu Slunce nebo před jeho východem je část oblohy osvětlována rozptýleným slunečním světlem, pokud tomu ovšem nebrání úplné pokrytí hustými oblaky. Při tom lze pozorovat některé optické úkazy, na jejichž vzniku se společně podílejí lom, rozptyl a absorpce slunečních paprsků v atmosféře. Dobu, kdy se Slunce nalézá pod obzorem, avšak rozptýlené sluneční záření může osvětlovat alespoň část oblohy, nazýváme astronomický soumrak a v tomto smyslu rozlišujeme ranní a večerní soumrak, přičemž prvý z nich bývá v češtině častěji označován jako svítání.

Obr. 1.8.1 K výkladu soumraku [1].

Na obr. 1.8.1 vidíme znázorněnu situaci, kdy se Slunce S nalézá pod obzorem v úhlové hloubce h, plná kružnice představuje povrch zemského tělesa, zatímco čárkovaná kružnice značí horní hranici té části atmosféry, která účinně rozptyluje sluneční záření, a rovina s je rovinou ideálního obzoru pozorovatele P. Zmíněný obrázek zachycuje mezní situaci v okamžiku konce večerního nebo začátku ranního astronomického soumraku. Jestliže je Slunce (ve srovnání se situací na obr. 1.8.1) v menší úhlové hloubce pod obzorem, potom by svazek vyznačených paprsků pronikal do těch oblastí atmosféry, kde dochází k rozptylu světla a které se nalézají nad rovinou obzoru s. Naopak při větším úhlu h by pozorovatel P neviděl žádný úsek oblohy osvětlený rozptýleným slunečním zářením. Zakreslená mezní situace nastává, jestliže se úhel h rovná přibližně 18o a z této skutečnosti, spolehlivě ověřené mnoha pozorováními lze snadno určit tloušťku té části atmosféry, která rozptyluje sluneční světlo. Z obr. 1.8.1 je patrné, že velikost této tloušťky udává úsečka |AB| = d, a označíme-li |ZP| = rz velikost středního poloměru Země, dostaneme řešením elementární trigonometrické úlohy

což po dosazení rz=6370 km, h =18o poskytne výsledek d 80 km, tzn. že zemská atmosféra účinně rozptyluje sluneční záření do výšek kolem 80 km.

Od astronomického soumraku se odlišuje tzv. občanský soumrak, za nějž se považuje doba po západu (popř. před východem) Slunce, pokud světelné poměry umožňují četbu běžného tisku. Při bezoblačné obloze bývá tato podmínka splněna tehdy, není-li Slunce více než 6-8o pod obzorem.

Trvání soumraku je v různých místech zemského povrchu určeno jak astronomickými činiteli (deklinací Slunce a zeměpisnou šířkou místa), tak i stavem atmosféry. Všimneme-li si jen astronomických činitelů, tj. deklinace Slunce d, zenitové vzdálenosti Slunce z, velikosti úhlové hloubky Slunce pod obzorem h a hodinového (časového) úhlu t v bodě zemského povrchu o zeměpisné šířce j, platí

sin h,    (1.8.2)

přičemž a tedy sin h = cos z (viz např. [4]).

V tabulce tab. 1.8.1 jsou uvedeny číselné údaje v minutách o trvání hvězdářského (a) a občanského (o) soumraku. Z tabulky je patrné, že nejkratší soumrak je na rovníku a jeho trvání se prakticky nemění.

 

1.ledna

1.dubna

1.července

1.října

Zeměpisná šířka

a

o

a

o

a

o

a

o

Rovník

76

24

70

23

76

24

70

23

20o

80

26

75

24

85

26

74

24

40o

99

33

94

30

124

37

92

30

60o

168

63

161

54

nepřetržitý

120

146

45

Tab.1.8.1 Délka trvání soumraků (v minutách) v závislosti na zeměpisné šířce [29].

Foto. 1.8.1 Polární den (Západní Špicberky 78,5o SŠ - fotografováno ve 3 hodiny ráno 1. 8. 1997).

S rostoucí zeměpisnou šířkou se trvání soumraku prodlužuje a především v letní době, kdy se s rostoucí zeměpisnou šířkou zároveň k sobě přibližuje konec večerního a začátek ranního soumraku.

V době letního slunovratu klesá Slunce na naší zeměpisné šířce pouze asi 16,5o pod obzor, potom je zřejmé, že v této části roku (po dobu cca tří týdnů ) u nás trvá astronomický soumrak celou noc, tj. nedochází k úplnému setmění. Od určité zeměpisné šířky může dojít ke splynutí večerního a ranního soumraku- tzv. bílé noci. V místech se zeměpisnou šířkou, kde Slunce po určitou část roku nezapadá nastává tzv. polární den, v opačném případě nastává polární noc.

Foto. 1.8.2 Červánky (Plzeň).

V době soumraku lze pozorovat tzv. soumrakové jevy, z nichž k nejznámějším patří červánky. Jestliže se Slunce večer postupně blíží k obzoru, dostává načervenalé zabarvení, přičemž se jeho tvar stává poněkud vertikálně zploštělým v důsledku toho, že velikost astronomické refrakce roste s klesající úhlovou výškou nad obzorem. Závislost indexu lomu vzduchu na vlnové délce světla může přitom za příznivých optických podmínek způsobit, že nejvíce červená je dolní část slunečního disku, směrem vzhůru na něm převládá žlutá barva, zatímco horní okraj může mít ve vzácněji se vyskytujících případech zelený nádech (srovnej optický jev tzv. zeleného paprsku popsaný v kapitole 1.5.3.1). Současně se zbarvuje obloha kolem Slunce, avšak často i na opačné straně oblohy. Po západu Slunce zůstane po určitou dobu nad místem západu světelná skvrna, oranžová až červená, a po obloze se postupně rozšiřují barevné pásy, v nichž se směrem od západní strany obzoru střídají po nebeské klenbě barvy spektra: červená, oranžová, žlutá, nazelenalá, namodralá až fialová. Tento sled barev je vytvářen vzájemnou kombinací rozptylu slunečního světla v atmosféře a lomu rozptýlených paprsků, který je ovlivňován zvětšováním hodnoty indexu lomu vzduchu s klesající vlnovou délkou. Zvláště intenzivní červánky bývají pozorovány v případech nadměrného zakalení atmosféry aerosolovými částicemi, např. po sopečných výbuších, velkých prašných bouřích apod.

Na druhé straně oblohy, než se nalézá Slunce, se objevuje temná plocha popelavého zbarvení, která má tvar kruhové úseče a je vytvářena stínem Země. Jiným ze soumrakových jevů jsou tzv. krepuskulární (soumrakové) paprsky, vycházející přímočaře z místa, kde je za obzorem skryto Slunce, a často vytvářející na obloze světelný jev v podobě vějíře. Jejich vznik se vysvětluje působením oblaků, jež jsou za obzorem a ovlivňují zde průchod slunečních paprsků atmosférou. Nápadným úkazem je rovněž soumrakové ozáření horských vrcholů, projevující se načervenalým zabarvením vrcholů a svahů pozorovaných zdáli krátce po západu Slunce.

Foto. 1.8.3 Soumrakové záření hor.

Pozorování dokazují, že červánkové jevy probíhají tím intenzivněji, čím je více prachu a vodní páry obsaženo v ovzduší. Příčinu jevů nutno hledat ve změnách spektrálního složení přímého a rozptýleného slunečního světla při průchodu velkými vrstvami ovzduší za soumraku. Přitom je nutné uvažovat nejen molekulární rozptyl, ale také rozptyl světla nejmenšími částicemi prachu a produkty kondenzace vodní páry.

Analogické jevy se za vhodných podmínek objevují i během ranního soumraku (svítání), avšak v opačném časovém sledu.

Zpracováno na základě literatury [1], [6] a [29].

Zpět