Proč se objeví zelený paprsek?

Důvod jevu pochopíte, když si vzpomenete, jak se nám předměty jeví, když se na ně díváme přes skleněný hranol. Udělejte tento experiment: držte hranol vodorovně u oka širokou stranou dolů a podívejte se skrz něj na kus papíru připíchnutý na stěně. Všimnete si, že list se za prvé výrazně zvedl nad svou skutečnou polohu a za druhé má nahoře fialovomodrý okraj a dole žlutočervený okraj. Zvyšování závisí na lomu světla, barevné okraje - na odchylky sklo, tedy vlastnosti skla nestejnoměrně lámat různé paprsky barvy. Fialové a modré paprsky se lámou silněji než jiné, takže nahoře vidíme fialovomodrý okraj; červené se lámou nejslabší, a proto má spodní okraj našeho papíru červený okraj.

Pro lepší pochopení toho, co následuje, je nutné se pozastavit nad původem těchto barevných hranic. Hranol rozkládá bílé světlo vycházející z papíru na všechny barvy spektra, čímž poskytuje mnoho barevných obrazů listu papíru, uspořádaných, částečně se překrývajících, v pořadí lomu. Ze současného působení těchto překrývajících se barevných obrazů oko získává pocit bílé barvy (sčítání spektrálních barev), ale nahoře a dole jsou hranice nemísitelných barev. Slavný básník Goethe, který tento experiment provedl a nepochopil jeho význam, si představoval, že tak odhalil falešnost Newtonova učení o barvách, a pak napsal svou vlastní „Vědu o květinách“, která je téměř celá založena na falešných představách. Čtenář, nutno předpokládat, nebude opakovat mylné představy velkého básníka a nebude očekávat, že mu hranol přebarví všechny předměty. Zemská atmosféra se našim očím jeví, jako by to byl obrovský vzdušný hranol, jehož základna směřuje dolů. Při pohledu na Slunce na obzoru se na něj díváme přes plynový hranol. Disk Slunce má nahoře modrý a zelený okraj a dole červenožlutý okraj. Zatímco je Slunce nad obzorem, světlo disku svou jasností přerušuje mnohem méně jasné barevné pruhy a my je vůbec nevnímáme. Ale ve chvílích východu a západu Slunce, kdy je téměř celý jeho kotouč skryt pod obzorem, můžeme vidět modrý okraj horního okraje. Je dvoubarevný: nahoře je modrý pruh a dole modrý pruh ze směsi modrých a zelených paprsků. Když je vzduch v blízkosti horizontu zcela čistý a průhledný, vidíme modrý okraj - „modrý paprsek“. Ale častěji jsou modré paprsky rozptýleny atmosférou a zůstává pouze zelený okraj: fenomén „zeleného paprsku“. A konečně, ve většině případů jsou modré a zelené paprsky také rozptýleny zataženou atmosférou - pak není zaznamenán žádný okraj: Slunce zapadá do karmínové koule.

Pulkovský astronom G. A. Tikhov, který věnoval zvláštní studii „zelenému paprsku“, uvádí některé známky viditelnosti tohoto jevu. "Pokud má Slunce při západu slunce červenou barvu a je snadné se na něj dívat pouhým okem, pak můžeme s jistotou říci, že žádný zelený paprsek nebude." Důvod je jasný: červená barva slunečního disku ukazuje na silný rozptyl modrých a zelených paprsků atmosférou, tedy celým horním okrajem disku. „Naopak,“ pokračuje astronom, „pokud se Slunce změnilo jen málo od své obvyklé bělavě žluté barvy a zapadá velmi jasné (to znamená, pokud je absorpce světla atmosférou malá. - Ya.P.), pak můžete s největší pravděpodobností očekávat zelený paprsek. Zde je však právě důležité, aby horizont byl ostrý, bez jakýchkoliv nepravidelností, blízkých lesů, budov atd. Tyto podmínky nejlépe splňují na moři; proto je zelený paprsek námořníkům tak dobře znám.“

Takže, abyste viděli „zelený paprsek“, musíte pozorovat Slunce v okamžiku západu nebo východu slunce na velmi jasné obloze. V jižních zemích je obloha u obzoru průhlednější než naše, takže jev „zeleného paprsku“ je zde pozorován častěji. Ale u nás to není tak vzácné, jak si mnozí myslí, pravděpodobně pod vlivem románu Julese Verna. Vytrvalé hledání „zeleného paprsku“ je dříve či později odměněno úspěchem. Náhodou se podařilo zachytit tento krásný úkaz dokonce i přes pozorovací dalekohled. Dva alsaští astronomové popisují takové pozorování takto:

„...V poslední minutě před západem slunce, kdy je tedy ještě vidět jeho znatelná část, je disk, který má vlnovitě se pohybující, ale ostře ohraničený okraj, obklopen zeleným okrajem. Dokud Slunce zcela nezapadne, není tento okraj viditelný pouhým okem. Stává se viditelným až v okamžiku, kdy Slunce zcela zmizí pod obzorem. Pokud se podíváte dalekohledem s dostatečně silným zvětšením (asi 100x), můžete všechny jevy podrobně sledovat: zelený okraj je patrný nejpozději 10 minut před západem slunce; omezuje horní část disku, zatímco ze spodní části je pozorován červený okraj. Šířka hranice, zpočátku velmi malá (jen několik sekund oblouku), se zvětšuje, jak Slunce zapadá; někdy dosahuje až půl minuty oblouku. Nad zeleným okrajem jsou často pozorovány zelené výběžky, které s postupným mizením Slunce jako by klouzaly po jeho okraji k nejvyššímu bodu; někdy se odlepí od ráfku a několik sekund samostatně svítí, dokud nezhasnou“ (obr. 119).

Rýže. 119. Dlouhodobé pozorování „zeleného paprsku“; pozorovatel viděl za pohořím „zelený paprsek“ po dobu 5 minut. Nahoře vpravo je „zelený paprsek“ viditelný dalekohledem. Disk Slunce má nepravidelné obrysy. V poloze 1 oslepuje záře slunečního kotouče oko a ztěžuje vidění zeleného okraje pouhým okem. V pozici 2, kdy kotouč Slunce téměř zmizí, se „zelený paprsek“ stane přístupným pouhým okem.

Obvykle tento jev trvá sekundu nebo dvě. Ale za výjimečných okolností se jeho trvání znatelně prodlužuje. Vyskytl se případ, kdy byl „zelený paprsek“ pozorován déle než 5 minut! Slunce zapadalo za vzdálenou horu a rychle kráčející pozorovatel uviděl zelený okraj slunečního disku, jako by klouzal po úbočí hory (obr. 119).

Případy pozorování „zeleného paprsku“ během východ slunce Slunce, když se zpod obzoru začíná objevovat horní okraj svítidla. To vyvrací často vyslovovaný odhad, že „zelený paprsek“ je optická iluze, které oko unavené jasným leskem právě zapadajícího Slunce podlehne.

Slunce není jediné svítidlo, které vysílá „zelený paprsek“. Náhodou jsem viděl tento jev generovaný zasazením Venuše [O fata morgánech a zeleném paprsku se můžete dozvědět z vynikající knihy M. Minnaerta „Světlo a barvy v přírodě“. Fizmatgiz, 1958 Poznámka vyd. ].

Doktor fyzikálních a matematických věd V. TIMOSHENKO.

Zelený paprsek na Baltském moři.

Schéma lomu slunečního paprsku. Sluneční paprsek v zemské atmosféře prochází lomem – láme se jako ve skleněném hranolu.

Ray-jako
smaragd,
Zlaté štěstí
klíč -
Dostanu to znovu
Moje zelená
slabý paprsek...
N. Zabolotsky

Každý z nás opakovaně viděl, jak sluneční kotouč mizí za obzorem na rudém západu slunce. Charakteristická barva západu slunce je způsobena lomem a rozptylem slunečního světla v zemské atmosféře (viz „Věda a život“ č. 9, 1993). Málokdo však ví o dalším optickém jevu, který se vyskytuje také při západu slunce a je spojen s šířením světla v zemské atmosféře – vzhled zeleného paprsku. Tuto jedinečnou přírodní událost lze pozorovat, když je horizont daleko a vzduch je křišťálově čistý. Ve většině případů je zelený paprsek vidět jen na okamžik nad hladinou moře nebo oceánu a jen někdy v horách. Jeho výskyt ve středním Rusku je extrémně vzácná událost a je možná pouze s úspěšnou kombinací velkého počtu příznivých faktorů. Autorovi tohoto článku se podařilo pozorovat a vyfotografovat zelený paprsek na Volze, v oblasti Nižnij Novgorod.

Nejčastěji byl zelený paprsek pozorován námořníky při dlouhých plavbách a věřili, že jeho vzhled je dobrým znamením, znamením úspěšného dokončení cesty. Lidé věřili, že ti, kteří měli to štěstí a viděli zelený paprsek, najdou své štěstí. V románu „Zelený paprsek“ je legenda převyprávěná Julesem Vernem, podle níž „ti, kdo mají to štěstí a alespoň jednou spatří zelený paprsek, se stanou vlastníky neocenitelného pokladu, jehož jméno je „srdeční“. A pak se ten člověk nebude bát žádných mylných představ a iluzí, protože bude schopen bez potíží číst ve svém srdci i v srdcích druhých." Jasné modrozelené barvy světlice na okraji Slunce zanechávají trvalé dojmy a vzpomínky, které přetrvají na celý život. Inspirovali básníka Nikolaje Zabolotského, který pozoroval zelený paprsek na Baltském moři, k napsání básně, jejíž sloka je převzata jako epigraf k tomuto článku.

Skeptici považují zelený paprsek za fikci nebo optický klam. Někteří věří, že jde o reakci lidského oka, unaveného kontemplací slunce. Právě pro poslední jmenovaný slavný popularizátor vědy Ya I. Perelman ve své knize „Zábavná fyzika“ nejen podrobně vysvětluje příčinu přírodního jevu „zelený paprsek“, ale také uvádí fakta, která o tom vyvracejí různé mylné představy. Ale pouze v naší době, kdy fotografická technologie umožňuje zachytit četné případy výskytu zeleného paprsku, se zdá, že pochybnosti by měly opustit skeptiky.

Důvody této mimořádné podívané lze snadno pochopit na základě znalostí získaných na střední škole. Je známo, že sluneční světlo se skládá ze sady elektromagnetických vln, z nichž každá má svou vlastní frekvenci a délku. Vlnu o určité frekvenci vnímá lidské oko jako barvu: červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, modrou, indigovou a fialovou (každý myslivec chce vědět, kde bažant sedí). Červená barva má nejdelší vlnovou délku v tomto spektru, přibližně 0,7-0,6 mikrometrů. Pro zelenou a fialovou je vlnová délka přibližně 0,5 a 0,4 mikrometru. Přes takové zdánlivě malé rozdíly ve vlnové délce se paprsky různých barev šíří ve hmotě různě, zejména mají různou rychlost. Závislost rychlosti světelných vln ve hmotě na jejich délce nebo frekvenci je projevem obecnější závislosti rychlosti odezvy hmoty na frekvenci kmitů elektrického pole ve světelné vlně. Ve fyzice se tento jev nazývá disperze. Ve většině látek a prostředí, včetně zemské atmosféry, se červené světlo šíří vyšší rychlostí než světlo modrozelené. Tento vztah, nazývaný normální disperze, odpovídá nižším indexům lomu pro červené světlo než pro modrozelené světlo. Připomeňme, že index lomu je veličina, která ukazuje, o kolik je rychlost světla v hmotě v menší než ve vakuu: n = c/v, kde c ≈ 3 10 8 m/s je rychlost světla ve vakuu.

Druhá věc, která je nutná k pochopení jevu, je znalost zákona lomu světla. Podle tohoto zákona, když světlo dopadá šikmo na hranici prostředí s různými indexy lomu, světelný paprsek se odchyluje od původního směru šíření, to znamená, že se láme. Když světelný paprsek vstupuje do prostředí s větší hodnotou n z oblasti s menší hodnotou n, například z vakua, kde n = 1, je úhel lomu vždy menší než úhel dopadu. Připomeňme, že oba úhly jsou měřeny od normály (kolmé) k rozhraní mezi oblastmi. Protože indexy lomu pro vlny různých délek jsou různé, budou se lišit i úhly lomu, a to: červené světlo se bude lámat méně než zelené. Zejména to je důvodem rozkladu bílého světla na spektrum, když prochází skleněným hranolem. K podobnému rozkladu slunečního světla na spektrum dochází také v zemské atmosféře. Je však pozorován pouze v ojedinělých případech a na zvláštních místech. Když tedy Slunce zapadá nebo vychází, jeho paprsky, viditelné pro pozorovatele na Zemi, dopadají šikmo z vesmíru (vakuum). Jelikož se hustota atmosféry s přibližováním k zemskému povrchu zvyšuje, zvyšuje se i index lomu světla. Světlo, šířící se z vesmíru na zemský povrch, se neustále láme, a tedy rozkládá do spektra, a stejně jako ve skleněném hranolu se paprsky červeného světla lámou nejméně. I když je rozdíl v indexech lomu pro červené a modrozelené světelné paprsky v atmosféře extrémně malý, na velké vzdálenosti (stovky kilometrů) je efekt jejich oddělení docela pozorovatelný. To je přesně důvod vzhledu zeleného paprsku. Ve skutečnosti, zatímco slunce je ve skutečnosti již pod obzorem a jeho červené paprsky procházejí nad pozorovatelem, lze vidět zelené paprsky kratší vlnové délky, silněji vychýlené. Modré, indigové a fialové paprsky, které mají ještě kratší vlnovou délku, se samozřejmě lámou mnohem silněji, ale je téměř nemožné je vidět: jsou velmi silně rozptýleny a absorbovány v zemské atmosféře.

Hlavní překážkou pro pozorování zeleného paprsku je rozptyl od suspendovaných částic mlhy, prachu, kouře a jiného pozemského znečištění ovzduší a také od atmosférických nepravidelností. Navíc, jak již bylo zmíněno, délka dráhy slunečního světla z místa vstupu do zemské atmosféry do místa pozorování musí být poměrně velká. Všechny tyto podmínky lze nejsnáze splnit při pozorování západu nebo východu slunce nad velkými vodními plochami. Ve stepi nebo v zalesněné oblasti je téměř nemožné spatřit zelený paprsek. Skutečnost, že tento jev bylo možné pozorovat na Volze ve středním Rusku, je pravděpodobně způsobena mimořádně příznivými povětrnostními podmínkami a také úspěšnou volbou času a místa pozorování. Stalo se tak hned na začátku května, kdy kvůli pozdnímu jaru ještě nezačalo masové kvetení rostlin. Počasí bylo jasné a chladné, vzduch čistý a průhledný. Byl jsem na nábřeží Volhy, hned za místem, kde se do ní vlévá Oka, za tzv. kosou. Z tohoto bodu je Volha vidět na velkou vzdálenost proti proudu.

I když pochopíme všechny fyzické důvody a přirozený původ zeleného paprsku, je těžké se zbavit silného emocionálního dopadu. Proto, stejně jako námořníci a básníci, chci věřit, že výskyt tohoto zázraku přírody nad Volhou v samém srdci Ruska bude sloužit jako dobré znamení pro zemi a lidi v ní žijící.

Literatura

Zaerman M. Zelený paprsek v Karském moři.- "Věda a život", 1980, č. 12, s. 109.

Minnart M. Světlo a barvy v přírodě.- M., 1969.

Perelman Ya. Zábavná fyzika.- M., 1972.

Poulyanov V. Zelený paprsek v Rudém moři.- "Věda a život", 1993, č. 8, s. 27.

Urbanchik A. Zelený paprsek slunce.- "Věda a život", 1989, č. 12, s. 94.

Ilustrace "Zelený paprsek na Baltském moři."
Na obzoru můžete rozeznat obrysy mostu přes Volhu, který se nachází několik kilometrů před soutokem Oky a Volhy. Zdá se, že vzdálenost od obzoru k pozorovacímu bodu se ukázala jako dostatečná k rozdělení lomených slunečních paprsků do spektra. Takhle jsem viděl zelený paprsek.

„Viděl jsi někdy zapadající Slunce pod mořským horizontem? Ano, bezpochyby. Sledovali jste ho, dokud se horní okraj disku nedotkne horizontu a pak nezmizí? Pravděpodobně ano. Všimli jste si ale úkazu, který nastává v okamžiku, kdy zářivé těleso vrhne svůj poslední paprsek, pokud je zároveň obloha bez mraků a zcela průhledná?

Možná ne. Nenechte si ujít příležitost k takovému pozorování: to, co zasáhne vaše oko, není červený paprsek, ale zelený, nádherná zelená barva, kterou žádný umělec na své paletě nedosáhne a kterou sama příroda nereprodukuje ani v různé odstíny vegetace nebo barevně nejprůhlednější moře."

Podobná poznámka v jedněch anglických novinách potěšila mladou hrdinku z románu Julese Verna „Zelený paprsek“ a přiměla ji podniknout sérii výletů s jediným cílem vidět zelený paprsek na vlastní oči.

Mladý Skot nebyl schopen, jak romanopisec vypráví, pozorovat tento krásný přírodní úkaz. Ale stále existuje. Zelený paprsek není legenda, i když je s ním spojeno mnoho legendárních věcí. To je fenomén, který může obdivovat každý milovník přírody, pokud jej hledá s patřičnou trpělivostí.

Proč se objeví zelený paprsek?

Důvod jevu pochopíte, když si vzpomenete, jak se nám předměty jeví, když se na ně díváme přes skleněný hranol.

Udělejte tento experiment: držte hranol vodorovně u oka širokou stranou dolů a podívejte se skrz něj na kus papíru připíchnutý na stěně. Všimnete si, že list se za prvé výrazně zvedl nad svou skutečnou polohu a za druhé má nahoře fialovomodrý okraj a dole žlutočervený okraj.

Vzestup závisí na lomu světla, barevné okraje závisí na disperzi skla, tedy na vlastnostech skla lámat různě barevné paprsky. Fialové a modré paprsky se lámou silněji než jiné, takže nahoře vidíme fialovomodrý okraj; červené se lámou nejslabší, a proto má spodní okraj našeho papíru červený okraj.

Pro lepší pochopení toho, co následuje, je nutné se pozastavit nad původem těchto barevných hranic. Hranol rozkládá bílé světlo vycházející z papíru na všechny barvy spektra, čímž poskytuje mnoho barevných obrazů listu papíru, uspořádaných, částečně se překrývajících, v pořadí lomu.

Čtenář, nutno předpokládat, nebude opakovat mylné představy velkého básníka a nebude očekávat, že mu hranol přebarví všechny předměty.

Zemská atmosféra se našim očím jeví, jako by to byl obrovský vzdušný hranol, jehož základna směřuje dolů. Při pohledu na Slunce na obzoru se na něj díváme přes plynový hranol.

Disk Slunce má nahoře modrý a zelený okraj a dole červenožlutý okraj. Zatímco je Slunce nad obzorem, světlo disku svou jasností přerušuje mnohem méně jasné barevné pruhy a my je vůbec nevnímáme. Ale ve chvílích východu a západu Slunce, kdy je téměř celý jeho kotouč skryt pod obzorem, můžeme vidět modrý okraj horního okraje. Je dvoubarevný: nahoře je modrý pruh a dole modrý pruh ze směsi modrých a zelených paprsků.

Když je vzduch v blízkosti horizontu zcela čistý a průhledný, vidíme modrý okraj - „modrý paprsek“. Ale častěji jsou modré paprsky rozptýleny atmosférou a zůstává pouze zelený okraj: fenomén „zeleného paprsku“.

A konečně, ve většině případů jsou modré a zelené paprsky také rozptýleny zataženou atmosférou - pak není zaznamenána žádná hranice: Slunce zapadá do karmínové koule.

Pulkovský astronom G. A. Tikhov, který věnoval zvláštní studii „zelenému paprsku“, uvádí některé známky viditelnosti tohoto jevu.

"Pokud má Slunce při západu slunce červenou barvu a je snadné se na něj dívat pouhým okem, pak můžeme s jistotou říci, že žádný zelený paprsek nebude."

Ale u nás to není tak vzácné, jak si mnozí myslí, pravděpodobně pod vlivem románu Julese Verna. Vytrvalé hledání „zeleného paprsku“ je dříve či později odměněno úspěchem. Náhodou se podařilo zachytit tento krásný úkaz dokonce i přes pozorovací dalekohled. Dva alsaští astronomové popisují takové pozorování takto:

„.. V poslední minutě před západem slunce, kdy je tedy ještě vidět jeho znatelná část, je disk, který má vlnovitě se pohybující, ale ostře ohraničený okraj, obklopen zeleným okrajem. Dokud Slunce zcela nezapadne, není tento okraj viditelný pouhým okem. Stává se viditelným až v okamžiku, kdy Slunce zcela zmizí pod obzorem.

Pokud se podíváte dalekohledem s dostatečně silným zvětšením (asi 100x), můžete všechny jevy podrobně sledovat: zelený okraj je patrný nejpozději 10 minut před západem slunce;

omezuje horní část disku, zatímco ze spodní části je pozorován červený okraj.

Šířka hranice, zpočátku velmi malá (jen několik sekund oblouku), se zvětšuje, jak Slunce zapadá; někdy dosahuje až půl minuty oblouku. Nad zeleným okrajem jsou často pozorovány zelené výběžky, které s postupným mizením Slunce jako by klouzaly po jeho okraji k nejvyššímu bodu; někdy se odlepí od ráfku a několik sekund samostatně svítí, dokud nezhasnou“ (obr. 119).

Rýže. 119. Dlouhodobé pozorování „zeleného paprsku“;

pozorovatel viděl za pohořím „zelený paprsek“ po dobu 5 minut.

Nahoře vpravo je „zelený paprsek“ viditelný dalekohledem. Disk Slunce má nepravidelné obrysy. V poloze 1 oslepuje záře slunečního kotouče oko a ztěžuje vidění zeleného okraje pouhým okem. V pozici 2, kdy kotouč Slunce téměř zmizí, se „zelený paprsek“ stane přístupným pouhým okem.

Slunce není jediné svítidlo, které vysílá „zelený paprsek“. Náhodou jsem viděl tento jev generovaný zasazením Venuše [O fata morgánech a zeleném paprsku se můžete dozvědět z vynikající knihy M. Minnaerta „Světlo a barvy v přírodě“. Fizmatgiz, 1958. Přibl. red.].

Sluneční disk nám nejčastěji připadá povědomý: ve dne oslepuje jasně bílou, ráno a večer je zbarven do červena.

Zelený paprsek, nazývaný také zelený blesk, je vidět jen náhodou. Zde je popis očitého svědka takového jevu. „Ostrov Fuerteventura na Kanárských ostrovech, počátek ledna 1995. Vstal jsem brzy, abych sledoval východ slunce na pobřeží. Brzy na východě vystoupilo nad mořský horizont svítidlo, ale ne postupně, jak se to vždy stává, ale náhle, jako by někdo neviditelný stiskl vypínač. Překvapilo mě to, ale ještě víc mě zasáhly smaragdově zelené tóny, které byly vidět na několik sekund na horním okraji slunce.“ Byl to ten slavný a vzácný zelený paprsek, o kterém skotská legenda říká, že člověk, který ho jednou viděl, by se už nikdy ve svých citech nespletl?

Staří Egypťané, kteří uctívali Slunce jako božstvo, znázorňovali zelené paprsky na kamenné stéle před 4 tisíci lety a francouzský spisovatel Jules Very jim věnoval román „Zelený paprsek“, netypický pro jeho dílo, a popsal krásu tohoto fenoménu ve vznešených tónech: „Je-li na nebi zelená barva, nemůže tomu být jinak, protože toto je pravá barva naděje.

Nejsou to však pouze „raní ptáčata“, kdo může získat takové nejvyšší potěšení; krátké a barevné představení se může odehrát i při západu slunce, krátce předtím, než slunce zmizí za obzorem. K tomu jsou ale potřeba vhodné podmínky – čistý horizont nezakrytý mraky a čistý vzduch. Nejčastěji se to děje na moři a na pobřeží.

Vysvětlení této působivé podívané je nejjednodušší: rozptyl a lom světla v atmosféře. Je s nimi spojeno mnoho dalších barevných nebeských jevů, včetně duhy.

Jak víte, sluneční světlo se skládá ze světelných paprsků s různými vlnovými délkami odpovídajícími různým barvám. Nejkratší vlnovou délku má fialové světlo, následuje modré, azurové, zelené, žluté, oranžové a nakonec červené dlouhovlnné světlo. Při průchodu vrstevnatou atmosférou se světlo láme, ale úhel lomu závisí na vlnové délce: čím kratší jsou vlny, tím silnější je lom. Ukazuje se tedy, že fialové a modré paprsky vykazují nejsilnější lom a červené paprsky vykazují nejmenší lom. Světlo se ale nejen láme ve vrstvách atmosféry, ale také se rozptyluje vzduchem. Navíc jsou rozptýleny hlavně fialové a modré paprsky. Odtud jsou dva zřejmé důsledky: modrá barva oblohy a oranžovo-červená barva slunce na obzoru. Když Slunce klesá k obzoru, začnou se objevovat rozdíly v lomu v tom, že se na horním okraji oranžovo-červeného disku objeví úzký zelený okraj a na spodním okraji se objeví jasně červený okraj. A nyní slunce téměř zmizelo za obzorem a v tuto chvíli zůstává viditelný pouze zelený okraj - zelený paprsek. Když vyjde slunce, vše se děje v opačném pořadí: nejprve zabliká zelený paprsek a poté se objeví samotné svítidlo.

Obzvláště působivý je fenomén zeleného příboje, který je někdy pozorován v oceánech. Zelený paprsek změní na několik okamžiků zpěněné hřebeny vln poblíž obzoru do zelena.

Stručně řečeno, zelený paprsek není tak vzácný, jak se věří. Stačí mít přesné informace, konkrétně vědět kdy a kde. Tedy znát čas východu či západu slunce na vteřinu a nejlépe do Arktidy nebo Antarktidy (pro toho, kdo si to může dovolit). Když se Slunce poprvé objeví po dlouhé polární noci a pohybuje se podél obzoru, lze zelený paprsek pozorovat déle. Během jedné ze svých výprav do Antarktidy ji 35 minut obdivoval americký polární badatel Richard Byrd.

Lomené sluneční světlo. Sluneční paprsky, které do zemské atmosféry vstupují pod ostrým úhlem, ji neprocházejí přímočaře, ale lámou se a štěpí do spektra barev. V určitém okamžiku, když slunce zapadá, je vidět pouze zelené světlo.

Doktor fyzikálních a matematických věd V. TIMOSHENKO.

Ray-jako
smaragd,
Zlaté štěstí
klíč -
Dostanu to znovu
Moje zelená
slabý paprsek...
N. Zabolotsky

Každý z nás opakovaně viděl, jak sluneční kotouč mizí za obzorem na rudém západu slunce. Charakteristická barva západu slunce je způsobena lomem a rozptylem slunečního světla v zemské atmosféře (viz „Věda a život“ č. 9, 1993). Málokdo však ví o dalším optickém jevu, který se vyskytuje také při západu slunce a je spojen s šířením světla v zemské atmosféře – vzhled zeleného paprsku. Tuto jedinečnou přírodní událost lze pozorovat, když je horizont daleko a vzduch je křišťálově čistý. Ve většině případů je zelený paprsek vidět jen na okamžik nad hladinou moře nebo oceánu a jen někdy v horách. Jeho výskyt ve středním Rusku je extrémně vzácná událost a je možná pouze s úspěšnou kombinací velkého počtu příznivých faktorů. Autorovi tohoto článku se podařilo pozorovat a vyfotografovat zelený paprsek na Volze, v oblasti Nižnij Novgorod.

Nejčastěji byl zelený paprsek pozorován námořníky při dlouhých plavbách a věřili, že jeho vzhled je dobrým znamením, znamením úspěšného dokončení cesty. Lidé věřili, že ti, kteří měli to štěstí a viděli zelený paprsek, najdou své štěstí. V románu „Zelený paprsek“ je legenda převyprávěná Julesem Vernem, podle níž „ti, kdo mají to štěstí a alespoň jednou spatří zelený paprsek, se stanou vlastníky neocenitelného pokladu, jehož jméno je „srdeční“. A pak se ten člověk nebude bát žádných mylných představ a iluzí, protože bude schopen bez potíží číst ve svém srdci i v srdcích druhých." Jasné modrozelené barvy světlice na okraji Slunce zanechávají trvalé dojmy a vzpomínky, které přetrvají na celý život. Inspirovali básníka Nikolaje Zabolotského, který pozoroval zelený paprsek na Baltském moři, k napsání básně, jejíž sloka je převzata jako epigraf k tomuto článku.

Skeptici považují zelený paprsek za fikci nebo optický klam. Někteří věří, že jde o reakci lidského oka, unaveného kontemplací slunce. Právě pro poslední jmenovaný slavný popularizátor vědy Ya I. Perelman ve své knize „Zábavná fyzika“ nejen podrobně vysvětluje příčinu přírodního jevu „zelený paprsek“, ale také uvádí fakta, která o tom vyvracejí různé mylné představy. Ale pouze v naší době, kdy fotografická technologie umožňuje zachytit četné případy výskytu zeleného paprsku, se zdá, že pochybnosti by měly opustit skeptiky.

Důvody této mimořádné podívané lze snadno pochopit na základě znalostí získaných na střední škole. Je známo, že sluneční světlo se skládá ze sady elektromagnetických vln, z nichž každá má svou vlastní frekvenci a délku. Vlnu o určité frekvenci vnímá lidské oko jako barvu: červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, modrou, indigovou a fialovou (každý myslivec chce vědět, kde bažant sedí). Červená barva má nejdelší vlnovou délku v tomto spektru, přibližně 0,7-0,6 mikrometrů. Pro zelenou a fialovou je vlnová délka přibližně 0,5 a 0,4 mikrometru. Přes takové zdánlivě malé rozdíly ve vlnové délce se paprsky různých barev šíří ve hmotě různě, zejména mají různou rychlost. Závislost rychlosti světelných vln ve hmotě na jejich délce nebo frekvenci je projevem obecnější závislosti rychlosti odezvy hmoty na frekvenci kmitů elektrického pole ve světelné vlně. Ve fyzice se tento jev nazývá disperze. Ve většině látek a prostředí, včetně zemské atmosféry, se červené světlo šíří vyšší rychlostí než světlo modrozelené. Tento vztah, nazývaný normální disperze, odpovídá nižším indexům lomu pro červené světlo než pro modrozelené světlo. Připomeňme, že index lomu je veličina, která ukazuje, o kolik je rychlost světla v hmotě v menší než ve vakuu: n = c/v, kde c ≈ 3 10 8 m/s je rychlost světla ve vakuu.

Druhá věc, která je nutná k pochopení jevu, je znalost zákona lomu světla. Podle tohoto zákona, když světlo dopadá šikmo na hranici prostředí s různými indexy lomu, světelný paprsek se odchyluje od původního směru šíření, to znamená, že se láme. Když světelný paprsek vstupuje do prostředí s větší hodnotou n z oblasti s menší hodnotou n, například z vakua, kde n = 1, je úhel lomu vždy menší než úhel dopadu. Připomeňme, že oba úhly jsou měřeny od normály (kolmé) k rozhraní mezi oblastmi. Protože indexy lomu pro vlny různých délek jsou různé, budou se lišit i úhly lomu, a to: červené světlo se bude lámat méně než zelené. Zejména to je důvodem rozkladu bílého světla na spektrum, když prochází skleněným hranolem. K podobnému rozkladu slunečního světla na spektrum dochází také v zemské atmosféře. Je však pozorován pouze v ojedinělých případech a na zvláštních místech. Když tedy Slunce zapadá nebo vychází, jeho paprsky, viditelné pro pozorovatele na Zemi, dopadají šikmo z vesmíru (vakuum). Jelikož se hustota atmosféry s přibližováním k zemskému povrchu zvyšuje, zvyšuje se i index lomu světla. Světlo, šířící se z vesmíru na zemský povrch, se neustále láme, a tedy rozkládá do spektra, a stejně jako ve skleněném hranolu se paprsky červeného světla lámou nejméně. I když je rozdíl v indexech lomu pro červené a modrozelené světelné paprsky v atmosféře extrémně malý, na velké vzdálenosti (stovky kilometrů) je efekt jejich oddělení docela pozorovatelný. To je přesně důvod vzhledu zeleného paprsku. Ve skutečnosti, zatímco slunce je ve skutečnosti již pod obzorem a jeho červené paprsky procházejí nad pozorovatelem, lze vidět zelené paprsky kratší vlnové délky, silněji vychýlené. Modré, indigové a fialové paprsky, které mají ještě kratší vlnovou délku, se samozřejmě lámou mnohem silněji, ale je téměř nemožné je vidět: jsou velmi silně rozptýleny a absorbovány v zemské atmosféře.

Hlavní překážkou pro pozorování zeleného paprsku je rozptyl od suspendovaných částic mlhy, prachu, kouře a jiného pozemského znečištění ovzduší a také od atmosférických nepravidelností. Navíc, jak již bylo zmíněno, délka dráhy slunečního světla z místa vstupu do zemské atmosféry do místa pozorování musí být poměrně velká. Všechny tyto podmínky lze nejsnáze splnit při pozorování západu nebo východu slunce nad velkými vodními plochami. Ve stepi nebo v zalesněné oblasti je téměř nemožné spatřit zelený paprsek. Skutečnost, že tento jev bylo možné pozorovat na Volze ve středním Rusku, je pravděpodobně způsobena mimořádně příznivými povětrnostními podmínkami a také úspěšnou volbou času a místa pozorování. Stalo se tak hned na začátku května, kdy kvůli pozdnímu jaru ještě nezačalo masové kvetení rostlin. Počasí bylo jasné a chladné, vzduch čistý a průhledný. Byl jsem na nábřeží Volhy, hned za místem, kde se do ní vlévá Oka, za tzv. kosou. Z tohoto bodu je Volha vidět na velkou vzdálenost proti proudu.

I když pochopíme všechny fyzické důvody a přirozený původ zeleného paprsku, je těžké se zbavit silného emocionálního dopadu.