|
Zjawiska
optyczne w chmurach
Halo
W ścisłej łączności z chmurami są obserwowane w
atmosferze różne zjawiska optyczne (fotometeory).
Zjawiska te nie mają znaczenia praktycznego, jednak
dostarczają pewne wiadomości o charakterze chmur, w których
są obserwowane. Są one wywołane odbiciem, załamaniem
i ugięciem światła w chmurowych kropelkach wody lub
kryształkach lodu.
W chmurach piętra górnego zbudowanych z kryształków
lodowych, zwłaszcza w chmurach warstwowo - pierzastych,
powstają zjawiska, zwane halo. Tak nazywają się przede
wszystkim jasne pierścienie (kręgi) o promieniu 22
stopni kątowych (mały pierścień halo) lub 46° (duży
pierścień halo) o środkach, położonych w środku Słońca
lub Księżyca. Pierścienie te są słabo zabarwione w
kolorach tęczy (czerwony wewnątrz). Oprócz pierścieni,
które są podstawowymi postaciami zjawisk halo, są
obserwowane pozorne Słońca - słabo zabarwione jasne
plamy, położone na tym samym poziomie co Słońce i w
tej samej odległości kątowej od niego, co i pierścienie
(22 lub 46°). Wymienionym pierścieniom towarzyszą
niekiedy różne od nich łuki styczne. Występują również
pionowe słupy świetlne, przechodzące przez tarczę Słońca
lub Księżyca i obserwowane powyżej i poniżej tych ciał
niebieskich, oraz bezbarwny poziomy krąg przysłoneczny,
położony na tej samej wysokości kątowej co Słońce.
Wieńce
W znajdujących się przed tarczą Słońca lub Księżyca
cienkich chmurach, zbudowanych z drobnych, jednorocznych
kropelek wody (zazwyczaj są to chmury średnie kłębiaste)
obserwuje się wieńce. Wieńce te występują również
we mgle dookoła sztucznych źródeł światła.
Główną, a często jedyną, częścią wieńca jest
jasny pierścień o niewielkim promieniu, otaczający
bezpośrednio tarczę ciała niebieskiego (lub sztucznego
źródła światła). Pierścień ten ma zabarwienie
niebieskawe, a na zewnątrz czerwonawe. Nazywają go też
aureolą. Może on być otoczony jednym lub kilkoma
dodatkowymi, jasnymi pierścieniami o takim samym
zabarwieniu, nie stykającymi się bezpośrednio ani z
pierwszym z wymienionych kręgów, ani też ze sobą.
Promień wieńca bywa rzędu 1-5°. Jest on odwrotnie
proporcjonalny do średnicy kropelek w chmurze; dlatego
na podstawie jego rozmiarów można określać wielkość
kropelek, znajdujących się w chmurach.
Wieńce wywołane są ugięciem światła przez bardzo
drobne kropelki chmurowe, które tworzą jakby siatkę
dyfrakcyjną. Dookoła każdego punktu tarczy ciała
niebieskiego powstaje jedno lub kilka widm dyfrakcyjnych
mających kształt kręgów. Nakładają się one jedne
na drugie, przy czym barwy ich zlewają się, co daje w
wyniku odcień niebieskawy. Jedynie widma, wytworzone
przez punkty leżące na skrajach tarczy ciała
niebieskiego, tworzą po zewnętrznej stronie każdego
pierścienia otok o zabarwieniu czerwonawym.
Wieńce dookoła sztucznych źródeł światła o małych
rozmiarach (w porównaniu z rozmiarami tarcz ciał
niebieskich) mają bardziej bogate barwy tęczy. Zjawisko iryzacji chmur w istocie jest tego samego
pochodzenia co i wieńce.
Gloria
Gloria podobna
jest do wieńca, jednak powstaje nie dookoła Słońca
lub Księżyca, lecz dookoła punktu, położonego po
stronie przeciwnej względem tarczy ciała niebieskiego.
Zjawisko to występuje na chmurach, położonych na
wprost przed obserwatorem, albo niżej od niego, tj. w górach
lub przy obserwacjach z samolotu. Na te same chmury pada
cień obserwatora i wówczas wydaje się, że gloria
otacza cień jego głowy. Gloria powstaje wskutek ugięcia
się światła, uprzednio odbitego od kropelek chmur, tak
że powraca ono od chmur w tym samym kierunku, w jakim na
nie padało.
Uwaga. Jeśli chmura lub mgła są dość blisko
obserwatora, jego cień wydaje się bardzo duży; nazywa
się to wówczas zjawiskiem Brockena, niezależnie od
tego czy jest otoczony, czy też nie jest otoczony barwną
glorią.
Tęcza
Wszyscy znają efektowne zjawisko tęczy, Tęczę
obserwuje się na tle chmur, z których pada deszcz, jeżeli
chmury te są oświetlone przez Słońce, a więc są położone
naprzeciwko niego. Jest to jasny łuk o promieniu ok. 42°,
zabarwiony na kolory widma po zewnętrznej stronie -na
czerwono, po wewnętrznej - na fioletowo, a pomiędzy
nimi znajdują się pozostałe barwy widma. Łuk tęcz
stanowi część okręgu, którego środek leży na linii
prostej, łączącej środek tarczy słonecznej z okiem
obserwatora.(niekiedy występuje również tęcza księżycowa).
Gdy obserwator przesuwa się, wraz z nim przesuwa się również
widziana przez niego tęcza. Jeśli Słońce znajduje się
nisko nad horyzontem, łuk tęczy jest zbliżony do półokręgu,
natomiast gdy Słońce znajduje się wysoko nad
horyzontem, środek tęczy leży głęboko pod horyzontem
i ponad horyzontem widoczny jest jedynie nieduży, nisko
położony łuk. Przy wysokości Słońca wynoszącej 42
i więcej tęczy nie widać wcale. Z samolotu czasem można
widzieć tęczę w postaci prawie pełnego okręgu.
Oprócz łuku głównego często występuje słabszy łuk
wtórny o promieniu wynoszącym ok.50 o fioletowym
zabarwieniu po stronie zewnętrznej a niekiedy również
łuk trzeci i czwarty. Czasami można obserwować łuk wtórny
również wewnątrz łuku głównego. Natężenie światła,
szerokość i barwa tęczy wahają się w szerokim
przedziale w zależności od rozmiarów kropel.
Warunki, przy których obserwuje się typową tęczę (oświetlona
przez Słońce chmura z deszczem), mają przeważnie
miejsce w przypadku chmur kłębiastych deszczowych.
Dostatecznie duże krople, z których składają się te
chmury lub padający deszcz, konieczne są by mogła
powstać typowa tęcza. Lecz tęcza może czasami występować
na tle chmur i o drobnych kroplach, a nawet na tle mgły.
W takim przypadku jest ona szeroka, koloru prawie białego,
o słabo zabarwionych brzegach.
Tęczę obserwuje się również w bryzgach fal morskich,
a także wodospadów lub fontann.
Przyczyną powstawania tęczy jest załamanie promieni słonecznych
(względnie księżycowych) przy ich wejściu do kropli i
wyjściu z niej, odbiciem ich wewnątrz kropli oraz ugięciem
przez krople.
|
