Tak a je to tu – první optický článek z dílny AMS. Protože je to první hozená vlaštovka pravidelně vydávaných článků, sešla se i starší, ale zajímavá pozorování. Smělým plánem je vydat jeden článek týkající se různých optických záležitostí v atmosféře (a občas nejen v ní) jednou za měsíc či dva, podle toho, co se sejde. Tentokrát tedy začínáme rokem 2014 a končíme květnem 2015. Příští články už se budou týkat „aktuálního“ dění. Doufáme, že zapadne do portfolia pozorování a že se bude na tomto poli i nadále dařit.
Matěj Grék
Téměř každý alespoň jednou v životě viděl duhu. Je to jev vcelku běžný, stejně je však potřeba, aby se setkalo pár příhodných podmínek pro to, aby byla duha pozorovatelná.
Duha se řadí mezi jevy vznikající lomem a odrazem světla ve vodních kapkách. Pro to, aby byla duha viditelná, je třeba, aby bylo Slunce (nebo Měsíc) za zády a kužel světla svítil do anti-solárního bodu (bod protislunce). Výška Slunce nebo Měsíce musí být menší než 42° nad horizontem, jinak se duhový oblouk promítá pod horizont a lze jej spatřit pouze z výšky, jako je tomu např. z letadla. Na internetu existují výjimečné fotografie, kde lze duhový oblouk vidět celý. To znamená, že poklad bohužel nenajdeme.
Při setkání výše popsaných podmínek tak můžeme spatřit duhu prvního a druhého řádu – primární a sekundární duhu podle počtu odrazů ve vodní kapce. Na obrázku č. 1 můžeme vidět i nultý řád. V tomto případě nedochází k vnitřnímu odrazu ve vodní kapce a lze pozorovat jev zvaný zero-order glow, který lze volně přeložit jako záři nultého řádu. Ten se projevuje září kolem Slunce, která je při jeho západu výrazně načervenalá.
Tím to však ani zdaleka nekončí. Ve skutečnosti existuje řádů celkem šest (reálně pozorovatelných; v laboratorních podmínkách jich existuje mnohem více), přičemž se s každým řádem snižuje jasnost duhy vlivem několikanásobných odrazů ve vodní kapce. Terciární duha (neboli duha třetího řádu) dosahuje pouze 24 % jasnosti duhy primární. Takovouto duhu je těžko spatřit, a to hlavně kvůli tomu, že se nachází v oblasti kolem Slunce (která je přezářená září nultého řádu), nikoliv v oblasti anti-solárního bodu jako tomu je u duhy primární a sekundární. Hned vedle duhy terciární se nachází duha čtvrtého řádu – ta by se tedy správně měla nazývat duhou kvartární, tento název se však prozatím neuchytil, neboť je pozorování zatím málo, a to zhruba do deseti. Duhy pátého a šestého řádu (duhy kvintární a sextární) se poté nacházejí opět u anti-solárního bodu. Duhu pátého řádu lze spatřit v oblasti Alexandrova tmavého pásu (oblast mezi sekundární a primární duhou), který je tmavší, a to díky tomu, že se světlo odražené ve vodních kapkách z této oblasti nedostává do oka pozorovatele. Duha šestého řádu se nachází pod duhou primární, ta je už velmi obtížně pozorovatelná, neboť je tato oblast přezářená světlem pod duhou primární, popř. jejími podružnými oblouky vznikajícími interferencí světla jakožto vlny (konstruktivní a destruktivní interference – světlá a tmavá fáze). Duha pátého řádu byla pozorována pouze jednou, a to v Novém Mexiku, USA.
Nyní se dostáváme k mému vlastnímu pozorování duhy třetího a čtvrtého řádu. Pozorování proběhlo 18. Srpna 2014 kolem 16:25 UTC (18:25 SELČ). V tento den přecházela přes Ostravu výrazná přeháňka, po jejímž přechodu vysvitlo Slunce, které mělo v době výšku 16°. V oblasti anti-solárního bodu se tak objevila primární i sekundární duha (viz obr. č. 2). Vzhledem k tomu, že stále výrazně pršelo, jsem tak začal snímat oblast kolem Slunce. Následující fotografie budou z vlastního pozorování duhy třetího a čtvrtého řádu, kterou jsem na vlastní oči neviděl. Většina fotografií je těžce upravena k vyniknutí duhy. První fotka je přímo z fotoaparátu, která nebyla nijak upravována. Duhu třetího a čtvrtého řádu potvrdili Les Cowley (vysloužilý fyzik a expert na atmosférickou optiku; viz atoptics.co.uk) a Michael Großmann (německý expert na atmosférickou optiku a duhy vyšších řádů).
Na tuto fotografii byla aplikována pouze neostrá maska v programu Adobe Photoshop. V ten moment stále nebylo jisté, zda se opravdu jedná o duhu třetího řádu, nebo zda jde pouze o artefakt. Ten byl však zavržen, neboť se s měnícím se ohniskem objektivu neměnil
Tyto úpravy provedl Michael Großmann. Zde již lze celkem zřetelně vidět duhu třetího a čtvrtého řádu, nacházející se v celkem velké vzdálenosti od Slunce.
Po pozorování jsem byl kontaktován Zbyňkem Černochem, který daný den také fotil v oblasti Slunce a duhu třetího a čtvrtého řádu pozoroval také. Tímto se tedy společně se Zbyňkem dělíme o prvenství pozorování těchto řádů duhy, jako první v České republice.
Použité zdroje
Rainbows. Atmospheric Optics [online]. 1998 [cit. 2015-06-30]. Dostupné z: http://www.atoptics.co.uk/bows.htm
Terciární, kvartární. Naše řeč [online]. 2011 [cit. 2015-06-30]. Dostupné z: http://nase-rec.ujc.cas.cz/archiv.php?art=649
Rainbows. Causes of Color [online]. 2015 [cit. 2015-06-30]. Dostupné z: http://www.webexhibits.org/causesofcolor/13.html
Zbyněk Černoch
Pozorování 1. 2. 2015
Tohoto večera se nasouvala vysoká oblačnost teplé fronty od jihu a přátelé psali, jak jim krásně svítí halo okolo Měsíce. Ač jsem koukal jak jsem koukal, kolem Měsíce nic nebylo nebo se na dlouhou expozici objevilo velmi slabé halo. Už jsem přestával věřit, že něco spatřím a tak jsem ještě po delší době nakoukl ven a byl vidět sílící horní dotykový oblouk. Nemeškal jsem a šel ven. Halo postupně sílilo, objevil se dolní dotykový oblouk a postupně se oba oblouky spojily v překrásné opsané halo. Doufal jsem i v další jevy a tyto se objevily na fotkách po zvýraznění. Byly tam oba infralaterální oblouky a velmi slaboučká část parhelického kruhu.
Pozorování 21. 2. 2015
V teplém sektoru před studenou frontou postupovaly poslední zbytky vysoké oblačnosti k severovýchodu a na nich se vytvořilo nejprve pěkné 22° halo, výrazná obě parhelia a parhelický kruh viditelný pouze v oblasti slunce. O něco později jsem si všimnul, že je velmi slaboučký cirkumzenitální oblouk, a zdálo se, že tam je ještě něco, ale okem velmi špatně pozorovatelné. Po příchodu domu jsem ihned kouknul na fotky a zvýraznil jsem je. To něco neurčitého bylo mé první letošní 46 ° halo.
Pozorování 22. 2. 2015
V průběhu noci došlo ke zvlnění studené fronty a následující den byla nad českem fronta teplá. Nejprve nic nenaznačovalo, že se bude jednat o jeden z mých nejlepších dnů. Na obloze převládala střední oblačnost skrze kterou občas prosvitlo slunce. Postupně se střední oblačnost odsouvala a kolem slunce se na vysoké oblačnosti začaly objevovat slabší halové jevy. Nejprve slabší 22 halo obě parhelia, horní dotykový oblouk a nad ními nepatrný cirkumzenitální oblouk se supralaterálním obloukem. Jas hal vzrůstal a přidal se parryho oblouk. Byl vidět nepatrný parhelický kruh a já si říkal, že toho více nebude, tak jsem asi půl hodiny nedával pozor a pracoval jsem. Když jsem konečně šel zkontrolovat, co všechno září, zaujala mě oblast na opačné straně Slunce. Byla tam jakási skvrna a zdálo se, že z ní něco vybíhá. Neprve jsem si myslel, že to je 120 parhelium, ale po kontrole pozice vůči Slunci, byla ona skvrna přesně naproti. Po dvou minutách byla pryč. Šel jsem k autu a nad obzorem byl patrný infralaterální oblouk. Když jsem přijel domů, poslal jsem fotky Matěji Grékovi, který onu skvrnu identifikoval jako protislunce a navíc s Trickerovými oblouky, navíc hned vedle protislunce byla modrá skvrna. O pár minut později se objevilo slabší 120 parhelium. Když jsem přijel domů, halové jevy již slábly. Parádní halový den :).
Pozorování 25. 3. 2015
Tohoto dne jsem byl na cestě do Francie. Nocoval jsem kousek od Pockingu v Bavorsku. Jel jsem s bratrem, ale ten měl pro mě naštěstí ještě pracovní povinosti na jedné stavbě a právě díky tomuto zdržení jsem měl možnost nafotit další překrásný halo komplex. Na teplé frontě v rámci frontální vlny se již krátce po východu objevila obě parhelia a poměrně rychle byly vidět i další jevy. U Passau již zářilo na obloze 22 halo, obě parhelia, horní dotykový oblouk, cirkumzenitální oblouk a velmi dobře viditelný supralaterální oblouk. Nebyl moc čas k focení a tak se jelo dále směr západ. Bratr se musel zastavit na stavbě v Regensburgu a já měl dostatek času. V tu dobu nebylo patrné žádné halo. Šel jsem na procházku. Kochal se výhledy do krajiny. Po nějaké době jsem si všimnul, že opět začalo halovat, ale šlo o velmi slaboučký horní dotykový oblouk. Pomalu jsem se vrátil na stavbu a začal jsem zjišťovat jak dlouho se zdržíme. Na obloze již byl horní dotykový oblouk zřetelný a začal výrazně zjasňovat. Velmi rychle se přidaly další jevy, tak jsem ze stavby pozoroval, oba dotykové oblouky, obě parhelia, 22 halo, oba infralaterální oblouky a parhelický kruh. To už jsem nasedal a pokračovalo se v cestě. Naštěstí bratr musel natankovat a já toho využil. Slunce již bylo dostatečně vysoko, a tak se ukázalo cs halo a k mému velkému překvapení i wegenerův oblouk. Celý halový komplex úžasně zářil a já musel pokračovat v cestě do Francie. Tlačil nás čas. Když jsem dojel domů, tak jsem k mému překvapení našel na několika fotkách 46 halo.
Pozorování 18. 6. 2015
V dopoledních hodinách přecházela srážkově nevýznamná oblačnost okluzní fronty přes Moravu a nad ní byla vrstva zajímavých cirrů. Kolem poledne se konečně oblačnost nižších a středních pater odsunula a na vysoké oblačnosti se postupně vytvořilo pěkně cs halo se slaboučkým parhelickým kruhem a pod halem byl velmi slabě vidět jakýsi oblouk. Po zvýraznění se objevil cirkumhorizontální oblouk a pravý infralaterální oblouk.
Pozorování 18. 8. 2014
Po té, co se na stránkách http://www.atoptics.co.uk/ objevilo pozorování duhy třetího a čtvrtého řádu, jsem se rozhodl, že se je pokusím nalovit. Čekal jsem na vhodnou příležitost a ta nastala právě tento den. Od JZ se ke mně přibližoval neaktivní cumulonibus, ale bylo zřejmé, že mě těsně mine. Rozhodl jsem se udělat jen několik fotek na památku jako dokumentaci a litoval, že nezačalo pršet, abych si mohl vyfotit duhu 3. a 4. řádu. O něco později procházela přímo přes Větřkovice další přeháňka a tentokrát slunce svítilo přímo skrze srážky. Nafotil jsem spoustu fotek a těšil se, až si je doma zvýrazním a zjistím, že ony duhy mám. Prohlížel a zvýrazňoval jsem všechny fotky doufajíce, že narazím na nějaký fragment, ale nikde nic. Až na samotný závěr, jsem si vzpoměl na první Cb, který mě těsně minul a zvýraznil jsem těch několik fotek co jsem si udělal. Jaké bylo mé překvapení, když se na fotkách po zvýraznění objevila duha 3. a 4. řádu. Okamžitě jsem psal Matěji Grekoví, aby mé pozorování potvrdil. Tohoto dne jsem rovněž napozoroval 3 x dvojitou duhu při různých výškách slunce.
Pozorování 24. 8. 2014
O pár dnů později nastala další příležitost k nafocení duhy 3. a 4. řádu. Od západu postupovaly slabší přeháňky, kdy oblačnost byla jen v rámci těchto přeháněk a nic neclonilo slunci k prozáření deště. Tentokráte byla duha 3. řádu velmi dobře pozorovatelná pouhým okem a 4. řád se ukázal po zvýraznění. Rovněž byla velmi pěkná primární i sekundární duha .
J. Drahokoupil, D. Müllerová, L. Ronge
V našich končinách nejsou setkání s „diamantovým prachem“ přliš častá. Snímky „severských kvalit“ si lze prohlédnout v dříve publikovaném článku z návštěvy Pece pod Sněžkou, kam se vydala trojice našich pozorovatelů lyžovat. Nejzajímavějším jevem byl Moilanenův oblouk a halové sloupy, více však…
… na odkazu Halové radovánky nejen na ‚diamantech‘ 24. 1. 2015
Sumie-dh
31. 5. 2015 – Praha-Vysočany
Tlaková níže Jürgen přinesla teplou frontu, pred níž se vytvořil pás vysoké oblačnosti. K našemu štěstí je tato oblačnost zachycena i na snímcích CALIPSO lidaru, který přechází přes střední Evropu každý den okolo 12:00 UTC – data z 31.5.
 |
Synoptická situace @ Institut für Meteorologie der FU Berlin |
 |
Pokrytí vysokou oblačností v čase 11:15 UTC nad Prahou (křížek) @ CHMI a EUMETSAT |
 |
Pokrytí vysokou oblačností na animaci v rozpětí 11:00 – 12:00 UTC nad Prahou (křížek) @ CHMI a EUMETSAT |
Víkendový čas, kdy je možno v otevřeném prostoru hledat vzácnější obloučky, byl tedy ideální dobou na lov cirkumhorizontálního oblouku – jevu, který se zcela neprakticky vyskytuje v poledních hodinách, kdy je průměrný IT tvor zalezlý v kanceláři. Tento oblouk lze pozorovat teprve od 58 stupňů sluneční elevace. Protože tato hodnota závisí na zeměpisné šířce [2], v České republice tedy na tuto hodnotu nepřipadá mnoho dní – konkrétně v rozmezí od 12. května do 1. srpna [5] Circumhorizontální oblouk byl tedy 31.5. pozorovatelný od 11:10 do 14:10 SELČ [7]. V půběhu dopoledne byly vidět slaboučké fragmenty nehodné fotografického záznamu. Neboť jsem opět řešila softwarovou nesmrtelnost brouka, sledovala jsem situaci jen po očku. Az 13:15 bylo započato pozorování, které přineslo jasnější exemplář CHO. Konec celého eventu zakončil přechod Slunce pod 58 stupňů.
Kromě vzácnějšího CHO nebylo pozorováno nic neobvyklého, klasické 22 halo, circumscribed halo tvořené propojeným horním a dolní dotykovým obloukem a část parhelického kruhu. Nic víc následná patnáctiframová skládačka neukázala.
Semínko pochybnosti nad určením oblouku mi do hlavy zasel jistý zahraniční pozorovatel z ##optics IRC kanalu na Freenode, který přišel s pádnou myšlenkou, zda-li se v tento čas nejedná spíše o infralaterální oblouk, který lze s cirkumhorizontálním zaměnit. Zatímco circumhorizontální oblouk vzniká na destičkách [3], infralaterální vzniká na sloupcích stejně jako pozorované HDO, DDO a 22 halo, pořád je tu parhelický kruh, který je obvykle ve zdrojích úváděný jako produkt odrazu na vnější nebo vnitřní straně pláště hexagonální destičky. Parhelický kruh ovšem vzniká na více typech krystalů [1 ; 6]. Náš oblouk byl navíc spíše horizontálního charakteru, nikoliv zakřivený jako infralaterární oblouk. Faktem zůstává, že se zde skutečně nejspíš jednalo průsečík ILO s CHO a 46 halem, které ale nebyly u tohoto pozorování dostatečně výrazné nato, aby se projevily na samotném pozorování či skládačce. Thank you, Vostok ;]
Více prozradí přehled možností na následujícím obrázku z fisheye simulace HaloSim…
…kde je elevace Slunce 61.66 stupňů v čase 13:15 SELČ, použito je 256 barev a 30000 Mrays. Hires k dispozici v odkazu.
Zleva:
1) 40% sloupků, 25% náhodná orientace krystalů, 35% destiček
2) 50% náhodná orientace krystalů, 50% destiček
3) 50% náhodná orientace krystalů, 50% destiček
4) 5% sloupků, 25% náhodná orientace krystalů, 70% destiček, zde se simulace nejvíce přibližuje pozorovanému displayi, kde chybí Wegenerův oblouk, 120 parhelia a 46 halo, které jsou v simulaci jemně naznačeny
Inu, u halových jevů si občas nemůže být jeden jistý na co se dívá a je nutno tyto možnosti prověřovat.
Zdroje
[1] Parhelický kruh a jeho formace http://www.atoptics.co.uk/halo/pcpaths.htm
[2] Počet dní s možností pozorování cirkumhorizontálního oblouku v závislosti na zeměpisné šířce http://www.atoptics.co.uk/halo/chafreq.htm
[3] Cirkumhorizontální oblouk a jeho formace http://www.atoptics.co.uk/halo/chaform.htm
[4] CALIPSO lidar http://www-calipso.larc.nasa.gov
[5] Online simulátor halových jevů http://ukazy.astro.cz/halo-vyska-slunce.php
[6] Atmospheric Halos – Walter Tape 1994
[7] Výpočet elevace Slunce http://www.nrel.gov/midc/solpos/solpos.html
