Mit mutat a fénykép és mi a kristály geometriája
Amikor egy széles látószögű fénykép két ragyogó fényfoltot rögzít egy alacsony téli nap két oldalán – amelyeket halvány gyűrű köt össze, a tetején pedig a tiszta spektrumszínek fordított mosolya ül –, a hétköznapi képaláírások gyakran „három napként” emlegetik. Fizikailag azonban csak egyetlen fényforrás létezik. A cirrostratusban vagy a sarkvidéki gyémántporban sodródó millió hexagonális jégkristály apró üvegprizmaként működik.
Marcel Minnaert klasszikus művében, a Fény és szín a szabadban című könyvben és a modern sugárkövetési szimulációkban leírtak szerint a felső troposzférában lévő jégkristályok a hőmérséklettől és a túltelítettségtől függően főként két formát öltenek: lapos hexagonális lemezeket és megnyúlt hexagonális oszlopokat. A légellenállás a nagyobb, hulló lemezeket vízszintes helyzetbe rendezi, mint a lebegő leveleket (átmérőjük körülbelül 100–500 mikrométer), míg a 20 mikrométernél kisebb apró kristályok a Brown-mozgás és a mikroturbulencia miatt véletlenszerűen forognak.
-
60°-os prizmaék (22°-os udvar és mellékNapok)
A hexagonális kristály egyik oldallapján belépő, egy másik oldallapján kilépő fény hatékonyan 60 fokos éken halad át. A sárga–vörös fény minimális eltérülése jégben (törésmutató: 1,31) 21,8 fok. A véletlenszerű orientáció teljes kört rajzol ki; a vízszintes lemezek a Naptól balra és jobbra koncentrálják a fényt, mint mellékNapok (parhelia).
-
90°-os derékszögű lapok (cirkumzenitális és 46°-os ívek)
A vízszintes lemez felső alaplapján belépő, majd egy függőleges oldallapján kilépő sugarak 90 fokos prizmán haladnak át. Ez eredményezi a magasan fölöttünk látható cirkumzenitális ív rendkívül tiszta színeit – feltéve, hogy a napmagasság 32,3 fok alatt marad.
Sugármenet: 60°-os hexagonális jéglemez
Hőinverziók, délibábok és a zöld villanás
A levegő sűrűsége csökken a hőmérséklet emelkedésével, és ez a levegő törésmutatóját századnyi százalékokkal változtatja meg. A horizont közelében, hosszú, súrolópályás úton ezek az apró gradiensek több tíz kilométeren keresztül hajlítják meg a fénysugarakat.
A napsütötte aszfalton keletkező alsó délibáknál a sugarak felfelé görbülnek, így az égbolt fénye csillogó víznek látszik az úttesten. Ezzel szemben, ha meleg levegő fagyos sarkvidéki vízen vagy tavaszi Nagy-tavak felett húzódik el, a meredek hőinverzió a sugarakat lefelé hajlítja, a Föld görbületével egyező vagy annál nagyobb mértékben. Amikor több váltakozó meleg és hideg csatorna halmozódik egymás fölött, egyetlen hajótest vagy szigetsziklafal felváltva összenyomódik, fejjel lefelé fordul és megnyúlik, és így jön létre a Fata Morgana, amely évszázadok óta magyarázza a fantomszigetek térképeit és a „lebegő hajó” fényképeit.
Napnyugtakor, akadálytalan tengeri horizont fölött a légköri diszperzió a Nap zöld/smaragdzöld felső peremét kissé magasabbra tolja a vörös peremnél, miközben a Rayleigh-szórás eltünteti az ibolya hullámhosszakat. Egy csatornázó inverzió egy-két másodpercre felnagyítja ezt a felső peremet, és így jön létre a jól kivehető zöld villanás.
A légköri optikai jelenségek diagnosztikai összehasonlítása
A Nap helyzetét, a látószöget és a szögsugarat használja, hogy terepen pontosan besorolhassa az optikai fotókat.
| Jelenség | Szükséges közeg | Látószög iránya | Szögsugár / Napi határ | Fő vizuális jel |
|---|---|---|---|---|
| 22°-os udvar | Véletlenszerűen orientált hexagonális jég | A Nap vagy a Hold felé | 22° sugár; bármely napmagasságnál | Sötétebb égbolt a gyűrűn belül (Alexander-féle árnyékzóna); vörös belső szegély |
| Körvízszintes ív | Vízszintesen rendeződött jéglemezek | A magas Nap alatt | 46° a Nap alatt; Nap > 57,8° magasan | A horizonttal párhuzamos; magas szélességeken télen lehetetlen |
| Cirkumzenitális ív | Vízszintesen rendeződött jéglemezek | Magasan fölöttünk, a Nap felé | A zenit közelében; Nap < 32,3° magasan | Fordított szivárványmosoly; a Nap felé néző külső vörös szegély |
| Napglória | Egyenletes folyékony felhőcseppek (10–25 µm) | Ellennapi pont (a Nap a megfigyelő mögött) | 1° és 5° közötti koncentrikus gyűrűk | Mindig a repülőgép árnyékán vagy a megfigyelő fejének árnyékán központosul |
| Felhőirizálás | Frissen kicsapódott, egyenletes cseppek | A Naptól körülbelül 15°–30° körzetében | Szabálytalan pasztell foltok | Gyöngyházfényű sávok, amelyek lencse alakú vagy sipkás felhők körvonalát követik |