Re: Dotaz - šíření světla atmosfét ou

[Jan Hollan <jhollan@amper....muni.cz>]

> Překládáme v současnosti knihu o fotografování a narazil jsem tam na
> příliš vágně vysvětlený problém barvy oblohy při různém postavení
> slunce... Chtěl bych to nahradit nějakou rozumnější formulací a proto
> bych si chtěl ujasnit několik věcí:

> - při průběhu světla atmosférou se kratší vlnové délky více odrážejí,
> rozptylují (vlastní atmosféra, nečistoty...), zatímco delší vlnové délky
> jsou schopny lépe touto vrstvou proniknout. Proto při průchodu
> nejtlustší vrstvou atmosféry (západ a východ slunce)dochází k barevnému
> posunu směrem k delším vlnovým délkám - k červené.

> - čím více je v ovzduší nečistot, vodní páry..., tím více se všechny
> složky odrážejí a absorbují (klesá význam vlnové délky) a výsledkem je
> např. bílé světlo za mlhy apod.

> - čím méně je v atmosféře nečistot a čím je její vrstva slabší
> (vysokohorské podmínky), tím menší část spektra, pouze část o
> nejkratších vlnových délkách, se rozptyluje a proto je obloha modrá až
> tmavě modrá.

> Jsou tyto moje názory v pořádku?

Je to tak.

Jen je lepší mluvit o aerosolu (tedy souboru částic, které nejsou plynné,
a jsou rozptýleny v plynném prostředí). Jsou-li to třeba krystaly soli
(vlhké) nad mořem, těžko říci, jde-li o nečistotu. Tím spíše, jde-li o
vodní kapičky či ledové krystalky. Nějaké aerosoly přírodní ovzduší vždy
obsahuje.

Vodní pára sama nevadí, to je plyn, jen při vyšší vlhkosti vzduchu mohou
nabobtnat částice jinak dosti suchého aerosolu, založené na
hygroskopických na krystalcích síranů, kuchyňské soli apod. Při vlhkosti
ke sto procentům z vodní páry vzniká přímo vodní aerosol (pravda, uvnitř
každé částice je tzv. kondenzační jádro, řekněme zrníčko či krystalek,
stačí ale myslím i nějaký menší ion).

Samotné plyny v čisté atmosféře světlo rozptylují úměrně čtvrté mocnině
frekvence, tj. např. modrou až fialovou o vln. délce 430 nm rozptylují
pětkrát více než vlnovou délku 645 nm (daleká červená). Působí to náhodné
shluky jejich molekul, nazývá se to Rayleighův rozptyl.

Drobné pevné či kapalné částice (všechny kromě mlhy a mraků) rozptylují
úměrně první mocnině frekvence. Teprve zkondenzovaná voda, aerosol s
částicemi výrazně většími než je vlnová délka světla, rozptyluje zcela
šedě, nezávisle na frekvenci (až na barevné jevy, jako je koróna či světlo
lámající se v ledových krystalcích). Hovoří se o Mieově rozptylu.

U hodně průzračného vzduchu je polovina rozptylu dána plyny, polovina
částicemi aerosolu (na horách může být podíl částic i dvakrát menší než
podíl plynu). U kalnějšího vzduchu, jako je dnes (na rozdíl od toho v
pondělí či úterý), je vliv aerosolu až dvojnásobek vlivu plynného. To vše
bráno na ,,jednu cestu ovzduším``, např. rovnou dolů.

Nějaké povídání o rozptylu, přesněji o zeslabení přímého světla průchodem
ovzduším, je v naší zprávě o nočním prostředí (v kapitole Zdeňka
Mikuláška), http://amper.ped.muni.cz/noc (soubor zprava_noc.pdf). Doc.
Mikulášek je též autorem dobrého obratu, že Slunce je ovzduším
odmodralé (či před západem v kalném vzduchu i odzeleněné). Ve skutečnosti
je zapadající Slunce ovlivněno i pohlcováním světla kyslíkem a vodní
párou, dohromady z něj vykousnou hlavně vlnové délky kolem 580 nm.

Jinak, běžně se říká i částicím ,,aerosoly``, přesně je ale aerosol právě
ta disperze částic v plynu, jde tedy spíše o ,,částice aerosolu``.

j hollan
hvězdárna v brně