Odraz a lom v atmosféře Země Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802–4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Atmosférická refrakce Zemská atmosféra je nehomogenní (s rostoucí výškou klesá hustota a tlak vzduchu, mění se také teplota a vlhkost). Obrázek znázorňuje světelný paprsek procházející ovzduším shora dolů. Paprsek postupuje do stále hustších vrstev vzduchu a láme se ke kolmici. Proto máš dojem, že se např. hvězda nachází v přímém směru dopadajícího paprsku (na obrázku zakresleno tečkovanou čarou). Ve skutečnosti je ale o refrakční úhel níže. Tomuto jevu se říká astronomická refrakce. Lom světla v atmosféře také způsobuje, že zapadající Slunce nemá kulový, ale eliptický tvar. Jeho vodorovný rozměr 32´ je větší než svislý 26´.

Zrcadlení (Fata morgana) Příčinou zrcadlení je vzduch o různých teplotách u zemského povrchu. Světelný paprsek procházející tímto vzduchem se různě láme. Světlo dopadající šikmo na rozhraní horkého a studeného vzduchu se může na tomto rozhraní také odrážet. Složitá zrcadlení v atmosféře objevující se v oblasti Messinské úžiny (úžina mezi Itálií a Sicílií), dostala před staletími název Fata Morgana. Morgana, nevlastní sestra krále Artuše, byla podle keltské legendy víla. Svou sílu ukazovala vyvoláváním přeludů − přetvářením kolmých útesů a domů na protějším břehu do podivuhodných hradů, podobně jako věž v oblacích.

Spodní zrcadlení Spodní zrcadlení vzniká, jestliže je přízemní vrstva atmosféry silně zahřátá  rozpálená asfaltová silnice, prohřátý písek… Paprsek přicházející z oblohy je prohnut směrem dolů. Zobrazení této části oblohy vytváří iluzi vodní plochy, v níž se převráceně zrcadlí předměty.

Spodní zrcadlení Tento úkaz můžeš pozorovat v horkých pouštích  viz animace. U nás můžeš spodní zrcadlení pozorovat nad rozpálenými asfaltovými plochami. V letních slunných dnech lze někdy vidět na silnici „kaluž vody“, kterou nikdy nelze dostihnout. Jedná se o zobrazení části oblohy.

Demonstrační experiment 1 – spodní zrcadlení Nad plechem je napodobena atmosféra Země, kdy hustota vzduchu s výškou roste. Foukání studeného vzduchu na rozehřátý plech má za následek uklidnění neklidného teplého vzduchu nad plechem a vytvoření tenkých stejnorodých vrstev vzduchu, na kterých dochází k lomu světelného paprsku. Návod na demonstrační experiment

Svrchní zrcadlení Svrchní zrcadlení můžeš pozorovat, je-li naopak spodní vrstva vzduchu chladnější  nad studeným mořem, ledovou plání. V tomto případě může úhel dopadu nabýt kritické hodnoty pro totální odraz  bod C na obrázku. Paprsek se následně ohne zpět k zemskému povrchu. Pozorovatel vnímá převrácený objekt A ve směru tečny k paprsku 1, jenž se nalézá v místě A´.

Svrchní zrcadlení Svrchní zrcadlení můžeš pozorovat především v polárních oblastech, ale někdy také v oblastech suchých tropických pásů (pouště). Jev svrchního zrcadlení může být kombinován se spodním zrcadlením. To znamená, že obraz vzdálených objektů vidíš nepřevrácený a těsně při obzoru. Je znovu převrácený do přirozené polohy.

Demonstrační experiment 2 – svrchní zrcadlení Návod na demonstrační experiment V akváriu je napodobena atmosféra Země, kdy hustota vzduchu s výškou klesá tak, že je možné pozorovat svrchní zrcadlení. Přes akvárium pozorujeme dvě lodičky. Vzpřímenou loďku vnímáme pomocí paprsků, jejichž trajektorie se příliš nezakřivují. Vrchní loďka je způsobena světelnými paprsky, které jsou zakřivené tak, že loďku vnímáme zrcadlově převrácenou.

Zvednutí obzoru Běžně, kdy hustota vzduchu s výškou klesá, se světelné paprsky procházející šikmo ovzduším zakřivují v důsledku lomu. Paprsky pak pronikají i za obzor, a dochází tak k jeho zdánlivému zvednutí. Pozorovatel vnímá objekt A ve směru tečny k paprsku, jenž od tohoto objektu přichází do jeho oka. Vidí daný objekt posunutý poněkud vzhůru do bodu A´. Tento jev je tím výraznější, čím rychleji klesá hustota vzduchu s výškou.

Literatura BEDNÁŘ, J.: Meteorologie: Úvod do studia dějů v zemské atmosféře. Praha : Portál, 2003. ISBN: 80-7178-653-5. HOSNEDL, J.: Optické jevy v atmosféře. Plzeň : Západočeská univerzita, 2001. ISBN: 80-7082-817-X. PŘÍHODA, P.: Optické úkazy v ovzduší. Praha : Hvězdárna a planetárium hl. m. Prahy, 1999. ISBN: 80-86017-15-X. ŠTOLL, I.; PTÁČEK, P.: Podivuhodné přírodní úkazy. Havlíčkův Brod : Fragment, 1998. ISBN: 80-253-0008-0. VOLLMER, M.; GREENLER, R.: Halo and Mirage Demonstrations in Atmospheric Optics. Applied Optics, 2003, vol. 42, no. 3, p. 394-398. Obrazový materiál: © autor: Anna Peroutová Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802–4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.