NAP-DÉLIBÁBOK, ZÖLD SUGÁR, AVAGY AZ INVERZIÓ SZÉPSÉGEI
Napkelte, napnyugta (ritkább esetben holdkelte - nyugta) alkalmával számos látványos jelenséget tapasztalhatunk. Ezek egy része a látóhatár közelében lévő inverziós légréteg hatására születik meg. E jelenségek okait és kialakulásuk körülményeit mutatja be az írás.
Az inverzió
A füst remekül jelzi az inverzió jelenlétét (kép: http://www.warren-wilson.edu)
Mi is az az inverzió? Nyugodt állapotában a légkörünk alsó (általunk lakott) részének hőmérséklete a felszíntől a felhőkig fokozatosan csökken. Ez természetesen egy idealizált helyzet, hisz a frontok, a szelek, a besugárzás, a felszín színe, a felszín aktuális hőmérséklete mind-mind kitéríthetik a fokozatosságból a hőmérsékleti görbét. Bizonyos időjárási körülmények közt a hőmérsékleti görbén hirtelen váltások, ugrások alakulhatnak ki, ahol igen kis magassági változás nagy hőmérsékleti eltéréssel jár, megfordul a hőmérsékleti görbe iránya, hűlés helyett melegedés veszi át a szerepet - de csak egy légrétegben.
Ezt az eltérő irányú görbeszakaszt nevezzük inverziós rétegnek. Gyakorlatban ez legtöbb esetben egy zárt felhőréteg, ami alá beszorult a hideg levegő, ilyen völgyekben, medencékben fordul elő hazánkban, nem ritkán az egész Kárpát-medencét kitölti az ún. hidegpárna, vagyis a ködfelhőzet alá zárt, a napsütés hiányában felmelegedni képtelen légréteg s csak a legmagasabb hegyeink nyúlnak föléje.
Elvonatkoztatva a magyar viszonyoktól általánosságban az inverzió kialakulásához nyugalomba jutó légréteg szükséges, ez szélcsendben a tenger felszíne felett, vagy alföldeken, sivatagokban leggyakoribb. Természetesen minden egyes helyszín, a saját egyedi felszíne miatt eltérő lehetőségeket tartogat. Egy partközeli hideg vagy meleg tengeráramlat földrajzi elhelyezkedésétől függően igen gyakran hozhat létre ideális körülményeket az inverzió egyes fajtáinak kialakulásához, vannak bolygónkon kitüntetett területek, ahol ez sokkal sűrűbben lehetséges.
Mila Zinkova Kalifornia partjain élő fotós rengeteg hasonló képet készített már, köszönhetően a hideg Kalifornia-áramlatnak.
A kontinensek keleti partvidékére a meleg, a nyugati partvidékére a hideg áramlatok a jellemzőek általánosságban, az északi félteke mérsékelt övében ettől egyes területek eltérnek, helyi viszonyok okán.
Pirossal a meleg, kékkel a hideg tengeráramlatok láthatóak a térképen
A későbbiek során az egyes Nap-délibáb illetve zöld sugár típusok részletezésénél érhetővé válik ennek a jelentősége. Ha valaki arra szeretné fordítani a szabadságát, hogy ilyen jelenségekre vadászik, akkor olyan helyet keressen fel, ahol az óceáni áramlatok a partok közelében húzódnak!
Mivel az inverziós réteg a felszín, vagyis relatíve a láthatár közelében látszódik, így a napkelte vagy a napnyugta ideje az, amikor legjobban megfigyelhetjük a jelenségeit. Ehhez természetesen az kell, hogy mi magunk tiszta égbolt alatt legyünk. A hajnali égbolt levegője sokkal nyugodtabb, mint az alkonyi, hiszen hajnalban az éjszaka sötétje idején besugárzás hiányában nincsenek konvektív áramlatok benne (ez alól is van kivétel, pl. ipari létesítmények, városok hőszigetei). Ha a célunk, hogy minél gyakrabban lássunk ilyen jelenségeket, akkor korán kell kelni, s a napkeltét figyelni, mert ilyenkor a kevéssé ideális helyszínek is megörvendeztethetik az észlelőt valamely jelenséggel.
Az aszfaltúton és a sivatag homokján hasonló délibáb alakul ki. Mindkét esetben a forró felület tükörként viselkedik, ennek eredményeként a tárgyak is tükröződnek benne.
Nappal, erős napfényben is kialakulhat délibáb, ám ekkor a távoli tereptárgyak, felszíni formák torzulnak el. A leggyakoribb, mindenki által ismert formája az aszfaltozott utak felszínén megjelenő "tócsák" képe - az aszfalt feketesége miatt sokkal gyorsabban melegedik, mint a környezete, így egészen közel hozzá kialakul egy kis inverziós légréteg, ilyet a világon bárhol láthatunk. Kevesebb ember által látott délibáb lehet a "klasszikus hortobágyi" délibáb, amikor egy távoli falu tornyai jelennek meg a horizonton, ez csak síkvidéken, illetve tengeren fordulhat elő. Ha olyan helyen vagyunk, ahol nappal ilyen délibábot észlelünk, érdemes a napkelte, napnyugta idejét is megfigyeléssel tölteni!
Az idealizált hortobágyi délibáb egy régi képeslapon, a délibáb képe nem valódi fotó, csak propagandacéllal rámontírozták a képre.Fotó: profila.hu
Az igazi fotón sem érdektelen a látvány: a távolban lebegő erdősáv a délibáb. Ha egy falu felé nézünk, annak épületei ugyanígy lebegni látszanak.Fotó: http://www.panoramio.com/photo/23637154
***
A légkör, mint prizma
Festmény a légkör prizmahatásáról, a kép nem csak szép, hanem szemléletes is: a színek csíkvastagsága megfelel annak, ahogy a prizmahatás nyomán felbomlik a lemenő nap fénye. Kép: http://rayandaarts.com
Légkörünk, mint minden "közeg" befolyásolja a fény terjedését. Vákuumban a fény egyenes vonalban terjed, azonban ha a légkörbe jut a fény, akkor a légkörünk sűrűsége eltéríti az egyenestől az irányát. Nagy távolság esetén ez a kis mértékű eltérés látványos jelenségeket hozhat létre! A jelenség a formák, speciális esetekben pedig a színek látványát is befolyásolja.
A klasszikus üvegprizma óta tudjuk, hogy a napfény, a fehér fény a spektrum színeire bontható. A fehér fény úgy "készül", hogy napunk különböző energiával, hullámhosszakkal bíró fotonokat bocsát ki elektromágneses sugárzásként - a látható fény ezek egyik, számunkra fontos tartományából áll. Az ibolyától a mélyvörösig kb. 400 (ibolya) és 700 (mélyvörös) nanométer közti hullámhossztartomány az, amit az emberi szem érzékelni képes. (A kígyók "látnak" infravörösben, a méhek ultraibolyában is érzékelik környezetüket.)
A látható fény hullámhosszai
A légkör egészen apró részecskékből áll, melyek a felszín közelében sűrűsödnek össze. Közismert tény, hogy a több ezer méteres csúcsokon oxigénben szegény a levegő, így a legtöbb hegymászó oxigénpalackkal megy fel, a tengerszinten viszont bőven akad levegőnk. Ezek a részecskék egyrészt magát a légkört alkotó gázok molekulái, másrészt vízpára és különféle aeroszolok (mikroszkopikus méretű szennyező részecskék), amelyek a normál természeti (pl. sivatagi szelek, vulkánkitörések) folyamatok illetve manapság az emberi tevékenység során jutnak a légkörbe. Miért fontos ez? E részecskék felelősek a fény szóródásáért. Minél több ilyen részecske van a fény útjában, annál erősebb a szóródás hatása.
A magas hegyekben az égbolt ragyogó kék, mivel itt a szennyező aeroszolok jelenléte rendkívül csekély.
A prizma szempontjából a Rayleigh-szóródás a fontos, ehhez az szükséges, hogy a résztvevő részecskék kisebbek legyenek a látható fény hullámhossztartományánál. A Rayleigh-szóródás két szempontból lényeges most nekünk: részben azért, mert érzékeny a hullámhosszakra, vagyis eltérő hullámhosszúságú fényösszetevőt eltérő mértékben szór; részint pedig a kiemelt irányok miatt, ugyanis a fény terjedési irányában, azzal ellentétesen szór erősebben, oldalsó irányba kevéssé.
A Rayleigh-szórás irányérzékenysége a színek tükrében
A légkörön áthaladó fény szóródása kapcsán a napkelte és napnyugta idején látszó pirosas árnyalatok a közismertek, ilyenkor a napfény lényegesen vastagabb légrétegen át jut el hozzánk, mint délben. A magasan álló Nap fényéből a rövidebb hullámhosszú összetevők (kékes árnyalatok) sokkal jobban szóródnak, s ez a szórt kékes fény oszlik el az égen. Ha közvetlenül a Nap felé nézünk, sárgás a színe és sárgásfehér fénykorong veszi körül, ez a rész az, ahol nem érvényesül a kiszóródott kék, az ég többi részén azonban igen.
A fotó azt szemlélteti, hogy a Naptól 90° távolságra a legkékebb az ég, fotó Till Credner http://www.allthesky.com
A legkékebb az ég a Naptól 90°-ra, vagyis a sugárzás irányára merőlegesen. A láthatár közelében álló Nap fényénél azonban a jóval vastagabb légréteg hatására a kék szinte teljesen kiszóródik, így a megmaradt vöröses árnyalatok jutnak a szemünkbe. Amikor közvetlenül a Nap színét figyeljük, annál fehéres-sárgásabb, minél magasabban áll az égen, ám ahogy a horizont közelébe kerül, a színében a vörös átveszi a vezető szerepet.
A napnyugta során a színek egyre jobban a vörös felé tolódnak el.
E színek kialakulásában a légkört alkotó részecskék közül a víz és az ózon is szerepet vállal, mivel e molekulák a vöröses és sárgás hullámhosszokat részben elnyelik (ezért kékesfehérek pl. az éjszakai világító felhők). Párás levegő esetén magunk is láthatjuk, hogy az égbolt kék színe tompa, fakó lesz. Száraz, tiszta időben ennek az ellenkezője érvényesül, ilyenkor ragyogó mély kék az ég - hisz a Rayleigh-szóródás által kialakított kék színt nem nyeli el a jelen lévő pára (Persze, a lebegő szennyező részecskék által kialakított Mie-szórás is befolyásolja a színt!). Ha magas hegyekben járunk, ugyanez a tisztaság teszi ott ragyogó kékké az eget.
Az üres pohárban egyenes a hurkapálca, a vizet (vagy más folyadékot) tartalmazó pohárban a folyadék határfelületén megtörni látszik a vonala, mivel a levegő és a víz törésmutatója eltérő.
Egy prizma gyakorlatilag a szóródást létrehozó, a különböző hullámhosszakat eltérítő, azt koncentráltan bemutató közeg. A benne lévő molekulák határozzák meg, hogy mennyire koncentrált, s mennyire lesz látványos a színek irányváltása. Eltérő összetételű, vagy azonos összetételű de eltérő sűrűségű prizmák másképpen reagálnak, másképp térítik ki a fényt. Ezt a különféle anyagok törésmutatójával jellemezzük. A jelenség könnyen ellenőrizhető házilag - egy pohár vízbe dugjunk egy egyenes tárgyat (pl. szívószálat) s nézzünk rá oldalról: a szívószál a víz és a levegő határvonalánál "megtörik" s kissé máshol folytatódik, mivel a levegő és a víz törésmutatója eltér. (Halakra vadászó madarak számára ez a dolog stratégiai kérdés, hiszen ha nem tudnák agyban "átszámolni" a látszólagos hal és a valós hal helyzetének különbségét, akkor csúnyán mellétrafálnának vadászatkor.)
Hasonló okra vezethető vissza a fényképezőgép lencséjének kromatikus aberrációja is.
A Rayleigh-szóródás hullámhossz-érzékenysége itt lép be a képbe: a prizmában a különféle színek eltérő mértékben szóródnak, ezzel színeire bontja a fehér fényt a prizma. Amikor a Nap a látóhatárnál jár, a sűrű légréteg prizmahatása tud érvényre jutni a rajta speciális helyzetben megjelenő ibolya, kék vagy zöld sugár formájában. A színek láthatóságát az teszi lehetővé, hogy az inverziós rétegek eltérő törésmutatója miatt az adott szín kissé máshol fog megjelenni, mint a Nap maga, ez az eltérés mindig fennáll, de az eltérő törésmutatójú réteg felnagyítja a hatást azzal, hogy eltávolítja a vakító Nap szélétől az adott színt, ahogy a pohár vízben is máshol látszik a szívószál, mint az a valóságban van. Az ember számára csak úgy válhat láthatóvá a zöld (és társai) sugár, ha ez a kitérítés kellően nagy mértékű ahhoz, hogy a szemünk felbontásának határát elérje. Optikai eszközökkel természetesen tovább nagyítható a kép, nagy nagyítású teleobjektívvel, távcsővel már viszonylag gyenge kitérésű zöld színfolt is láthatóvá válik a Nap felső peremén. Szabad szemmel ezt akkor érzékelhetjük, ha nagyon eltér a fénysugár haladási irányában lévő légrétegek törésmutatója.
A Mátrából látott napnyugta során a szeletekre bomlott Nap zöld és kék árnyalatot is mutat. Fotó: Kuli Zoltán
Szintén a Mátra tetején készült a kép, amelyen szintén látható a kék a Nap feletti leváló foszlány szélén. Fotó: Őri Ágnes
Az ibolya és a kék szín megjelenése azért sokkal ritkább, mint a zöldé, mert a horizont közelében álló Nap fényéből szinte már minden ibolya és kék kiszóródott, mire a szemünkhöz jutott, ezek megpillantásához extrém módon tiszta levegő* és nagyon erős inverzió szükséges.
A Vénusz-sarló megfelelő nagyításban nézve szintén színeire bomlik a látóhatár közelében. Fotó: Maurice Gavin
Extrém esetben nem csak a nagy méretű égitestek, hanem fényes bolygószomszédunk, a Vénusz is produkálhat érdekes színeket. Természetesen ezt csak megfelelő nagyításban láthatjuk, ám ha lehetőség van rá, akkor figyeljük meg! A prizmahatás eredményeképpen ugyanúgy kitérnek a színek a horizonton ragyogó bolygón, mint a Nap esetében. 2009. márciusában számtalan fotó készült a jelenségről, az ekkor sarló alakú bolygón rendkívül látványosan különültek el a színek! A sarló alak annyiban játszik szerepet, hogy egyébként túl fényes lenne a Vénusz, így egyszerűen elnyomná a fényerő a színeit. 2012 májusában lesz legközelebb sarló, így ekkor érdemes távcsővel figyelni majd.
Az Eyjafjallajökull 2010-es kitörésekor hazánk fölé ért hamufelhő szemcsemérete miatt Mie-szóró közeg volt, így a színek tompává váltak általa. Hasonlóan tompák a színek ködben, illetve homokviharban is.
* A levegő szennyezettségénél a Mie-féle szóródás miatt tompulnak a színek, a fény hullámhosszánál nagyobb részecskék (szennyező anyagok) esetében ugyanis nem irány- és hullámhossz-érzékeny a szórás, ezzel a Rayleigh-szóródás által felbontott színeket "összekeveri".
***
Délibábok - tó a sivatagban, fejen álló templomtorony és társai
A Mojave-sivatag délibábja, a szomjazó sivatagi vándor tavat vél látni a távolban - holott csak az ég kékje tükröződik a fénytörő, forró légrétegen. Fotó Mila Zinkova, http://epod.usra.edu/blog/2008/05/mojave-mirage.html
Ahhoz, hogy a Nap (Hold) alakját eltorzító, azon színes felfénylést létrehozó jelenséget könnyebben megértsük, hasznos dolog magát a közönséges délibábot megérteni. A délibáb kialakulásához mindenképpen olyan légrétegre van szükség, amelynek törésmutatója eltér a szomszédos rétegétől, így a fénysugár egyenes útját is eltéríti, azaz a délibáb fénytörési jelenség. Ezt a légrétegek sűrűsége (hőmérséklete) miatti hatást legkönnyebben az inverziós rétegek biztosítják.
Felső állású délibáb Portugália partjainál,jól megfigyelhető az inverziós réteg. Fotó Filipe Alves, http://epod.usra.edu/blog/2005/11/mirage-near-cascais-portugal.html
A délibábokat a következők szerint kategorizáljuk:
1. Tükröződés, egyszerű fénytörés (egy kép látható)
2. Alsó állású délibáb (két kép látható - fordított kép egy elnyúlt kép alatt) Akkor látjuk, ha az inverziós réteg felett kicsivel helyezkedünk el.
3. Felső állású délibáb (két kép látható - fordított kép egy elnyúlt kép felett) Akkor látjuk, ha kicsivel az inverziós réteg alatt helyezkedünk el.
4. Tripla állású délibáb (három kép látható - fordított kép két elnyúlt kép között)
a, hamis délibáb, ál-délibáb Akkor látjuk, ha az inverziós réteg felett vagyunk kicsivel, ám a réteg követi a Föld görbületét s így az egyébként szemmagasságban lévő tárgy fénye a rétegbe be majd onnan kimegy
b, késői délibáb Akkor látjuk, ha az inverziós rétegben vagy alatta állunk, s a távoli tárgyak a réteg felett helyezkednek el
5. Összetett délibáb, fata morgana (háromnál több kép látható - többféle torzított, elnyúlt és fordított kép keveréke)
Fata Morgana, avagy összetett délibáb, fotó: Jack Stephens
Milyen formavilágot hoz létre a délibáb:
- nyúlás (távoli tárgy magasabbnak látszik a valós magasságánál)
- zsugorodás (távoli tárgy alacsonyabbnak látszik a valós magasságánál)
- megjelenés (a láthatár alatt lévő tárgy a láthatár felett látszik)
- eltűnés (láthatár felett látszó tárgy a láthatár alá kerül)
A legismertebb, bárki által megpillantható délibáb az aszfaltozott utak felszínén erős napfényben látszó "tócsa". Közvetlenül az útfelület felett felforrósított levegőréteg hatására alakul ki, ez az ún. alsó állású délibáb legegyszerűbb formája. Adott esetben olyan nagy a különbség a felszínközeli s a felette álló légréteg hőmérséklete (törésmutatója) közt, hogy gyakorlatilag tükröző felületté válik a légréteg. Az út ettől csillogni fog, mintha vizes volna, a sivatagban pedig az ég kékjét tükröző "tó" jelenik meg. Ha az úton lévő "tócsa" egy kocsi, vagy a sivatagi "tó" mögött valami tereptárgy áll, ennek a képe a felületen fejtetőn fog állni. Ennek mi a legtöbb esetben csak egy darabját láthatjuk, így az autó kerekei megnyúlnak s esetleg még a karosszéria aljának tükörképe is látszik. Ilyen jelenséget már valószínűleg mindenki látott, még ha nem is tudatosult benne, hogy délibábot pillant meg éppen. Azt is megfigyelhettük talán, hogy a tócsa-délibáb annál jobban látszik, minél közelebb vagyunk az útfelülethez - így egy személyautóban ülve feltűnőbb, mint pl. autóbuszról. Ha az út emelkedik, természetesen könnyedén kerülhetünk egy dombtetőn lévő inverziós réteggel közel egy szintbe s láthatjuk a tócsa-délibábot a maga legszebb formájában. (Ha fényképezni szeretnénk, akkor érdemes lehajolni és 0,5-1m magasságból fotózni az útfelszínt.) A hőmérsékleti viszonyokra jellemző, hogy az aszfalt felett mérve 15°C különbség is lehet centiméterenként!
Alapvetően lényeges tudni, hogy a délibáb kialakulásához egy méter magasságkülönbséget minimum 2,8°C hőmérsékletkülönbség kell jellemezzen, ha látványosabb délibábot szeretnénk látni, akkor ez a különbség már 4,4°C kell legyen.
Itt az is kiderül, hogy nem mindegy az inverziós réteg és a megfigyelő egymáshoz képesti elhelyezkedése - ez a többi délibábtípusra is igaz. Könnyen érthetővé válik az ok, ha elképzeljük, miként is változik a fény útja az eltérő törésű rétegekben, erre kiváló példa az a hal, amelynek szemei úgy módosultak, hogy "külön" lencsével néz, egyikkel a víz alá, s másikkal a felszín fölé, miközben ő maga a felszín határán úszik. A víz-levegő közegek törésmutatója eltér (vákuum: 1; levegő: 1,000293; víz: 1,333) , de hasonló hatású különbség kialakul a levegőben is, pusztán a hőmérséklet és a sűrűség összefüggései miatt. Erre kiváló példák azok a vízálló kamerával készült képek, amiknél a lencse pontosan a vízfelszínen van, így a kép alsó fele és a felső fele ugyanazt a tárgyat eltérő helyen fogja mutatni.
A víz felszínén vadászó Anableps microlepis nevű hal szeme speciálisan módosult, mindkét szemében két pupillája van, egyikkel a levegőt, másikkal a víz alatti világot látja tökéletesen. A két közeg törésmutatójának eltérését így ki tudja küszöbölni!
A speciális vízálló kamerával készült képen a jegesmedve víz feletti és víz alatti részét látjuk, a két fél-medve bűvésztrükkökből ismert jelenséget mutat: testének darabjai egymástól eltávolodva látszanak. Fotó: Kristen Elsby
A levegő sűrűségváltozása ugyanazt teszi a fénnyel, mint a víz-levegő határvonal. A légkör a felszínnél a legsűrűbb, így a fényút kitérése is itt a legnagyobb, itt torzít legjobban az atmoszféránk. Ezt látjuk, amikor a lenyugvó Nap tojás alakúvá torzul, összehasonlítva a delelőn álló Nap szabályos kör alakjával. Ez a leghétköznapibb esetben is észlelhető, ám a világűrből extrém módon érvényesül a határ, nagyon ellapul akár a Nap, akár a Hold alakja. Ezen esetekben egyáltalán nem szükséges inverzió, csak normális, a felszín felé haladva fokozatosan sűrűbb légkör.
A légréteg, amin keresztül látjuk a Napot, eltérő vastagságú, így eltérő sűrűségű délben és alkonyatkor.
A Nap a horizonton és magasabb állásban, az alakváltozást az alsó, sűrű légrétegek nagyobb törésmutatója okozza.
Az ISS fedélzetéről készült fotósorozat a Hold lenyugvását mutatja, a légkörünk itt extrém módon felerősíti a felszínről kevéssé látványos torzító hatást. Fotó: Don Pettit
Amikor a hőmérsékleti görbe megtörik, s inverziós réteg szakítja meg ezt az egyenletes torzulást, maga a torz látvány is megtörni látszik. Attól függően, hogy az inverzió (vagyis a törésmutatók eltérése) milyen erős, a rétegesen eltérő torzulás is erősebb vagy gyengébb látványt nyújt. Gyenge inverziónál csak kis "hullámzást" láthatunk a Nap alakján, míg erős inverziónál szeletekre bomlik a Nap vagy egyenesen négyszögletes lesz. A Nap alakján be tudjuk jelölni azokat a vonalakat, amelyek az inverziót jelzik, láthatóak a törések, a "szeletek".
A Nap felületén a légrétegek eltérő hőmérséklete által okozott torzulások egyúttal jelzői is a légrétegek hőmérsékletváltozásának, a torzulásokat vonalakkal összekötve látjuk, hol vannak az inverziós rétegek.
Létrejöhet egyetlen inverziós réteg, de sokszor több ilyen réteg sorakozik egymás felett, így a torzulás is lehet egyszeres vagy többszörös. Amint azt a délibábtípusoknál láttuk, az is előfordul, hogy a fényút többször metszi az inverziós légréteget.
Hogy létezhet, hogy a levegő sűrűségében tapasztalt kis mértékű eltérés ennyire látható nyomokat hagy a fény útjának kitérítésében? A fénytörést leíró szögfüggvények nyomán tudjuk, hogy 1°C hőmérsékleti eltérés a fény útjában 4,2 ívperc kitérést okoz, s mivel tudjuk, hogy a Nap (és a Hold) kb. 32 ívperc átmérőjű, már látjuk, hogy mennyire jelentős is ez a kitérés a látott égitesthez képest! (A fenti értékek a felszín - horizont - közvetlen közelében igazak, így a napkelte és napnyugta idejére érvényesek. ) Földünk gömbölyű, a sűrű felszínközeli légrétegek képesek oly mértékben kitéríteni (gyakorlatilag elgörbíteni) a fény útját, hogy a fényút nem egyenes lesz, hanem a görbületet követi (többé-kevésbé), így teljesen sík terepen (pl. a partról a tenger felé nézve) akkor is láthatjuk a lenyugvó napot, amikor az már a látható horizont alá süllyedt. Ez a "hétköznapi" eset, azonban amikor az inverzió is közbelép, nem maga a Nap, hanem annak a kitérített fénye, képe jelenhet meg a horizonton (vagy annak közvetlen közelében) lévő Nap felett. A sarkvidékeken, ahol a napkelte vagy a napnyugta hosszú ideig tart, megfelelő légköri körülmények közepette (pl. inverziós réteg alkotta csapda* jelenlétében) az úgynevezett Novaja Zemlja jelenséget láthatjuk, amikor a Nap a horizont alatt van, azonban egy fénycsomóként megjelenik felette a csillagászatilag kiszámított napkelte időpontja előtt. Okozott már a bulvársajtóban kisebb vihart, amikor egy grönlandi településen a számítottnál két nappal korábban volt a tavaszi napkelte - hasonló légköri okból kifolyólag.
Novaja Zemlja jelenség - vagyis a Nap már napkelte előtt, vagy napnyugta után is látható a horizont felett. A Nap látszólagos égi útjának köszönhetően a sarkvidékeken ez jelentős időkülönbséget, akár napokat is jelenthet, alacsony szélességeken csak másodperceket.
A sarkvidéken ez lényegesen nagyobb időbeli eltérésben nyilvánul meg, ám alacsonyabb szélességeken is előfordul, ott azonban nem napokkal-hetekkel, hanem másodpercekkel előzi meg a felbukkanó napot a látszó napkelte pillanata. Ha az inverzió hatására a napfény felbontott színei jelentősen kitérnek a láthatáron, akkor a zöld (kék, ibolya) fény is megjelenik, amelyet azonban csak tiszta légkör esetén láthatunk meg.
Az Antarktiszon készült fotón zöld fény látható, azonban nem csak egy kis folt, hanem komplett foltcsík, köszönhetően a Novaja Zemlja jelenség és a zöld fény jelenség kombinációjának. Fotó: Guillaume Dargaud http://www.gdargaud.net
* Az inverziós csapda vagy csatorna egy speciális, erős inverziós légréteget jelent, ami követve a Föld görbületét nagy területet foglal el, így az egyik "végén" bejutó fénysugár a rétegen belül csapdába esik, a réteg tetejéről lefelé tükröződik, s akkor válik a megfigyelő számára láthatóvá, ha ő a rétegen belül helyezkedik el. Egy ilyen légréteg nem csupán a fényt, hanem a rádióhullámokat is a felszín közelében tartja, így "rádió-délibáb" is keletkezhet, egy távoli adó átlag körülmények közt nem hallható adását az inverziós csapda elvezetheti a vevőhöz, s ott váratlanul megszólalhat a készüléken, illetve a sugárzott radarjelek a normális hatósugáron kívülről is visszaverődhetnek a radarhoz. Hasonló rádiós tapasztalatok vezettek az ionoszféránk felfedezéséhez, mivel a rádióhullámokat az is sokkal nagyobb hatósugárban "terjeszti", mint az egyenes vonalú terjedés alapján várnánk.
A fénycsapda működésekor a bejutó fénysugár akkor is látható, ha az észelő a Föld görbülete miatt egyébként nem láthatná.
Csak délibáb vagy zöld fény?
Mitől függ, hogy a Nap csak eltorzulva kel / nyugszik, vagy megjelenik a zöld fény is felette? Kell-e feltétlenül délibábot látni a Napon, ha zöld fényt várunk?
Láttuk, hogy inverzió nélkül túlzottan közel van a napkorong szegélyéhez a légköri prizmahatás által kitérített szín, így nem éri el a szemünk érzékenységének határát, erős nagyításban, távcsővel azonban észlelhető lehet. A lenyugvó / felkelő Nap felső peremén nem túl ritkán egészen keskeny zöld gyűrűt figyelhetünk meg, ezt zöld perem néven ismerjük. Az oka pedig az, hogy az alsó, sűrű légréteg által látszólagosan megemelt napkorong zöld színei a prizmahatás miatt kissé jobban megemelkednek, mint a teljes korong, így voltaképpen a zöld napkorong a sárgásvörös fölé csúszik, a peremen kilógó kis sáv ennek a látható nyoma.
Ha távcső nélkül, szabad szemmel látható zöld sugarat szeretnénk észlelni, mindenképpen szükséges az inverzió jelenléte. Minél erősebb az inverzió, annál jobban kitérnek a színek, s annál távolabb helyezkedik el a Naptól a mi zöld sugarunk. A délibábtípusok felsorolásánál olvashattuk, hogy mely délibábot látjuk az inverzióhoz képest alul, felül vagy magában a rétegben elhelyezkedve, ez a zöld fény esetében is ugyanígy működik. Mivel a zöld fény csak a horizont közvetlen közelében alakulhat ki (hisz itt erős a prizmahatás, ami kitéríti a színeket), így napnyugtakor az 1-2 fokos magasságban lévő napkorong esetén is már észlelhetjük az inverziós réteg okozta délibábos torzulást.
Az inverzió hatására a Nap alakja szögletessé is válhat.
Elsőnek azt láthatjuk, hogy a nap pereme hullámzik, e hullámok aztán csücskökké alakulhatnak át, majd lehet a nap alakja szögletes, kúpos, vagy akár szeletekre is szakadhat. Minél közelebb van a Nap a horizonthoz, annál erősebbek ezek a hatások, de önmagában az inverziós réteg teteje indítja el a folyamatot. Amint a nap eléri a réteget, az abba belemerülő sávja már nem azon a helyen fog látszódni, ahol valójában van, s ahol másodpercekkel korábbi helyzete alapján lennie kellene. A délibábhatás miatt egyes részei megnyúlhatnak, összezsugorodhatnak, ha napfoltok is láthatóak rajta, akkor a foltokra ugyanúgy érvényes ez.
Napfolt délibáb
Kicsit délibábos napkelte
Ál-délibáb napkelte
A Nap alakjának torzulása jellemző arra a délibábtípusra, amely jelen van.
A tengerparton látott omega-nap látványának alakulását követhetjük ezen a fotósorozaton. Fotó: Nehéz Dóra
Alsó állású délibáb esetén alakul ki az ún. omega-nap illetve az etruszk váza-nap, amikor a horizonton egy talapzat alakul ki s ezen áll maga a napkorong. Egy ilyen észleléshez az inverziós réteg felett kell elhelyezkednünk, erre ideális megfigyelőhely pl. a tengerparti nyaralás során egy a part fölé néhány méterrel magasodó szirt, dűne. Jellemzően akkor látunk ilyen délibábot, ha az alsó réteg melegebb, így a víz fajhője segíthet hozzá az észleléshez. Szerencsés esetben a kora őszi Balatonon is megpillantható, amikor a víz még meleg, ám a felette lévő légréteg hideg, ilyenkor azonban gyakran alakul ki köd, illetve nem tiszta eléggé a levegő ahhoz, hogy zöld fényt is megpillanthassunk. Fontos azt is tudni, hogy a Balaton környéki dombok magassága ugyan csekély, ám pont elég lehet ahhoz, hogy elrejtsék a szemünk elől az alsó fél fokot, ahol kialakulhatnak a látványosabb délibáb-elemek. Ezért is jobb egy sokkal nagyobb vízfelület, pl. tenger felett figyelni a délibábot.
Felső állású délibáb, a Nap teteje csúcsos lesz, róla kis darabok szakadhatnak le. Nagyon hasonló az ál-délibábhoz, igazából a teljes folyamat megfigyelése jelzi, hogy melyik jelenséget észleljük éppen.
Felső állású délibábnál a nap felett látunk különálló, leszakadó darabokat, vagyis ilyenkor a nap csúcsos, kúpos alakú lesz, s a csúcs felett jelenik meg egy lapos szeletke belőle. Ehhez az inverziós rétegen belül kell lennünk, vagyis ilyet tengerpart esetében konkrétan a vízparton láthatunk, téli inverziós hidegpárna esetében pedig pontosan a hidegpárna felső réteghatáránál. Ez utóbbi azért bonyolult, mivel a vízzel ellentétben a hidegpárna nem elég statikus, így ne bízzuk a véletlen szerencsére az észlelést és inkább menjünk egy picit még feljebb a hegyen (lásd: ál-délibáb).
Körte alakú a Nap, ha ál-délibábot látunk.
Ál-délibáb, igen szép, erős inverzióval Ausztráliából, Fotó Geoff Wyatt, http://www.sydneyobservatory.com.au
Ál-délibáb esetén jóval összetettebb kép jelenik meg, ahogy süllyed a nap, elsőnek az alján egy szűkület látszik (villanykörte-nap), majd ez végigvonul a korongon, ami így szögletes emeletekből áll, végül a horizontnál ezek az emeletek elválnak egymástól (palacsinta-nap), ilyenkor alakulhat ki az időben egymás után látható többszörös zöld fény. Ilyenkor a nap fénye az inverziós réteget többször keresztezi, fénye oda-vissza tükröződik a rétegeken, a megfigyelő pedig picivel a réteg felett kell elhelyezkedjen. Tipikus a téli hidegpárnás esetekben a hegyekből megfigyelt napnyugtáknál, így ez a délibábtípus nálunk is remekül látható! Ez a délibábtípus jelenik meg a vezetett, fénycsapdás esetben is.
Az ál-délibáb speciális esete, amikor fénycsapdán keresztül látható a Nap, erre az a jellemző, hogy egy sávban nem látszik a Nap, de alatta és felette igen. Fotó James W. Young
Ha délibábokat, zöld fényt szeretnénk megfigyelni, ismerni kell a következőket
Látható horizont: a valós, vagyis tereptárgyak által engedett horizont látványa. Hegycsúcsról, magas épületből, tengerparti dűnéről nézve lejjebb van a csillagászati horizontnál. Ez az a hely, ahol az ég és a felszín találkozni látszanak.
Csillagászati horizont: az a sík, ami a szemmagasságunkból indulva egyenes vonalban metszi az éggömböt. Ha egy völgyben állunk, ez a látható horizont alá fog kerülni, hegytetőről azonban jóval a látható horizont felett állunk.
Elméleti vagy geometriai horizont: az a vonal, ahol a látóhatár akkor lenne, ha a légkör semmilyen módon nem térítené ki, nem szórná a fényt. Ilyet pl. a légkör nélküli Hold felszínéről láthatnánk.
A nap-délibáb, zöld fény csak akkor látható, ha a látható horizontunk a csillagászati horizont (szemmagasságunk) alatt van. Ehhez sík terepen elegendő lehet pl. egy magas ház teteje, máshol egy a terep fölé magasodó domb. Az erről az oldalról letölthető szoftverrel adott helyszínre és napra kiszámolhatjuk, hogy a környező terep alkalmas lehet-e a jelenség megfigyelésére. A délibábok MINDIG a csillagászati horizont alatt alakulnak ki!
A különböző típusú délibábok s a hozzájuk köthető zöld fény típusok. A 'vez.' rövidítés a fénycsapdában vezetett fényútra utal.
Nagyon fontos a jó átlátszóság ahhoz, hogy a zöld fény megjelenését lássuk is. Ha piszkos, párás a levegő, akkor egyszerűen kiszóródnak a zöldek a szétbontott napfényből, így hiába alakul ki inverzió, hiába látjuk, hogy a Nap alakja megfelelően eltorzul, a színt nem pillantjuk meg. Az átlátszóságot úgy ellenőrizhetjük, hogy távoli tárgyakat, tereptárgyakat figyelük, ha ezeknek éles, jól meghatározható kontúrjuk van, akkor elég tiszta a levegő. Ilyen esetek azok, amikor pl. a Mátrából látszanak a Tátra csúcsai , ill. az Alföldről az erdélyi hegyek, vagy a Balaton partjáról a túlparti épületek élesen kivehetőek. A budai János-hegy régen Pozsonyi-hegy néven volt ismert, mivel csúcsáról tiszta időben Pozsonyt lehet látni.
A hidegpárnából kilógó hegytető ideális észlelőhely
Nagyvárosból ritkán látunk igazán tiszta eget, mivel a városok szennyezett levegője megül a házak közt, ilyenkor érdemes messzebb menni, ahol a város felett átláthatunk. Természetesen egy igen magas épület is elég lehet arra, hogy a szennyezett légréteg fölé jussunk, ezt az adott helyen élőknek ismerniük kell. Budapesten elég, ha pl. a Gellért-hegyre mászunk, vagy valamelyik budai dombtető is megfelelhet ennek! A téli hidegpárna idején ismerni kell a párna tetejének elhelyezkedését, ezt legkönnyebben a műholdképen lehet ellenőrizni, jól látható, ha a hegycsúcsaink kilógnak a megülepedett, sűrű, hideg levegőből.
A napkelte helyén előzetes ismeret nélkül is meg tudjuk állapítani néhány perccel azelőtt, hogy a Nap felbukkanna a horizonton.
Amikor a körülmények összeállnak és megtaláltuk a megfelelő megfigyelőhelyet, tudnunk kell, hogy hol kel vagy nyugszik a Nap (Hold). Ezt a fentebb linkelt szoftverrel is megtudhatjuk, de egy iránytű és egy ingyenes planetáriumszoftver (pl. Stellarium) segítségével is meg tudjuk állapítani. Ha bejáratott megfigyelőhelyünk van, ahova gyakran megyünk, akkor egy idő után ezek nélkül is tudjuk, hogy az év adott időszakában hol kel vagy nyugszik a Nap. Napkeltekor fontosabb a pontos hely ismerete, hisz ekkor minden különösebb előjel nélkül felkelhet a zöld fény, megelőzve a Napot! Azonban ekkor se vagyunk mankó nélkül, hisz még tiszta levegő esetében is fényesebb folt jelzi percekkel napkelte előtt az ég alján, hogy hol várható a Nap felbukkanása. Napnyugtakor természetesen nem áll fenn ilyen akadály, azt azonban tudnunk kell, hogy a napnyugta helyén nincs-e tereptárgy, ami eltakarhatná az esetleges látványt előlünk.
Nagyon fontos, és nem lehet eléggé hangsúlyozni a fontosságát, hogy a Napot figyelve extra módon ügyelni kell a szemünk épségére! Általánosságban elmondható, hogy napkeltekor percenként kétszereződik meg a Nap fényereje. Nem érdemes a napba néznünk, ha az fél foknál magasabban van a horizont felett (tiszta ég esetén, a párás ég sokat kiszór a fényéből, de ekkor nem is lesz zöld fényünk). Ezt úgy mérhetjük ki, hogy a kinyújtott kezünk hüvelykujját fektetve a horizontra illesztjük, az ujjunk felső pereme fél foknyi (ennyi a Nap és a Hold látszó átmérője is). Ne nézzünk a napba, ha a legkisebb mértékben is zavarónak látjuk a fényerejét! Soha ne nézzünk a Napba semmilyen körülmények között távcsővel illetve teleobjektívvel a kamera nézőkéjén át, mivel ekkor a nagyító hatás a fényerőt a retinánkra koncentrálva egyszerűen kiégeti annak sejtjeit, ami visszafordíthatatlan látáskárosodást eredményez!
A legbiztonságosabb, ha a fényképezőgép LCD kijelzőjén át figyeljük a napot. Ha teleobjektívünk is van, akkor ez megnöveli az esélyét annak, hogy egy gyengébb, kisebb zöld fényt is észlelhessünk! Ilyenkor érdemes folyamatos sorozatot fényképezni, mivel ezzel a kis ideig felvillanó zöld foszlányokat is meg tudjuk örökíteni. Már akár 200mm is elég lehet, de jobb a 300mm vagy ennél is nagyobb fókusztávolságú objektív. Ha nem túl erős az inverzió és így nem téríti ki a zöld színt eléggé a napkorong peremétől, a nagy nagyítással akkor is láthatóvá tehetjük.
Holdkelte animáció, kiválóan látni a rajta kialakuló torzulásokat és a megjelenő zöld fényt is. Egyúttal azt is megfigyelhetjük, hogy ál-délibáb okozza a jelenségeket. Fotó: www.nachtwunder.de
Természetesen a Hold ugyanígy képes zöld fényt, zöld peremet, délibábot produkálni, itt a fénytől sem kell óvni a szemünket. Sajnálatos e jelenség szempontjából, hogy a Hold kis ideig telt annyira, hogy a látványt létrehozhassa.
Ha csupán a délibáb általi torzítást szeretnénk figyelni (ez is igazán izgalmas látványt nyújt!), akkor nem feltétlen szükséges a tiszta levegő, párás, poros időben is látható a Nap alakjának változása. Ilyenkor a napba nézni is hosszabb ideig tudunk, mivel a szennyező aeroszolok gyengítik a fényét. A Hold esetében az eleve gyengébb fényerő miatt már problémát jelenthet a kevésbé tiszta levegő, ilyenkor csak több fokkal a láthatár felett pillanthatjuk meg az égitestet, ami miatt viszont kimarad az a szakasz, amikor a délibáb kialakulhat.
A felső állású délibáb és a vele járó utolsó pillanatban megjelenő zöld fény akkor alakul ki, ha a felszín felett melegebb réteg van, ilyen lehet meleg tengeráramlatok felett, vagy a fentebb említett kora őszi Balaton felett, ott tipikusan nyár végi, őszi, be nem fagyott víz esetében téli jelenség.
Ál-délibáb gyenge inverziónál a Balaton felett. Ha a túlparti domb nem takarta volna a fele Napot, talán erősebb lett volna a meleg víz feletti vékony rétegű inverzió hatása.
Az ál-délibábhoz és a vele járó "szeletelt" zöld fényhez hideg felszíni felület szükséges, így ez a nálunk szokásos hidegpárnás időszak jellemző jelensége, valamint látható a Balaton felett befagyott víz és melegebb levegő, tél végi, tavaszi, kora nyári időszakban, illetve külföldön a hideg tengeráramlatok felett. A legtöbb kaliforniai zöld fény, amit fotókon láthatunk, ebbe a típusba tartozik! Itt átlagosan 4-5 napnyugtára jut egy zöld fény észlelés, ami pusztán azt jelzi, hogy a megfelelő körülmények megléte esetén elég jó esély van a megpillantására.
Az inverziós réteg jelenlétét is megláthatjuk, ekkor már napkelte előtt is egy sötétebb sáv fekszik a horizonton, ha párás a levegő, akkor a pára ebben a rétegben fogságba eshet (ilyet a sarkvidéken látunk leginkább). Dombtetőről nézve a környező sík vagy a horizont felé nyílt kisebb völgy (pl. folyóvölgy) is hasonlóan fogságba ejti a hideg levegőt, így egy miniatűr hidegpárnánk alakulhat ki. Az ilyen helyzet nem olyan ritka, érdemes kihasználni. Másrészt éjjel általában megnyugszik a levegő, így esélyesebb napkeltekor látni délibábot, zöld fényt, mint napnyugtakor, amikor még jobban jár a levegő, illetve a konvektív mozgások is megkeverhetik az inverziós rétegeket.
©Landy-Gyebnár Mónika 2011.