Saulės žalieji žybsniai

Blogo skaitytojų prašymu šį sykį aptarsiu Saulės žaliųjų žybsnių susidarymą ir patogiausias stebėjimo pozicijas. Visos nuotraukos ir informacijas pateikiama iš atoptics tinklapio.
Visų pirma, kad būtų vaizdu, apie ką kalbama, pateiksiu nuotrauką saulėlydžio  Saulės. Matome, kad Saulei besileidžiant paskutinieji jos spinduliai, pasiekiantys mus, yra žali. Jeigu stebime saulėlydį, tai raudonas Saulės disko kraštelis, prieš pat jam pranykstant už horizonto, paskutines pora sekundžių, nušvinta žalia šviesa.

Kodėl gi tai įvyksta?

Pradėkime nuo to, kad Žemė yra apvali ir plonas atmosferos sluoksnis virš Žemės paviršiaus taip pat yra išlenktas, kaip ir Žemės paviršius. Oro tankis atmosferoje yra netolygus - prie Žemės paviršiaus yra tankiausias, kylant aukštyn jis retėja. Todėl atmosfera šviesą veikia tarsi lęšis - laužia Saulės šviesą ir ji tarsi užlinksta ties Žemės paviršiumi. Būtent dėl šios priežasties saulėlydžio metu Saulė geometriškai jau yra pasislėpusi už horizonto, tačiau mes ją vis dar matome. Dėl medžiagų dispersijos šviesa yra laužiama nevienodai, lyginant jos bangos ilgį, taigi raudona šviesa užlenkiama labiau nei žalia ir dar labiau nei mėlyna. Jei pieštume atskirų spalvų Saulės diskus, tai raudonasis bus žemiau nei žalias, o mėlynasis bus aukščiau nei žalias. 

Apačioje esančiame paveikslėlyje matote tik raudoną ir žalią diskus. Mėlynasis diskas nenupaišytas neatsitiktinai. Oro molekulės labai noriai sklaido mėlyną šviesą - kuo šviesa mėlynesnė, tuo ją labiau sklaido (Rayleigh sklaidos dėsnis). Lyginant raudoną ir mėlyną šviesą, mėlynoji yra sklaidoma 10-12 kartų labiau nei raudonoji. Būtent dėl šios priežasties dangus yra mėlynas. Jei pridurtumėme, kad saulėlydžio metu Saulė praeina nepalyginamai didesnį atmosferos sluoksnį nei dieną, tai pasidarytų visiškai aišku, kad saulėlydžio metu nuo Saulės ateinančioje šviesoje mėlynosios spektro dalies praktiškai nelieka (būtent dėl to saulėlydžio Saulė yra raudona, kai dieną ji yra geltona).

 

Tačiau, vien paprasto atmosferos lūžio neužtenka, kad pamatytumėme žaliąjį žybsnį - priešingu atveju žalią žybsnį matytumėme vos ne kiekvieno saulėlydžio metu.

Čia į žaidimą įsitraukia miražo efektas. Miražai vyksta, kai Žemės paviršiuje smarkiai įkaista paviršinis oro sluoksnis ir kylant aukštyn oro temperatūra staigiai mažėja - sakoma, kad susidaro didelis oro temperatūros gradientas. Oro temperatūros gradientas lemia oro tankio gradientą, tuo pačiu ir oro lūžio rodiklio gradientą - paviršiuje oro lūžio rodiklis bus mažesnis (karštas oras yra retesnis, lengvesnis) negu pakilus aukštyn (šaltas oras tankesnis ir sunkesnis). O kas vyksta šviesai keliaujant iš optiškai retesnės medžiagos į tankesnę? Ji atsispindi (tarkim šviesai krentant iš oro į vandenį arba iš oro į stiklą).

Taigi, realiai matomos dvi Saulės - tikroji ir atspindėtoji.

 

Na, dviejų atskirų Saulės diskų nepamatysit - per nelyg plonas atmosferos sluoksnis, kuriame vyksta atspindys. Tačiau matoma omega formos Saulė - Tiesiogiai ateinanti Saulė su apverstu atspindėtu apatiniu jos sluoksneliu:

Miražo efektas (tame mažyčiame gradientinio lūžio rodiklio atmosferos sluoksnelyje) veikia Saulės šviesą tarsi didinamasis stiklas, todėl smarkiai išauga oro dispersijos įtaka - raudonieji Saulės spinduliai gerokai labiau užlenkiami už horizonto nei žalieji. Taigi, mes, stebėtojai, turime sąlyginai labai ilgą laiko tarpą (paskutines pora sekundžių prieš visišką Saulės išnykimą už horizonto), kuriuo raudonieji Saulės spinduliai jau būna pasislėpę už horizonto, kai tuo tarpu žalieji dar pasiekia mūsų akis.
Pridurkime tą faktą, kad mūsų akys yra jautriausios žaliai šviesai (mažiau jautrios žydrai ir geltonai ir dar mažiau jautrios mėlynai ir raudonai) ir gausim pilną žaliojo žybsnio susidarymo paveikslą.

Reziumuojant, Saulės žalieji žybsniai susidaro esant didžiuliui oro temperatūros gradientui, kuris kaip didinamasis stiklas sustiprina atskirų šviesos spalvų erdvinį išskaidymą - raudonieji labiausiai lenkiami už horizonto, mėlynieji mažiausiai. Dėl Rayleigh sklaidos mėlynoji šviesa labai smarkiai išsklaidoma - jos praktiškai nelieka saulėlydžio Saulės šviesoje. O dėl akies maksimalaus jautrumo žaliai šviesai labiausiai ir pastebime nepasislėpusius žaliuosius Saulės spindulius už horizonto.

Tiesą pasakius, nebūtinai tik ties pačiu horizontu gali susidaryti žaliasis žybsnis. Jei oro temperatūrinis gradientas yra pakilęs nuo žemės paviršiaus, tai gali žaliasis žybsnis susidaryti ir Saulės disko viršutinėje dalyje:

Lygiai taip pat žaliąjį žybsnį galima matyti ir tiek kalno šlaitu:

Pats asmeniškai esu gyvai stebėjęs žaliąjį žybsnį kelis kartus būdamas Kretoje vasaros mokykloje 2008 metais. Na, vasarą ten karšta, tad ir oro temperatūrų gradientas didelis gali susidaryti.
Praeitą vasarą Nidoje bandžiau laukti žaliojo žybsnio, bet nedažnas saulėlydis buvo giedras, o ir dienos ne iš karštųjų pasitaikė.
Taigi, kokių reikia sąlygų juos stebėti? Tolumoje matyti aiškų horizontą (būti prie jūros arba stebėti saulėlydį į kalnus). Reikia didelių temperatūrų skirtumų (tarkim kaštos vasaros dienos arba šaltos žiemos dienos - vadovas kažkurią žiemą stebėjo žaliąjį žybsnį pro universiteto langą vieną iš šaltųjų žiemos dienų). Be vido šito, reikia būti virš šiltojo oro sluoksnio. Jei kalbam apie žaliąjį žybsnį prie jūros, tai tas įkaitęs oro sluoksnis gali siekti ~10 metrų. Tad nepatartina stovėti prie pat jūros (mano praeitos vasaros klaida), geriau būt pakilus ant kokios nors kopos. Ir... Reikia kantrybės, nes jie nedažni saulėlydžio palydovai.
Esu bandęs juos fotografuoti, tačiau norint juos nufotografuoti taip pat reikia patirties. Reikėtų fotografuoti saulėlydį su teleobjektyvu, pasistačius fotoaparatą ant trikojo.
DĖMESIO!!! Fotografuojant su teleobjektyvais venkite tiesiogiai per fotoaparato akutę stebėti saulėlydį, nes ryški Saulės šviesa gali pažeisti akis.

Tikiuosi jums pavyks pasimėgauti šiuo ypatingu dangaus reiškiniu arba tikiuosi, kad jei jau juos esate stebėję, galų gale pajutot pažinimo džiaugsmą, suprantant jų atsiradimo priežastis.