Optika atmosfere

**Optika atmosfere** je grana meteorologije koja proučava pojave nastale lomom svjetlosti, odbijanjem (refleksijom), raspršivanjem i ogibom (difrakcija) svjetlosti u Zemljinoj atmosferi (boja neba, duga, vijenac ili korona oko Sunca i Mjeseca, halo, pasunce ili lažno Sunce, Sunčev stup, irizacija oblaka, glorija, zračno zrcaljenje, fatamorgana, miraž, pojava sumraka, alpskoga žara, treperenja zvijezda, zelenoga bljeska, astronomska i terestrička refrakcija, depresija obzora i dr.). Optika atmosfere proučava i pojave koje su posljedica perspektive: prividni oblik nebeskoga svoda, površine diska Sunca i Mjeseca pri njihovu izlaženju i zalaženju i dr. 

## Duga

**Duga** je česta optička pojava u Zemljinoj atmosferi u obliku jednog ili više obojenih kružnih lukova, koja nastaje jednostrukim ili višestrukim lomom i odbijanjem zraka svjetlosti u kapljicama kiše. Pojava se obično vidi na zastoru kišnih kapi kada promatrač stoji okrenut leđima Suncu i gleda u smjeru toga zastora. Spektralne boje duge poredane su od crvene na vanjskom rubu do plave na unutarnjem rubu. Kod sekundarne duge, kada se zraka svjetlosti dvaput odbija na unutarnjoj površini kapljice, poredak boja obrnut je, a jačina duge slabija. Središte luka leži na crti koja spaja promatračevo oko s izvorom svjetlosti, i to tako da otklon crvene zrake, zbog loma i odbijanja, iznosi 42°, a za plavu zraku 40°, pa se pod tim kutovima i vidi luk glavne duge. Unutarnji luk sekundarne duge vidi se pod kutom od 52°. Duga se može pojaviti i na maglenim kapljicama, raspršenim kapljicama vodopada i na kapljicama rose (**bijela duga**). Djelomično tumačenje glavne duge dao je već u 16. stoljeću Markantun de Dominis, nešto poslije potpuno tumačenje dali su Rene Descartes i Isaac Newton. Potpuniju teoriju o dugi razvili su engleski astronom George Biddell Airy (1837.) i austrijski meteorolog Josef Maria Pertner (1897.). 

## Miraž

**Miraž** (franc. *mirage*, od *mirer* < lat. *mirari*: čuditi se) je optička pojava koja nastaje zbog loma svjetlosti u atmosferi, kada raslojavanje atmosfere nije jednoliko, pa nastaje totalno odbijanje (reflekija) svjetlosti među različito zagrijanim slojevima atmosfere, te svijanje zraka svjetlosti. Zbog toga se npr. planine i otoci čine kao da su podignuti u visinu i odvojeni od površine Zemlje, predmeti se vide iskrivljeni, dvostruki, trostruki i drugo. Pri donjem je miražu konkavna strana zrake svjetlosti okrenuta prema gore, a pri gornjem miražu prema dolje. Među pojave miraža ubraja se i fatamorgana. 

### Fatamorgana

**Fatamorgana** u geofizici (arap. *sarab*, *serab* ili *sirab*) je optička pojava u Zemljinoj atmosferi, vrsta zrcaljenja u uzduhu, zbog kojega se pričinja kao da se u daljini vide predjeli i predmeti. Uzrok je prelamanje zraka svjetlosti i potpuno zrcaljenje (totalna refleksija) u različito ugrijanim slojevima uzduha. Fatamorgana se često vidi u pustinjama i tropskim krajevima (refleksija svjetlosti neba daje dojam jezera koje "bježi" kako se približavamo) i na moru (osobito u tjesnacu između Messine i Kalabrije; u pučkom se vjerovanju pripisivala djelovanju vile Morgane; legendu su na južnu Siciliju donijeli Normani). Zbog istoga uzroka vide se predmeti na moru (npr. brodovi) uzdignuti (nepreokrenuti). 

### Zeleni bljesak

**Zeleni bljesak** je optička pojava u atmosferi koja nastaje za vrijeme zalaska ili izlaska Sunca lomom svjetlosti na slojevima zraka različite gustoće, te traje nekoliko sekundi. Kut loma zelene svjetlosti malo je veći od kuta loma crvene svjetlosti, pa je prilikom izlaska i zalaska Sunca njegov gornji rub zelene boje, a donji crvene. Pojava se može opažati na svim zemljopisnim širinama, ali je za opažanje potrebna iznimno bistra atmosfera bez vlage. 

## Halo

**Halo** (lat. *halo*, akuzativ od *halos* < grč. *ἅλως*: gumno, okruglo mjesto) je optička pojava u Zemljinoj atmosferi kada se Sunce ili Mjesec naziru kroz tanak sloj oblaka s kristalićima leda. Najpoznatiji je krug oko Sunca ili Mjeseca (potpuni ili njegov dio) polumjera 22° koji je na unutarnjoj strani crvenkaste, a na vanjskoj strani plavkaste boje; mnogo rjeđi je halo polumjera 44°.  U istu skupinu optičkih pojava spadaju i: 
* **lažna Sunca** ili **pasunca** (grč. *parhelij*), bjelkaste mrlje na dijelu kruga s obiju strana ili samo s jedne strane Sunca ili Mjeseca, a na istom nagibu kao izvor svjetlosti, 
* **[[tangenta|tangentni]] [[luk (matematika)|lukovi]]** (bjelkaste su boje i dodiruju krug haloa), 
* **svjetlosni stupovi** (pojavljuju se iznad Sunca izravno prije njegova izlaska ili nakon zalaska) i drugo. 
Sve te pojave nastaju lomom zraka svjetlosti na kristalićima leda pa se pojavljuju djelomično spektralne boje ili nastaju refleksijom svjetlosnih zraka na plohama kristalića leda uz pojavu bjeličaste boje ili pak nastaju zajedničkim djelovanjem obaju procesa. 

### Lažno Sunce ili pasunce

**Lažno Sunce** ili **pasunce** u Zemljinoj atmosferi prestavlja optičku pojavu dviju svijetlih mrlja na 22° s obje strane Sunca na istoj visini nad obzorom (horizontom). Pojava je srodna halou, a nastaje kada Sunce (rjeđe i Mjesec) svijetli kroz rijedak oblak heksagonalnih kristalića leda, koji su orijentirani tako da im je glavna (heksagonalna) os usmjerena vertikalno. 

### Sunčev stup

**Sunčev stup** ili **svjetlosni stup** je optička pojava u obliku cijele ili isprekidane svijetle vertikalne pruge iznad ili ispod Sunca, obično kada se Sunce nalazi nisko nad obzorom, najčešće pri zalasku ili izlasku. Pojava nastaje u višim slojevima atmosfere zbog odbijanja (refleksije) Sunčevih zraka na stupičastim ili prizmičastim heksagonskim ledenim kristalima, kada im je glavna (heksagonska) os usmjerena vertikalno. 

## Glorija

**Glorija** (lat. *gloria*: slava) je optička pojava koja se vidi kao jedan ili više obojenih prstena na gornjoj površini oblaka. Nastaje na dijelu neba suprotno od dijela na kojem se nalaze Sunce ili Mjesec. Posljedica je ogiba svjetlosti na kapljicama vode. Može se opaziti na rosi i na magli, ali vrlo rijetko. 

## Alpski žar

**Alpski žar** je svjetlosna pojava koja se kadšto zapaža u planinskim predjelima: vrhovi brda na strani svijeta suprotnoj od strane na kojoj se nalazi Sunce kratko su vrijeme prije izlaska, odnosno nakon zalaska Sunca purpurne, ružičaste ili žute boje. Kada Zemljina sjena dosegne te vrhove, boje ubrzo prelaze u plave nijanse. 

## Rayleighovo raspršenje

Raspršenje nastaje kad se elektromagnetski val sudari s česticama u atmosferi. Ako su te čestice manje od valne duljine vala, tada se radi o Rayleighovom raspršenju. Čestice odbijaju nešto energije, ovisno o veličini i dielektričnosti. Te čestice mogu biti prašina ili molekule dušika ili kisika. **Mie raspršenje** nastaje kad su čestice u atmosferi otprilike veličine valne duljine. Te čestice su prašina, pelud, vodena para i dim, a uvijek su prisutne u nižim slojevima atmosfere, posebice ako ima oblaka. Postoji i neselektivno raspršenje koje nastaje kad su čestice mnogo veće od valne duljine (kišne kapi). Rayleighovo raspršenje uzrokuje plavu nijansu neba u toku dana, i crvenu boju Sunca kod zalaska. Dobilo je naziv prema engleskom fizičaru Johnu Rayleighu, koji je objasnio tu pojavu.

## Izvori