|
Od davnina je vidljiva svjetlost bila jedini izvor informacija nekog nebeskog objekta. Prirodnom svjetlosti bavili su se Huygens, Newton, Einstein... Jedna od osobina svjetlosti koja je privlačila pažnju jeste ponašanje svjetlosti na granici dva različita sredstva (zrak, voda, staklo,...). Npr. pri prijelazu svjetlosti iz zraka u vodu svjetlost se dijelom odbija od površine vode ili reflektira (lat. reflectere - odbijati), a dijelom prelazi u vodu lomeći se ili refraktirajući (lat. refractus – prelomljen). Ovakvo ponašanje svjetlosti 1620. god. opisao je Fresnel na sljedeći način:
1. Upadna, odbijajuća, prelomljena svjetlost i normala na graničnu površinu nalaze sa u istoj ravnini. 2. Svjetlost se odbija pod istm kutom, pod kojim je upala na dato sredstvo (slika br.1). Ili:
3. Odnos sinusa upadnog i sinusa prelomljenog kuta ( l ) je konstantan za dvije različite sredine kroz koji prolazi svjetlost i zavisi samo od prirode oba sredstva (relativnim indeksom loma za ta dva sredstva - n).
Pri tome, ako svjetlost prelazi iz optički rjeđe u optički gušće sredstvo(vakuum- atmosfera Zemlje, zrak-voda), lomi se ka upadnoj normali, a pri prijelazu iz optički gušćeg u optički rjeđe sredstvo (voda-zrak) od normale. ASTRONOMSKA REFRAKCIJA A što se događa sa svjetlosti koja dolazi iz kosmosa?
Na svom putu do nas prolazi kroz atmosferu Zemlje i pri tome se lomi (slika br. 2). Vidimo da je stvarno zenitno rastojanje (z) jednako prividnom zenitnom rastojanju (z´) uvećano za kut refrakcije ( ), tj:
Ova pojava mijenja položaj nebeskih tijela i to na način da se mijenja udaljenost nebeskog objekta od zenita dok azimut ostaje neopromijenjen. Upravo zbog toga, za točna astrometrijska promatranja, moramo poznavati kut refrakcije. Pri tome treba napomenuti da refrakcija osim od udaljenosti od zenita, ovisi i od sastava atmosfere, temperature, tlaka,... Zbog svakodnevne raznolikosti atmosferskih čimbenika, samo približno možemo odrediti refrakciju. Zbog toga najčešće računamo srednju ili normalnu refrakciju, koja iznosi:
Ovaj izraz vrijedi do zenitnih daljina od 700 . Nakon toga izračunata odstupanja od praktičnih postaju sve znatnija približavajući se horizontu gdje dostižu i 35'. Ovaj problem pokušali su riješiti mnogi matematičari i astronomi-Cassini, Newton, Bradley, Laplace, Bessel i dr. Točan izraz za pravu refrakciju glasio bi:
gdje su A, B, C,... koeficijenti koji ovise o sastavu atmosfere, rasporedu gustoće atmosfere i sl. Ovdje treba istaknuti da u blizini horizonta niti jedna teorija, niti tablice ne daju točne vrijednosti za refrakciju. Prije svega zato što se atmosfera u prizemnim slojevima ne nalazi u ravnoteži, već u stalnom gibanju i promjenama čije je zakonitosti vrlo teško utvrditi. POJAVE VEZANE UZ ASTRONOMSKU REFRAKCIJU
1. Prilikom izlaska ili zalaska Sunca ili Mjeseca, refrakcija je više izražena (za 6') na nižim krajevima Sunca ili Mjeseca od viših krajeva. Zbog toga nam disk Sunca ili Mjeseca prividno poprima ovalnu formu (slika br.3). 2. Efekt astronomske refrakcije prividno izdiže tijela na nebeskoj sferi. Zbog toga se izlaz nebeskog tijela promatra prije nego što se ono stvarno dogodilo, a zalaz nakon što je nebesko tijelo stvarno zašlo za horizont (slika br.4).
3. Treperenje (scintilacija) zvijezda nastaje zbog toga što svjetlosni zraci od zvijezda prolaze kroz atmosferske slojeve različite građe, temperature i sl. te nastaju različita prelamanja svjetlosnih zraka na različitim slojevima Zemljine atmosfere. Kako je prelamanje svjetlosti različito za različite valne duljine svjetlosti, zvijezde osim sjaja mijenjaju i boju. 4. Duže vrijeme, nakon Sunčevog zalaska ili prije izlaska, dobro se vidi iako je Sunce ispod horizonta. Sunčeva svjetlost se raspršuje na višim slojevima atmosfere i kao odbijena dolazi do Zemljine površine. 5. Za vrijeme pomrčine Mjeseca, on ne nestaje, već poprima crvenu boju. To je zbog toga što atmosfera Zemlje raspršuje kraće valne duljine svjetlosti (plavu), a lomi dulje valne duljine svjetlosti (crvenu) koje dolaze od Sunca . Crveni dio vidljivog dijela spektra na taj način prolazi kroz atmosferu Zemlje, lomi se i obasjava Mjesec koji je zbog toga crvene boje. 6. Ukoliko je pomrčina Mjeseca u blizini horizonta, može nastati rijetka pojava da istodobno nad horizontom možemo vidjeti i Mjesec i Sunce (slika br.5). Iako Sunce, Zemlja i Mjesec leže na istom pravcu, uslijed refrakcije svjetlost se lomi u atmosferi Zemlje te se pravi položaj Mjeseca i Sunca prividno promijenjeni.
Literatura: 1. D. Roša: 1996., Opća astronomija (II. dio), Zvjezdarnica HPD, Zagreb
THE ATMOSPHERIC REFRACTION The atmospheric refraction changes the position of sky objects by changing their distance from the zenith, while the azimuth of each object remains unchanged. The knowing of the refraction angle is, therefore, essential in exact astronomical observations. (septembar 2003.)
|
