Příběhy zemské atmosféry aneb za vše může klima nebo počasí (9)
Atmosférické krásy
Obraťme nyní svůj pohled vzhůru k nebi, kde nám někdy připraví příroda prostřednictvím naší atmosféry opravdu nádherné optické jevy. Je jich celá řada, ale zmíníme se pouze o dvou nejkrásnějších. A snad nevadí, že to bude trochu delší.
Duhu poznali lidé už v době biblické, neboť jak známo, oznamovala konec potopy světa! Lidé v české kotlině také poznali tento krásný jev asi už před příchodem praotce Čecha, ale první písemnou zmínku o krásné duze pozorované v Praze, najdeme v našich starých kronikách při popisu vánočního počasí v roce 1283!
O vysvětlení tohoto krásného jevu se pokoušeli učenci už ve starověku, leč jejich představy byly pochopitelně velmi naivní. Domnívali se na příklad, že se jedná o sirné a sodné páry zažehnuté sluncem. Aristoteles a pak o pár set let později známý římský filozof Seneca sice poznali, že se jedná o jev optický, že duhové barvy vznikají i na kapkách rozstřikované vody, ale duhový oblouk byl podle nich jakýmsi odrazem Slunce v hustých mracích.
Ve středověku se vznik duhy pokoušel vysvětlit pravděpodobně neznámý dominikán Diedrich z Freiberka, který uveřejnil téměř dokonalou teorii vzniku duhy už v první dekádě 14. století. Poznal, že duhové barvy vznikají lomem slunečního světla a zrcadlením uvnitř vodních kapek. Dokonce už vysvětlil i duhu vedlejší, která má barvy v obráceném pořadí, a která vzniká kromě uvedených lomů ještě dvojnásobným zrcadlením ve vodních kapkách. Asi současně podobně vysvětlil vznik mlhy i islámský vědec Kamal al Din al Farisi. Přitom v té době se ještě duha většinou považovala za subjektivní jev!
Je neuvěřitelné, že se na práce těchto dvou učenců zcela zapomnělo a teprve po pár staletích se touto problematikou začali vážně a úspěšně zajímat René Descartes a po něm i Isaac Newton. Prvně jmenovaný publikoval přesný výklad vzniku mlhy v roce 1637. Zajímavé je, že sice vypočítal přesné úhlové vzdálenosti u obou druhů duhy, ale nedovedl ještě vysvětlit vznik duhových barev. To se povedlo – a zde se milí čtenáři podržte – zcela neprávem opomíjenému Čechovi - Janu Markovi Marcimu z Kronlandu, který se narodil v roce 1595 v Lanškrouně. Mimo jiné byl vedoucím lékařem a hygienikem Království českého a osobním lékařem císaře Ferdinanda III. Jan Marek Marci na konci Třicetileté války v roce 1648 rozložil skleněným trojbokým hranolem sluneční světlo na jednotlivé barvy, které nejen odpovídaly barvám duhy, ale i jejich pořadí ve spektru bylo stejné! Marci poznal, že je to způsobeno lomem slunečních paprsků, a že velmi záleží na úhlu lomu! A tak tento Čech vysvětlil vznik duhy jako druhý 11 let po Descartovi, samozřejmě nezávisle na něm a navíc mnohem přesněji. Přitom Newtonovi, kterému se všeobecně připisuje prvenství v objasnění tohoto optického problému, bylo v roce 1648 pouhých 6 let a teprve začínal nabírat první školní vědomosti! Pro pořádek ale musíme Newtonovi objektivně přiznat, že byl první, kdo vysvětlil vznik, tvar a všechny záhady kolem tohoto „nebeského“ optického jevu ve své době nejkomplexněji. Další „detaily“ k dokonalému objasnění všech „duhových záležitostí“ se objevily až v 19. století, kdy se přišlo na to, že významnou roli v nich hraje interference světla. Tím se přišlo i na to, že intenzita barev záleží na velikosti dešťových i oblačných kapek. Výraznější hlavní duha vzniká na největších vodních kapkách o průměru větším než jeden milimetr. A ještě musím prozradit, že o všechny tyt „duhové“ záležitosti „leckde vyšťoural“ jediný ještě žijící třetí autor té skvělé knížky Meteorologie skoro detektivní Karel Krška.
Takže až někdy uvidíte na obloze nádhernou duhu, nebo dokonce současně dvě duhy, všimněte si, že pořadí barev v těchto dvou duhách je opačné. A pokud se třeba při pozorování za jízdy autem divíte, že duha s vámi cestuje, pak vězte, že vše záleží na úhlu slunečních paprsků a na úhlu, pod kterým duhu pozorujete. Proto vídáváme nejčastěji duhu v ranních či podvečerních hodinách, kdy je sluníčko nízko nad obzorem, samozřejmě musejí v jejím směru být dešťové kapky a vždy vidíme nanejvýše duhový polokruh. A ještě něco. O duze byla složena celá řada nádherných písní a to, že je na jejím konci zakopán poklad, je samozřejmě jen hezká báje!
A nyní o další atmosférické kráse. Polární záře je souhrnný název pro světelné atmosférické jevy, které vznikajíkombinací elektromagnetických příčin pozemských a extraterestrických, tedy těch, které mají svůj původ mimo naši planetu. Tyto nádherné, často až fascinující světelné úkazy jsou velmi rozmanité, mění svůj tvar i barvy a celá hra světel vysoko na obloze je v neustálém pohybu. Je to určitě ten nejkrásnější jev, který nám příroda, nebo chcete-li atmosféra přichystala!
Polární záře je nejčastěji zbarvená zeleno-žlutě nebo do červena, za což může atmosférický oxygen, tedy kyslík, je-li zbarvená do modro-fialova, pak za to může nitrogen, tedy dusík. Při objasnění vzniku polární záře je třeba použít několika odborných terminů. Tyto úkazy vznikají nejčastěji ve výškách od 80 do 130 km, v tzv. ionosféře. V této atmosférické vrstvě se nachází největší množství ionizovaných, tedy elektricky nabitých molekul. K té ionizaci pak dochází zásluhou korpuskulárního záření, které vychází ze Slunce při slunečních erupcích, což je ta zmíněná „mimozemská“ příčina. Někdy se tomuto proudu protonů a volných elektronů říká sluneční vítr. Ten dorazí k naší Zemi a její magnetické pole ten proud stočí podél svých siločar do oblastí obou magnetických pólů. Proto polární záře můžeme v pásmu kolem 70. rovnoběžek na obou polokoulích, za jasných nocí v zimě, (ovšem s výjimkou vánočního období) a také v září, říjnu, únoru a březnu, kdy je příznivě nakloněno magnetické pole vůči Slunci. V tropech tedy tento jev neuvidíme, a i v našich středních zeměpisných šířkách jsou vzácné. Na četnost jejich výskytu má samozřejmě také vliv sluneční aktivita. Síla slunečního větru, tedy množství částic vyvržených ze Slunce, se mění během známého jedenáctiletého cyklu a polární záře se objevují, zejména když dochází k náhlé změně počtu slunečních skvrn.
Ve starověku tedy asi zaregistroval tento nádherný jev málokdo, protože většina lidstva žila v teplejších oblastech, ale určitě ji poznali Vikingové. A protože konec 16. století byl ve znamení zvýšené sluneční aktivity, i u nás se zachovaly zprávy o pozorování polární záře v Kutné hoře roku 1570 a v Domažlicích o rok později. I to bylo zřejmě příčinou toho, že se tímto jevem začali zabývat velikáni vědy jako Galileo Galilei, Johannes Kepler, René Descartes a o něco později Edmund Halley. Tento nádherný jev samozřejmě múžeme u nás velmi sporadicky pozorovat i v současnosti, ale musíme mít velké štěstí…
Text: Vladimír Vondráček
Ilustrace: FrK Kratochvíl