Złudzenia optyczne w przyrodzie
 |
|
Barwa nieba o zachodzie Słońca
|
W czasie zachodu Słońce ma barwę czerwonobrunatną, natomiast będąc wysoko nad horyzontem jest białe. Przechodząc przez atmosferę, światło ulega rozproszeniu. Natężenie światła rozproszonego jest odwrotnie proporcjonalne do czwartej potęgi długości fali. Światło białe jest mieszaniną wszystkich kolorów tęczy czyli fal o różnych długościach, ponieważ każda barwa ma inną długość fali. Fale czerwone i żółte są najdłuższe, zaś niebieskie i fioletowe najkrótsze. O wschodzie i zachodzie promienie Słońca przechodzą przez znacznie grubsze warstwy atmosfery niż o innej porze dnia. Zatem w świetle przechodzącym dominują większe długości fali (krótkie czyli fioletowe i niebieskie uległy rozproszeniu), a ich przewaga jest tym wyraźniejsza, im grubszą warstwę atmosfery światło pokonuje.
 |
|
Błękitny kolor nieba
|
Niebieską barwę nieba można wytłumaczyć również rozproszeniem światła słonecznego na cząsteczkach powietrza. Cząsteczki gazów rozpraszają silnie fale o mniejszych długościach czyli fioletowe i niebieskie. Fale te przechodząc przez atmosferę są wielokrotnie rozpraszane w różnych kierunkach i dochodzą do nas ze wszystkich stron nieba. Rozproszenie sprawia, że powietrze odbieramy jako jasne z wyraźną przewagą fioletu, sporą porcją barwy niebieskiej, mniejszą barwy zielonej i całkiem małą barwy żółtej czy czerwonej. Takie połączenie barw odbierane jest przez ludzkie oko jako błękit.
Błękit nieba jest tym mocniejszy, im powietrze jest czystsze. Różnego rodzaju zanieczyszczenia pyłem czy piaskiem, kryształki
 |
|
Słońce nad horyzontem
|
lodu lub cząsteczki wody powodują zblednięcie nieba. Większe cząsteczki zawieszone w atmosferze rozpraszają bowiem równie dobrze wszelkie fale. Gdy w powietrzu jest dużo takich cząsteczek niebo staje się bladoniebieskie, bo docierają do nas także rozproszone przez te duże cząsteczki fale innych barw, co zmniejsza intensywność widzianego przez nas błękitnego nieba. Podobnie możemy wytłumaczyć kolor morskiej wody.
W przestrzeni kosmicznej, gdzie nie ma atmosfery, niebo jest zawsze czarne!
Patrząc na Słońce lub Księżyc ulegamy złudzeniu, że ich rozmiary są większe niż gdy znajdują się wysoko na niebie. Tymczasem ich rozmiary kątowe są jednakowe bez względu na wysokość nad horyzontem. Złudzenie to można wytłumaczyć różnicą punktów odniesienia. Gdy Słońce i Księżyc są nisko nad horyzontem, ich rozmiary możemy porównać ze szczegółami krajobrazu Ziemi. Nie można tego uczynić, gdy są wysoko nad Ziemią.
Zorze polarne
 |
|
Zorza polarna
|
Zorze polarne powstają na skutek burz magnetycznych na Słońcu. Z powierzchni Słońca wyrzucane są wtedy ogromne ilości naładowanych cząstek (głównie protonów i elektronów) o wysokiej energii. Tworzą one tak zwany . Kiedy wiatr słoneczny dotrze w pobliże Ziemi, oddziaływuje z polem magnetycznym Ziemi. Na skutek tego elektrony poruszają się ruchem spiralnym wzdłuż linii ziemskiego pola magnetycznego i w końcu zderzają się w pobliżu biegunów magnetycznych z cząsteczkami azotu i tlenu wzbudzając je, które wracając do stanu podstawowego wypromieniowują energię w postaci kwantów światła. To tylko uproszczony model powstawania zorzy. Rzeczywistość jest bardziej skomplikowana i naukowcy tworzą coraz to .
 |
|
Zorza polarna nad Polską Stacją Polarną na Spitsbergenie
|
Zorze występują na wysokości 70-300 km, chociaż czasami sięgają 1000 km. Kolor zorzy zależy od wysokości na której następuje wzbudzenie atomów i od rodzaju atomu. Na ogół jeśli zderzenie następuje z azotem widzimy kolor czerwony i niebieski, jeśli z tlenem zielony i różowy. Kolor żółty jest wynikiem mieszania się barwy zielonej i czerwonej. Gołym okiem zorze dostrzegamy jako zielonkawe i białe bowiem przy słabym świetle oko rejestruje światło przy pomocy pręcików, które nie są wrażliwe na kolory, a jedynie na natężenie czyli ilość światła. Pełne barwy widać dopiero na zdjęciach fotograficznych.
Najczęściej zorze widzimy w strefie podbiegunowej. Największe nasilenie zórz występuje w maksimum aktywności Słońca (następują co 11 lat a ostatnie było w 2001 roku). Zorze można wtedy obserwować również w Polsce. Piszący tę notatkę Adam Bartczak obserwował zorzę w postaci czerwonych przesuwających się łun na dużej części nieba w październiku 1990 roku w Malanowie. Zjawisko trwało kilka godzin.
Z burzami magnetycznymi i zorzami wiąże się wiele innych zjawisk: wzrost pochłaniania fal radiowych, zaburzenia pola magnetycznego, spadek natężenia promieniowania kosmicznego, ale z drugiej strony lepsze urodzaje w latach maksimum cyklu aktywności te roczniki win uznaje się za najlepsze), większe przyrosty drzew i cieplejsze lato.
