Atmosfer optiği, Gökyüzü , Bulut, Gökkuşağı, Ayla (hale), Yalancı güneş , Serap

yesim434

V.I.P
V.I.P
Renkli bir gökyüzü genellikle ışığın parçacık ve tozlardan saçılmasının sonucudur. California orman yangınları sırasında günbatımında çekilen bir fotoğraf.
ftG6H0w.jpg

Atmosfer optiği Dünya atmosferinin kendine özgü optik özelliklerinin nasıl geniş ölçüde optik olgulara yol açtığını inceler. Gökyüzünün mavi rengi, yüksek frekanstaki mavi güneş ışığını gözlemcinin görüş alanına yönlendiren Rayleigh dağılımının direkt bir sonucudur. Mavi ışık kırmızıdan daha kolay dağılıma uğradığı için güneş kalın bir atmosferden gözlendiğinde kırmızı bir ton alır, bu da gündoğumu veya günbatımında olur. Ek olarak gökyüzündeki parçacıklar farklı renkleri farklı açılarda kırarak akşam veya şafak vaktinde rengarenk parlayan bir gökyüzü meydana getirebilir. Haleler, günbatımı parlaklığı, koronalar, güneş ışınları ve yalancı güneşlerin oluşmasında buz kristallerinden ve diğer parçacıklardan saçılım sorumludur. Bu olgulardaki çeşitlilik parçacık boyut ve geometrilerine bağlıdır.

Seraplar, ışık ışınlarının havanın kırıcılık endeksindeki termal çeşitlilik sonucu eğilmesiyle gözlenen bir olgu olup, uzak cisimlerin görüntülerinde yerdeğiştirme ya da bozulma gözlenmesine yol açar. Bununla ilgili diğer optik olguların arasında, güneşin bozulmuş bir şekille beklenenden daha erken doğması veya daha geç batması olan Novaya Zemlya efekti vardır. Sıcaklık değişimi ile Fata Morgana adında, ufuktaki veya daha uzaktaki cisimlerin -ada, kayalık, gemi veya buzdağı gibi- uzamış veya yükselmiş olarak algılanmasıyla görülmeye değer bir kırılma formu oluşur.

Gökkuşağı ışığın yağmur damlacıklarındaki iç yansıması ve kırınımının bir birleşimidir. Gökkuşağı gökyüzünde güneşin zıt tarafında görüldüğü için, güneş ufka yakınken aralarındaki mesafe arttığından daha belirgin olur

Serap

6 dakika içinde tek bir konumdan çekilen çeşitli seraplar. En üstteki tabloda Farallon Adaları'nın bir alt seviye serabı görülüyor. İkinci tabloda solda yeşil çakma görülüyor. Alttaki ve ortadaki çerçevede ise Farallon Adaları'nın üst seviye serapları var. Bu üç çerçevede üst seviye serabı üç görüntüden 5 görüntülü bir seraba, daha sonra da 2 görüntülü bir seraba dönüşüyor. Bu görünüm Fata Morgana serabı ile tutarlıdır.
ukMrQT5.jpg

Serap ışık ışınlarının bükülerek uzak cisimlerin veya gökyüzünün yerdeğiştirmiş bir görüntüsünü verdiği doğal şekilde oluşan bir optik olgudur. Halüsinasyonun aksine, serap kameraya çekilebilen gerçek bir optik olaydır, çünkü ışık ışınları gerçekten de gözlemcinin konumunda yanlış bir görüntü oluşturmak üzere kırılır. Görüntünün ne ifade ettiği ise insan aklının yorumlama kabiliyetine bağlıdır. Örneğin, ufkun alt kısmında görülen görüntüler kolaylıkla küçük su birikintilerine benzetilebilir.

Seraplar ’alt seviye’, ’üst seviye’ ve bir üst seviye serap olan ’Fata Morgana’, sürekli değişen olağandışı muazzam, dikey olarak istiflenmiş görüntüler serisi olarak sınıflandırılabilir.

Yeşil çakmalar ve yeşil ışınlar gündoğumundan hemen önce veya günbatımından hemen sonra meydana gelen, genellikle bir veya iki saniyeden uzun sürmeyen güneşin üzerinde bir yeşil noktanın görüldüğü veya günbatımı noktasından yeşil bir ışının parladığı optik olaylardır. Yeşil çakmalar aslında değişik sebeplerden kaynaklanan bir grup olgudur ve bazıları diğerlerine göre daha yaygındır.[28] Yeşil çakmalar her yükseklikten gözlenebilir, hatta bir uçaktan bile. Genellikle önünde engel bulunmayan bir ufukta, mesela okyanus üzerinde görülür, fakat bulut veya dağ tepesi üzerinde de görülmesi muhtemeldir.

Ufukta Ay’dan veya Venüs ve Jüpiter gibi parlak gezegenlerden gelen yeşil çakma da


Gökkuşağı

Çift gökkuşağı ve birincil yayın içinde gökkuşakları. Fotoğrafçının başının gölgesi gökkuşağı çemberinin merkezini belirliyor.
eJtuFxC.jpg

Gökkuşağı dünya atmosferinde güneş ışığı nem damlacıklarına düştüğü zaman gökyüzünde bir ışık spektrumu oluşturan optik ve meteorolojik bir olgudur. Çokrenkli bir yay formu alır. Güneş ışığından kaynaklanan gökkuşağı her zaman güneşin ters tarafında, yerden 42 dereceden daha yüksek gözlenmeyecek şekilde oluşur. Daha yüksek açılarda görmek için gözlemcinin bir uçakta veya dağ tepesinde olması gerekir çünkü diğer türlü gökkuşağı ufkun altında kalır. Gökkuşağını oluşturan damlacıklar ne kadar büyükse gökkuşağı o kadar parlak olur. Gökkuşağı en çok yaz aylarında öğleden sonra sağanak yağışlar zamanında görülür.

Bir yağmur damlaları dizisinin arka tarafında meydana gelen tek yansıma gökyüzünde 40-42 derecelik büyüklükte, kırmızı renk dış halkada olan bir gökkuşağı yaratır. Çift gökkuşakları mor renk dış halkada olmak üzere, iki iç yansıma sonucu 50.5-54 derecelik bir açısal büyüklükte oluşur. Birincil gökkuşağında (daha alçak ve daha parlaktır) kırmızı renk dış halkada mor renk ise iç halkadadır. Bu gökkuşağı ışığın damlacık içinde bir defa yansıması sonucunda oluşur. Çift gökkuşağında, birinci yayın dış kısmında ikinci bir yay görülebilir, ve renkler ters düzendedir(kırmızı içte, mor dış halkada). Bu ikincil gökkuşağı ışığın damlacık içinde iki kere yansımasıyla meydana gelir. Çift gökkuşağında iki gökkuşağı arasındaki bölge karanlıktır. Bunun sebebi, birincil yayın alt kısmından ikincil yayın ise üst kısmından damlacıktan yansıma ile gelen ışık olduğu halde aradaki bölgede herhangi bir yansıma mekanizması olmamasıdır.

Gökkuşağı devamlı bir renk spektrumunu kapsar; ayrı görülen bantlar insan renk görüşünün bir eseridir, ve siyah- beyaz fotoğraflarda herhangi bir bantlaşma görülmez. İnsan gözüyle görülebilen renkler için, en çok adı geçen sıra, kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, indigo ve mordur.Fakat renk körü olan birisi daha az renk görür.

Gökkuşağı havadaki suyun birçok formuyla oluşabilir. Bu sadece yağmuru içermez, aynı zamanda sis, serpinti ve çiyi de içerir.



Ayla

Solar glory at the steam from a
zIaiols.jpg

Su damlacıklarının rol aldığı sık görülen bir optik olgu da ayla(hale) dır. Ayla, azizin halesine çok benzer, ışığın kaynağına doğru belirli boyuttaki su damlacıklarından oluşan bir buluttan geri yansıması sonucu (kırınım, yansıma ve sapmanın bir kombinasyonu olarak) gözlemcinin başının etrafında görülen bir optik olaydır. Ayla, dış kısımda kırmızı, iç kısımda mavi-mor olmak üzere çoklu bir halkalar bütünüdür.

5 derece ile 20 derece arasıda değişen açısal uzaklık, damlacıkların büyüklüğüne bağlı olarak, gökkuşağında olduğundan daha küçüktür. Ayla sadece gözlemci güneş ile kırıcı damlacıklar bulutu arasında olduğu zaman görülebilir. Bu yüzden genellkile hava yolculuğu sırasında, hale uçağın bulutlar üzerindeki gölgesinin etrafında olacak şekilde görülür. Ayla aynı zamanda gözlemciden daha alt seviyede bulut veya sis olduğu zaman dağ tepesinden ve uzun binalardan , veya yere sis çöktüğü zaman gözlenebilir. Ayla, anthelion(bulut üzerinde görülen renkli halka) denen optik olguyla alakalıdı
r.

Yalancı güneş

Kuzey Dakota-Fargo'da çok parlak yalancı güneşler. Aynı zamanda yalancı güneşlerden hale yayları geçiyor
ma9Gu1O.jpg


Yalancı güneşler genellikle yüksek ve soğuk sirüs bulutlarında yassı, altıgen yapılı buz kristalleri tarafından, veya çok soğuk havada alçak seviyede sürüklenen elmas tozu adı verilen buz kristalleri tarafından oluşturulur.[20] McMurdo istasyonundaki bilim insanları sıklıkla yalancı güneş görürler. Bu kristaller prizma gibi davranır, içlerinden geçen ışınları minimum 22 derecelik bir sapma açısıyla bükerler. Eğer kristaller havada çökerken dikey olarak hizalanırsa, güneş ışığı yatay olarak kırınıma uğrar, böylece yalancı güneş görülür. Yalancı güneşler ya güneşin ayna görüntüleri olarak iki yanında ya da güneşin konumuna yatay hizada kısmi haleler boyunca parlak ışık lekeleri olarak görülebilir.

Güneş yükseldikçe kristallerden geçen ışınlar yatay düzlemden artarak sapar.sapma açıları artar ve yalancı güneşler güneşten daha uzağa ilerler Yine de, her zaman güneşle aynı yükseklikte kalırlar. Yalancı güneşin gerçek güneşe yakın tarafı kırmızı renktedir. Uzak tarafta renkler mavi ve mora döner. Fakat, renkler önemli ölçüde üst üste biner ve etkileri azalır. Yalancı güneşin renkleri sonunda halenin beyazında birleşir(eğer hale görülüyorsa).

Diğer gezegen ve aylarda yalancı güneşlerin görünecekleri formları tahmin etmek teorik olarak mümkündür. Mars’ta hem su-buz hem de CO2-buz tarafından oluşturulan yalancı güneşler olabilir. Dev gaz gezegenlerinde-Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün- diğer kristaller amonyak, metan bulutlarını oluşturarak dört veya daha fazla yalancı güneşli haleler oluşturabilir


Bulut renkliliği

Altokümülüs ve sirokümülüs oluşumu
ssvX8n5.jpg


Altokümülüs ve sirokümülüs oluşumu

Dünya’dan göründüğü haliyle bir bulutun rengi, bulutun içinde neler olup bittiğiyle ilgili bilgi verir. Yoğun troposferik bulutlar görülebilir tayfta yüksek bir yansıtma gösterirler (%70 ila %95). Çok küçük su parçacıkları yoğun bir şekilde paketlenmiştir ve güneş ışığı yansıtılmadan önce buluttan içeri çok fazla giremez, bu da özellikle yukarıdan bakıldığında buluta karakteristik beyaz rengini verir.[10] Bulut damlacıkları ışığı verimli bir şekilde saçmaya meyillidir, bu yüzden solar rasyasyon yoğunluğu gazlarda derine inildikçe azalır. Sonuç olarak, bulutun tabanı bulutun kalınlığına ve gözlemciye ne kadar ışığın geri yansıdığına bağlı olarak açık griden çok koyu griye kadar değişebilir. İnce bulutlar beyaz olarak veya çevrelerinin ya da arkaplanlarının rengini kazanmış gibi görünebilirler. Eğer tamamen buz kristallerinden veya süper soğutulmuş su damlacıklarından oluşuyorsa yüksek troposferik ve troposferik olmayan bulutlar genellikle beyaz görünür.

Bir troposferik bulut büyürken, yoğun su damlacıkları birleşerek daha büyük damlacıklar meydana getirebilir, daha sonra yağmur olarak düşen daha büyük damlacıklar oluşturabilirler. Bu birikme işlemi, damlacıklar arası boşluğun gittikçe artmasına ve ışığın bulut içine daha çok girmesine izin verir. Bulut yeterince geniş ise ve damlacıklar yeterince uzak konumlanmışsa, içeri giren belli bir ışık yüzdesi soğurulmadan önce yansıyamaz. Bunun basit bir örneği yoğun siste değil de yoğun yağmurda daha uzak mesafeleri görebilmemizdir. Bu yansıma/soğrulma işlemi bulutun tonunun beyazdan siyaha kadar değişebilmesinin sebebidir.

Diğer renkler bulutlarda doğal olarak meydana gelir. Mavimsi-gri bulutun içinde ışığın saçılmasının sonucudur. Görünür tayfta, mavi ve yeşil kısa dalgaboyu ucunda, kırmızı ve sarı ise uzun dalgaboyu ucundadır. Kısa dalgaboyundakiler su damlacıkları tarafından daha kolay dağılıma uğratılır, ve uzun olanlar daha ziyade soğurulur. Mavimsi renk buluttaki yağmur damlacıklarının bu saçılımdan sorumlu olduğunun kanıtıdır. Güneş ışığı buz tarafından saçılıyorsa bulut yeşilimsi bir renk alır. Yeşil görünen bir kümülüs bulutu ağır yağmur, dolu, sert rüzgar ve muhtemel bir kasırgaya dönüşebilen şiddetli bir sağanak işaretidir.

Sarımsı bulutlar baharın sonlarında, sonbahar başlangıcında orman yangınları mevsiminde görülür. Sarı renk dumandaki kirletici maddelerin varlığından kaynaklanır. Nitrojen dioksit varlığından kaynaklanan sarımsı bulutlar bazen yüksek hava kirliliği olan kent bölgelerinde görülür.

Kırmızı, turuncu ve pembe bulutlar neredeyse tamamen gündoğumu ve günbatımında görülür ve atmosferin güneş ışınlarını saçmasıyla meydana gelir. Güneş ile ufuk arasındaki açı yüzde 10’dan küçükse - gündoğumundan hemen sonra veya günbatımından hemen önce olduğu gibi- güneş ışığı diğer tonların kırılması yüzünden fazla kırmızı görünür. Bulutlar uzun ve saçılıma uğramamış güneş ışınlarını yansıtırlar ve o rengi alırlar. Bu etki birinin kırmızı bir spotu beyaz bir kağıda tutmasına benzer. Geniş, gelişmiş fırtına bulutları ile bu kan-kırmızısı bulutlar oluşturabilir. Kızılötesi civarında bulutlar daha koyu görünür çünkü su bu dalgaboyunda solar radyasyonu emer.


Yüksekten bakıldığında, buradaki gibi bir uçaktan olabilir,gökyüzünün rengi zirveye yaklaştıkça soluktan koyuya doğru değişir.
sRL8AHr.jpg

Gökyüzü neden mavi sorusunu ilk defa Müslüman bilgin El-Kindî (M.796-866) açıklamıştır. Risale fi'l-İlleti'i-Levni'l-Lazeverdi adlı eserinde, gökyüzünün doğal olarak kendiliğinden mavi olmayacağının, engin sular ve denizlerin mavi oluşununu sebebini ve gökyüzünün maviliğinin sebebini, su ve havadaki zerrecikler vasıtasıyla ışık kırılmaları ve akisleri ile açıklamıştır. Bu da, bugünkü bilim ile aynı görüştür. Bugün ise şöyle açıklanmıştır: Mavi renk kısa dalga boylu olduğundan atmosferdeki gazlarla daha çok çarpışarak gökyüzüne dağılmakta ve gökyüzünün mavi görünmesine sebep olmaktadır. Gökyüzünden gelen ışık, güneş ışığının dağılımının sonucudur, ki bu dağılım mavi rengin algılanmasına sebep olur.

Güneşli bir günde Rayleigh saçılımı gökyüzüne mavi bir değişim skalası verir -zirvede koyu, ufukta açık renk. Yukarıdan gelen ışık ufuktan gelen ışığın 1/38 i oranında daha az bir hava kütlesiyle karşılaşır. Bu nedenle zirveden gelen ışını daha az parçacık saçılıma uğratır ve ışık koyu mavi olur. Çok uzak mesafelerden gelen mavi ışık daha çok dağılıma uğradığından mavilik ufuktadır. Bu da, görüş çizgisinde dağılan ışığın mavi tonunun dengelemesiyle uzak ışık kaynaklarının kırmızıya kaymasına neden olur. Başka bir deyişle, kırmızı ışık da dağılıma uğrar; eğer bunu yaparsa gözlemciden çok uzak bir mesafede gözlemciye mavi ışıktan daha çok ulaşma şansına sahiptir. Sonsuza yaklaşan mesafelerde dağılan ışık bu yüzden beyazdır. Çok uzak bulutlar veya karlı dağ zirveleri bu nedenle sarı görünür. Bu etki açık gökyüzünde çok belirgin değildir, fakat bulutlar görüş alanını kapladığında dağılan güneş ışınlarından mavi tonu azalttıkları için daha belirgin olur.

Çok küçük parçacıklardan (molekül büyüklüğünde) saçılma neredeyse rastgeledir. 90 derecelik bir açıda dağılım, yansıyan veya ileri giden dağılımın yarısıdır. Bu ise mavi gökyüzünün neredeyse eşit olarak renklenmesine ve ince bulutların Güneş’in etrafında beyaz bir alan oluşturmasına sebep olur, çünkü bulutları oluşturan büyük parçacıklar sadece küçük açılarda dağılım yaparlar. Yaz boyunca Sahra Çölünden gelen toz subtropikal güney kıyılardan ABD’nin güneydoğusuna ilerler, bu da gökyüzünün maviden beyaz bir görünüme değiştirir ve kırmızı günbatımlarında artışa neden olur. Havadan inen partiküllere sebebiyet verdiği için bu olay hava kalitesini yaz ayları boyunca kötü etkiler.[

Gökyüzü özellikle gündoğumu ve günbatımında kırmızı, turuncu, mor ve sarı gibi, ve gece siyah olmak üzere birçok renge dönüşebilir. Dağılımın etkileri aynı zamanda gökyüzünden kısmi olarak, çoğu Güneş’ten 90° olmak üzere ışığı polarize eder.


Uluslararası Aydınlatma Komisyonu tarafından, aydınlanma şemaları tasarımları için gökyüzü parlaklık dağılım modelleri tavsiye edilmiştir. Son gelişmeler açık havadan kapalı havaya değişen hava şartlarında gökyüzü parlaklığı modellemesi için ’tüm gökyüzü modelleri’ ile bağlantılıdır

Alinti
 
Top