REFRAKCIJA I DISPERZIJA

U potrazi za nečim astronomski interesantnim jedne januarske večeri našao sam se na desnoj obali Morave, odakle su se lepo videli mlad Mesec i Venera.


Moji drugari fotografi iskidali bi se od smeha jer nisam izbacio iz kadra granu dole desno, ali dobro, kadrirati u skoro potpunom mraku, i još kroz CPL je veoma teško. Grešku sam video tek kući.

Pretpostavio sam da na Moravi plove sante leda koje bi možda bile fotogenične, to je relativno redak prizor, ali leda je bilo vrlo malo. Zapravo santi jeste bilo ali tamo gde ih je bilo bilo je nedostupno za fotografisanje.



Prilika za fotografisanjem sjajnih planeta ima napretek. Ovog puta su Mars i Venera relativno blizu na nebu, ali i u prostoru (Venera je trenutno od nas udaljena 82 miliona km, a Mars 275), obe planete su blizu tzv zapadne elongacije, odnosno nalaze se se na istoj strani Sunčevog Sistema - levo od zalazećeg Sunca gledano sa severne zemaljske hemisfere.

Sledi još jedan snimak Tamronom, a onda dva Canonom 50 1.8.
Na svim fotkama se vide, odozgo nadole Mars, Venera i Mesec, a na trećoj je označen položaj Neptuna koji je isuviše taman za ovako svetlo nebo. Neptun naime ima magnitudu 8.0, ako ćemo baš iskreno - vide se dva nešto svetlija piksela, ali niti je Neptun nešto bitan niti redak prizor, pa ćete ovog puta biti uskraćeni za dotična dva piksela.

S druge strane, oblik i boja Marsa i Venere su pod uticajem pesničke slobode i pravca zvanog romantizam, pretrpeli značajne promene u procesu obrade.
Eufemizam za nadrealizam.




Ali šta je to što najviše smeta astronomima, ako izuzmemo oblake? Turbulencija, naravno. A u sklopu nje i dve fizičke pojave koje degradiraju sliku i otežavaju merenje položaja, a to su refrakcija i disperzija.
Mada nemaju neke konkretne veze jedna s drugom, obe ove pojave nastaju usled činjenice da se atmosfera, odnosno jedan njen isečak ako posmatramo presek iz profila, ima osobinu da se ponaša kao prizma. Odatle proističu i sličnosti efekata koje ove fizičke pojave izazivaju.

Refrakcija je lomljenje svetlosnog talasa u atmosferi koje se manifestuje kao "podizanje" snimljene slike astronomskog objekta u odnosu na stvarni položaj. Drugim rečima, ako pogledate zvezdu na samom zapadnom horizontu, gledate u njen lik koji je zapravo iznad njenog stvarnog položaja, zvezda je u međuvremenu potonula ispod horizonta. Isto važi i za zalazak/izlazak Sunca, Meseca i ostalih nebeskih tela.
Kako objasniti devojci da je najromantičniji zalazak Sunca zapravo gotov a da još nije ni počeo?
Eto sa kakvim problemima se sve suočava mladi poznavalac fizike i srodnih nauka.


Na snimku se vidi četvorominutni put Sirijusa koji upravo izlazi na jugoistoku. U momentu početka snimanja Sirijus se nalazio na 7 stepeni visine nad horizontom. Pošto refrakcija jako zavisi od visine objekta nad horizontom, nadmorske visine, pritiska u hPa, temperature, postojanja slojeva vazduha različitih fizičkih karakteristika, moglo bi se reći da je određivanje refrakcije poprilično težak posao. Zapravo sve je teže kako se ide ka horizontu; izmereni rezultati mogu prilično da odstupe od formula. Zato se grubo računa da je refrakcija na horizontu 34 ugaonih minuta a za našu visinu od 7 stepeni iznosi 7.5 minuta.

Na sledećem snimku je desno od vertikalne crte obeleženo zelenim zaobljenim kvadratićima koliko iznosi atmosferska refrakcija za datu visinu. Drugim rečima, možete smatrati da je položaj Sirijusa na tim visinama u realnosti niži za vrednost zelenog kvadratića.


Refrakcija je generalno bitna za merenje položaja nebeskih tela, ali je najbitnija bila kroz istoriju pomorstva. Budući da refrakcija na samom horizontu može da trpi značajne oscilacije u zavisnosti od meteoroloških parametara, dolazilo je do čudnih nepodudarnosti u izmerenim vremenima izlaska i zalaska Sunca i Meseca. A te vrednosti su bile jako bitne za navigaciju.

Treba pomenuti da je refrakcija objekata, pre svega Sunca na horizontu uzrok mnogih optičkih fenomena koje se grupno zovu miraž (od francuske reči mirage i latinski mirari što znači gledati, čuditi se). Sva ta optička čudesa mogu biti gornji miraž (potreban je sloj inverzije, tipično za polarne regione), donji (tipično u pustinji) i fatamorgana (jako brza kombinacija gornjeg i donjeg miraža, faktički distorzija posmatranog objekta koja se brzo menja u realnom vremenu).

Mislite da su ove klasifikacije dosadne i beskorisne?
Da su išta o tome znali grešni učesnici Barencove treće ekspedicije pre 400g, ne bi se radovali pre vremena. Naime, bili su prinuđeni da zanoće u arhipelagu Novaja Zemlja (ruska polarna teritorija, poznata i kao poligon za Tzar bombu) a zanoćiti u tim predelima znači biti zarobljen i čekati pola godine da se Sunce ponovo pojavi. Pošto su očekivali ponovnu pojavu Sunca u tačno određeno vreme - ispostavilo se da je Sunce poranilo dve nedelje. A onda se ispostavilo da nije poranilo, već se približavalo horizontu a refrakcija je učinila da izgleda kao da je svanulo.
Efekat se i danas zove efekt Novaja Zemlja i manifestuje se kao višestruke horizontalne trake jedna preko druge na horizontu. To je zapravo iskrivljena slika Sunca usled slojeva inverzije i osnovna razlika između ovog efekta i klasične refrakcije širom sveta je u intenzitetu refrakcije. Videli smo da je Sunce na horizontu u refrakciji od 34 ugaona minuta, znači nešto više od pola stepena. Međutim u slučaju efekta Novaja Zemlje (i generalno u polarnim predelima) refrakcija iznosi mnogo više - od dva do pet stepeni, i eto kalendarske zabune Barencove ekspedicije.

Drugi efekat koji se ovde vidi je disperzija. U strogo teoretskom smislu reč je o razlaganju svetlosti na osnovne boje prolaskom kroz tzv disperzivni medijum. Disperzivni medijum može biti bilo koje optičko telo, recimo sočivo, prizma ili - atmosfera.
U suštini disperziju možemo definisati i kao hromatsku aberaciju atmosfere. U pitanju je razlaganje svetlosti na osnovne boje, refrakcija različitih frekvencija svetlosti je različita pa se tako boje u spektru pomeraju svaka ka svojoj poziciji.


Ovo je uvećan isečak snimka Sirijusa gde vidimo da zvezda u donjim delovima atmosfere ima veće oscilacije u boji. Naravno da objektiv EF 50 1.8 II nije optički biser što se tiče hromatske aberacije, ali je ovde na blendi f6.3 više nego sposoban da zabeleži razliku. Takođe ovde postoje još dva efekta: scintilacija (treperenje sjaja ali ne i promene u boji zvezde) i ekstinkcija, s tim što ekstinkcija objašnjava zašto je zvezda dole levo crvenija nego gore.

Disperzija je mnogo širi pojam u svemiru i nije samo vezan za našu planetu i atmosferu. Emisija pulsara se odvija na veoma širokom opsegu radio frekvencija, a ono što mi primećujemo je da visoke frekvencije redovno pristižu ranije od niskih frekvencija. Ovo je takođe disperzija, ovog puta zbog interakcije sa jonizovanom međuzvezdanom materijom, odnosno sa uglavnom slobodnim elektronima.

Eto, jedna od zanimljivih stvari koje se mogu videti u sumrak su i sateliti. Nisam stigao da reagujem, ali oko 17:45h januara 30. baš dok sam se pakovao nakon snimanja svega ovog, imao sam čast da vidim kako se ISS ukršta sa nekim satelitom - ISS odlazi nakon toga istočno a satelit južno.
Ispostavilo se da je u pitanju bio segment rakete Vostok 8A92M koja je bila derivat prve interkontinentalne balističke rakete R7. Dotični Vostok je poslužio za lansiranje meteorološkog satelita br.10 iz porodice Meteor-2; orbita ovog tela rakete je 733x886km, dakle skoro duplo iznad ISS - znam da mi je prva misao u tom momentu bila koliko li je razdvajanje između orbita i koliko su (male) šanse za sudar.

A da sam imao montiran aparat ili malo brže reflekse mogao sam da imam ludu fotku. Ili barem da sam prethodno pogledao na heavens-above.

Коментари