AMATEUR STORMCHASING SOCIETY

Optická sklizeň #4

22. 2. 2016

Autoři: Sumie-dh, M. Janoušek, D. Müllerová, L. Ronge, J. Drahokoupil

Sumie-dh

24.10 2015

Tlaková výše Quitna zajistila na sobotní ráno jasno nad většinou České republiky. Vysoká vlhkost vzduchu, nízká rychlost větru a rosný bod kopírující teplotu vzduchu předpovídali výskyt radiačních mlh a tedy čas ideální k pozorování mlžných duh, gloriol, brockenských přizraků či tvz. steam devils nad hladinami rybníků v brzkých ranních hodinách . Většina údolí ve střední Evropě s významnějším tokem podporující vysokou vlhkost byla ten den skutečně vyplněna mlhou vytvořenou při klesání studeného vzduchu po úbočích říčních svahů. Na rozsáhlejších plochách vydržela mlha pouze na Šumavě a v Polabí. Snímky z družce MSG s pětiminutovým (rapidscan) intervalem odhalují tuto podívanou v celé kráse. Křížek je v pozici místa pozorování - hvězdárna Uherský Brod.

Celodenní mikrofyzikální produkt
© Český hydrometeorologický ústav, EUMETSAT

Družicový snímek v pseudoviditelném spektru VIS-IR
© Český hydrometeorologický ústav, EUMETSAT

Sendvičový produkt kanálu HRV a  kanálu IR10.8
© Český hydrometeorologický ústav, EUMETSAT

Protože jsem toho dne před programem na ASTRO©BROD.2015 měla trochu času a mlha obklopovala celou hvězdárnu, zmizela jsem najít místo s protrhanou oblačností. První místo bylo nalezeno v 8:25 SEČ. U prvního řádu duhy bylo pozorované zabarvení jak u oblouku duhy tak u oblouků podružných. Protože zabarvení a šířka duhových oblouků je úzce spjato s průměrem kapiček, je možné tyto parametry odvodit ze simulací (použit byl software IRIS). Velký vliv na "ostrost" a počet podružných okem pozorovatelných oblouků má také procentuální odchylka průměru kapiček od majoritní hodnoty v mlze zastoupené. Uniformita průměru kapiček v mlze závisí na stádiu vývoje - mlha která se právě formuje bude mít více kapiček malého průměru s vyšší uniformitou, mlha zralá bude mít mix průměrů kapiček mnohem rozmanitější a nakonec v mlze ve fázi rozpadu se bude v průbehu opdařování průměr kapiček, jejich počet na krychlový cm a celkový obsah vody postupně snižovat. Též typ mlhy může mít v některých případech vliv na distribuci velikostí kapiček v oblaku. Průměr vodních kapiček by tedy podle simulací odpovídal minimálně 8 µm, kdy už barvy jednotlivých vlnových délek nesplývají dohromady a zároveň se tato hodnota výrazně neodchyluje od obvyklých velikostí kapiček v mlhách, tj. 5-15µm. Dalším faktorem který může ovlivňovat průmer kapek je teplota, tato hodnota je ale pro pozorovatelské účely víceméně zanedbatelná, proto ji uvedu jen odkazem na simulaci duhy s průměrem 8 µm a 0,1 % odchylky, přičemž vlevo je zobrazena simulace s teplotou 0C°, vpravo s teplotou 30C°.

Fogbow - autor:

Tuto hodnotu víceméně simulace potvrdila, k hodnotě 8µm přibyla i hodnota přibližné procentuální odchylky, která dokreslila celý odhad. Budeme ji ale brát velice orientačně, přotože zatím nepatřím k simulačním guru a tyto nástroje jsem využívala dosud jen cvičně u uměle reprodukovaných mlžných duh na bodovém osvětlení. Níže je možno vidět fotografii pořízenou s polarizačním filtrem ve srovnání stejného, ale zvýrazněného snímku obsahující výžez ze simulace.

První řád duhy s odchylkou 20% v průměru 100µm vlevo a průměru 8µm vpravo. Mlhy obsahují kapičky větší než 100µm spíše vzácně, hodnota byla vybrána demostrativně jako "fenotypově" blízká klasické duze a zroveň je v simulační SW jako hodnota maximálního průměru kapky.

...stejné parametry jako u simulace výšše, pouze s širším ohniskem zobrazení, kde je vidět i duha sekundární.

Doprovodným jevem bylo heiligenshein, vznikající okolo okrajů stínu pozorovatele odrazem světla ve sférických kapičkách vody zachycených na listech travin. Pozorování tohoto jevu není nikterak vzácně, pokud je na listech rostlin rosa, stačí si na něj vzpomenout třeba při ranní cestě do práce v blízkosti porostu a kouknout na okraje vlastního stínu.

Druhá série fotografií zachycená při návratu již žádné rozložení barev krom slaboučkého červeného nádechu u prvního řádu v obloucích neobsahuje. Fotografie byla pořízena na okrajích roztrhané oblačnosti ustupující mlhy. Jak jsme si již řekli, v mlze v "terminálním stadiu" vypařování se začne snižovat průměr kapiček, tento fakt může mít vliv na zbarvení duhových oblouků nebo jeho úplnou absenci, což koresponduje s pozorováním. Okolo 9:36 SEC se mlha roztrhala a nadobro zmizela.

18. 1. 2016

Tento výjezd byl sice totálním fiaskem, ale dám sem to málo co z toho vzešlo. Pár dní před ním začaly modely napovídat typicky "diamantové parametry", takové které vyhovují tvorbě diamantového prachu. Nejsou příliš odlišné od toho co je potřeba pro mlhu, neboť požadují víceméně stejné podmínky - vysokou vlhkost vzduchu v přízemních hladinách a klidné bezvětrné prostředí okolo 0-4 m/s bez silnějších nárazů. Navíc byl předpovídán minimální pokrytí oblačností, prostě ideál. V touze nasbírat samply krystalů a dorovnat kvalitu pozorování jakou sleduji v reportech v zahraničí jsem na poslední chvíli z tajného zdroje sehnala krabici suchého ledu, sbalila mikroskop se skoro čerstvě vybalenou USB kamerou, fotochaos a hurá do Krušných hor.

Technické okolnosti v kombinaci s roztžitostí chtěly abych nepřivezla žádný zajímavý display. Všechno optické, co z tohoto výjezdu existuje, jsou tyto halové sloupy vnikající jednoduchým odrazem od spodní strany ledových hexagonálnách destiček. Toť vše.

Vlastně se chci podělit o něco jiného a sice postřehy z dokumentace krystalků samotných, neboť věřím že touha po doplnění pozorování o mikroskopické fotografování krystalů hoří i jinde. Dopustila jsem se totiž několika zásadních chyb.

* Pokud chcete krystaly pozorovat, je nejvhodnější učinit tak již v terénu, kdy je jejich poškození teplotou a manipulací nejnižší. Vzorek nechte spadnout na povrch na kterém budete chtít pozorovat. Co za materiál to bude, nechám na každém podle vlastněné technologie mikroskopu čí makroobjektivu. Já vlastním klasický světelný mikroskop s podsvitem, budou mne tedy zajímat skleněné povrchy, nejelegantnějším řešením je tu prosté mikroskopovací sklíčko. Povrch by měl být vytemperovaný na teplotu okolí, v opačném případě dojde ke znehodnocení čehokoliv co na něj dopadne.

* Pokud si chcete krystaly vzít do klidu domova, měly by být konzervovány v pokudmožno co nejpřirozenějších podmínkách. Suchý led se neosvědčil, neboť jeho teplota je natolik rozdílná od okolí, že po vytažení vzorku z krabice okamžitě došlo ke kondenzaci okolní vzdušné vlhkosti a tvorbě nových krystalků na povrchu vzorku a to i při nízkých vlhkostech vzduchu. "Namrzání" a tvorba nových jehlicovitých krystalků ledu je možno vidět na videu níže. Vpodstatě dostaneme to co se v klasifikaci ledových krystalků nazývá "rimed plate or sector" a "plate with spatial dendrites" (Magono and Lee, klasifikací krystalů ovšem existuje několik).

I tak se podařilo zachytit pár hezkých krystalů a i nějaké sněhové vločky. Podívejte se na ně v následující videu:

Laboratorní simulace optických jevů I

And now for something completely different...

Protože přírodních optických jevů není v zimních měsících kvůli nižší frekvenci dnů se Sluncem mnoho, uchýlí se občas experimetálně založený tvor ke generování vlastních úkazů. Nejenže je to dobrá zábava na dlouhé zimní večery, ale jeden si i ošahá principy toho, co vlastně může pozorovat v přírodě. Postup pro zreprodukování těchto experimentů většinou nebývá složitý. Ukážeme si jak si vyrobit "domácí zrdcadlení" pomocí vody, solného roztoku a libovolného obrazce na pozadí. K dispozici jsem měla pětilitrové akvárium, obyčejnou kuchyňskou sůl, gumovou hadičku, 532 nm laser a své tři stativy.

Nejprve se podíváme jak se laserový paprsek chová v čiré vodě v akváriu s rovným povrchem. Paprsek je zde zpětně odražen zrdcadlem opřeným od protejší stěnu nádrže.

...a totéž, jen s nádrží s nerovným povrchem dna.

Tento experiment lze provést také s vrstvou oleje opatrně napuštěnou na vodní hladinu. Podobně se šíří paprsek uvnitř některých typů optických vláken.

Připravíme si dostatečně nasycený roztok soli, ideálně zahřátím roztoku. Vrstvu solného roztoku je nutné hadičkou pomalu napouštět na dno nádrže, promíchávání vrstev je nežádoucí. Po napuštění vrstvy solného roztoku vysoké cca 5 cm necháme prostředí ustálit. Roztokem si vlastně simulujeme prostředí vrstvy chladného vzduchu o vyšší hustotě a o odlišném indexu lomu. V přírodě je tohoto efektu dosaženo stabilními vrstvami vzduchu o různé teplotě a tedy i hustotě nad sebou. Tyto situace jsou typicky pozorovatelné u inverzí za jasného počasí, kdy vzniká svrchní zrcadlení. V přítomnosti přehřáté vrstvy vzduchu těsně nad povrchem vzniká spodní zdrcadlení, tyto situace jsou pozorovatelné běžně nad asfaltem v průběhu teplejších měsíců.

Než si ukážeme demonstraci zrdcadlení samotného, necháme laserový paprsek pouze zakřivit v solném roztoku. Na první obrázku vidíme paprsek vedený nad vrstvou se solným roztokem bez jakéhokoliv zakřivení nebo zkreslení. Druhý obrázek ukazuje paprsek vedený ve stejném úhlu jako na obrázku prvním, jeho trajektorie je zakřivena při průchodu postupně se zvyšující hustotou solného roztoku. Třetí panel zobrazuje paprsek záměrně vedený v ostřejším úhlu vůči vrstvě solného roztoku, chod paprsku je analogický druhému obrázku.

Zalomení laserového paprsku při odrazu přimo ode dna nádrže - ve spodní vrstvě solný roztok, v horním voda. Zakřivení se projevuje i na liniích dna akvária.

A zde již série snímků konečně zobrazující slabější svrchní zdrcadlení a zkreslení obrazu na alespoň trochu vhodných náhodně nalezených předmětech v brmlabí chemické laboratoři či v kapse operátora pokusu při průhledu mírně turbulentním solným roztokem. Originální proporce obrázku na kartičce je možno shlédnout v galerii autorky zde.

Jedná se u obrázku, kde byla zneužita kniha Kompendium chemie o zdrcadlení? Pouze částečně, spodní část obrázku totiž nebyla při průchodu relativně stabilním prostředím vrstvy solného roztoku nacházejícího se u dna zkreslena vůbec, prostřední převrácená část textu je způsobena svrchním zdrcadlením a zárověň splývá s částí spodní, u horní části textu nedochází k totálnímu odrazu, proto vidíme obraz vzpřímený. Podrobně je experiment velmi hezky popsaný zde v části Pokus f1.

Jako "médium" pro tvorbu zdrcadlení může posloužit kterákoliv látka hustější než voda, jako například cukerný roztok, na jehož slabé vrstvičce nad nerozpuštěnou hromádkou cukru se odráží její kontury.

Pokud mi to čas dovolí, příště se podíváme na umělou reprodukci duh v poněkud menších rozměrech než je běžná reprodukce pomocí zahradní hadice.

Michal Janoušek - Slaný

Měsíční parhelium 28. až 30. 1. 2016

Pokud se nepletu, tak je to nanejvýš potřetí, co jsem za nějakých 15 let pozorování viděl parhelium na měsíci. Bylo tedy velké štěstí, že jsem s sebou měl foťák. Když se obloha před půlnocí začala projasňovat a ukázal se měsíc, vzniklo napravo od něj i malé světlejší místo a ihned jsem začal tušit, oč by se mohlo jednat. Začal jsem vybalovat a nastavovat foťák, jen stativ bohužel už k dispozici nebyl. Parhélium se mezitím vybarvovalo a nervozita stoupala. Podařilo se mi najít větší kámen, na který jsem foťák položil. Menšími kamínky jsem ho pak podkládal do správného úhlu. Sice byl obraz pořád nakřivo, ale podařilo se docílit aspoň toho, že byl objekt vůbec v záběru. (Zbytek už se pořeší v počítači.) Mezitím se parhelium krásně rozzářilo a během asi 5 minut se jej podařilo zachytit v různých stádiích vývoje, než opět pozvolna zaniklo.

D. Müllerová, L. Ronge, J. Drahokoupil - Pec pod Sněžkou

text: Dáša

Halové jevy od začátku r. 2016

První slušnější halový úlovek v letošním roce jsem zaregistrovala doma v Dejvicích 9.1. kolem poledne, kdy se objevilo poměrně výrazné 22° halo se slabým HDO, což vzbudilo mé podezření, že by zde toho mohlo být i více. Vyběhla jsem ven a zanedlouho jsem zpozorovala i náznak SLO a tentokrát poměrně slabého CZO. Nicméně na takový komplex jsem dlouho neměla štěstí.

Podobný úkaz jsem mohla sledovat i 4.2. kolem 10:00 dopoledne, kdy jsem se pracovně pohybovala v Praze 8 - Čimicích. SLO byl v tomto případě možná nepatrně výraznější. Nicméně k dispozici byl jen kompakt, ne příliš dobrá lokalita a časová omezenost nejen kvůli práci, ale i kvůli rychle se nasouvající nižší oblačnosti.

Honza se taky pokoušel o dokumentaci prostřednictvím skládačky z cca 35 fotek:

To nejdůležitější se ovšem odehrálo mezi těmito daty. Na konci ledna jsme s Honzou a s Lukášem opět zavítali na pár dní na lyže do Krkonoš, od čehož jsme si slibovali, že by mohlo přinést opět nějaké halové úlovky na diamantovém prachu. V těchto dnech zrovna vrcholilo mrazivé počasí před skokovým oteplením 23.1., a tak se stopové množství diamantů objevilo i v samotném centru Prahy. Když jsem si tam 21.1. dopoledne před odjezdem ještě něco vyřizovala, objevil se nad mou hlavou “diamantový” CZO. Začalo to dobře :-).

Ještě týž den jsme si v Peci pod Sněžkou užili, ač to zprvu nevypadalo. Oproti loňsku, kdy se halové sloupy tvořily přímo nad světelnými zdroji, byl nyní oblak diamantů poněkud vyvýšen a mísil se s přemrzlým stratem. Naštěstí jsme zde byli v době těsně před úplňkem, a tak jsme mohli navíc pozorovat nejen poměrně krásné 22° halo ale i celkem výrazný parselenický kruh, jaký jsem ještě nespatřila. Opět jsem velice ocenila, že mám ve své výbavě i rybí oko. Krom toho se občasně objevily i halové sloupy a na fotce jsem našli i část “mapy Pece”. Něco podobného jsme viděli akorát na fotce z Finska (http://spaceweather.com/archive.php?view=1&day=15&month=01&year=2016).

Druhý den jsem se chystali na sjezdovku na Černou horu a už se dal vytušit průšvih. Počasí jako za odměnu, vymeteno, nefoukalo a sněžná děla jela naplno. V údolí za Pecí visel bílý mrak plný diamantového prachu. Nejraději bych popadla zrcadlovku a vyřítila se do něj, ale byli jsme zde hlavně kvůli lyžování, a tak jsem alespoň pohotovostně strčila do vnitřní kapsy bundy pouzdro s kompaktem G12. Zrcadlovka by byla na sjezdovce rizikem a navíc jsme měli jezdit i na sedačkové lanovce, kde by batoh překážel. Brzy ovšem nastalo utrpení. Jen co jsme vyjeli za Pec, už to svítilo a za jízdy ne a ne to nějak kloudně vyfotit. Ani v Jánských lázních nebyl klid a kompakt se ukázal jako beztak nedostačující. Jak to tam všechno narvat? Úžasná podívaná naše pokusy o lyžování značně narušovala a v četných zastávkách jsem se pokoušeli zachytit, co se dalo alespoň v rámci omezených možností.

Z hlediska dokumentace vzácných jevů to ovšem bylo později halaři vyhodnoceno jako nedostatečné, což vyústilo ve vydání článku o fotografování halových jevů. Nakonec se z toho naší kamarádce Sumie přeci jen podařilo něco vytáhnout...

Analýza Sumie-dh:

U tohoto displaye, jehož pozorování začíná od 22.1. 2016 11:07 a končí 11:53 SEČ, se objevila série Lowitzových oblouků v oblasti parhelií a pravděpodobně též v oblasti, kde by se měl nacházet horní dotykový oblouk. Pomocí výpočtu z MIDC SOLPOS Calculator zjistíme přesnou elevaci Slunce, která byla pro čas první fotografie 11:09 a odpovídala hodnotě 18.4710° stupňů nad horizontem. Vzhledem k nepatrnému projevu HDO lze usoudit, že zastoupní sloupků bylo v diplayi velmi malé. To ovšem nevadí výskytu Lowitzových oblouků, u kterých se uvažuje výskyt především na destičkách. Dále bylo možno pozorovat parhelický kruh, parhelia, spodní parhelia, spodní Slunce, 22° halo, 46° halo a CZO.

Červenou šipkou je označen pravděpodný spodní Lowitzův oblouk (lower Lowitz arc). Velmi sporné je určení obloučku označeného zelenými šipkami. Může se jednat o fragment oblouku který v angličtině známe jako middle Lowitz arc nebo o fragment horní Lowitzova oblouku. V času fotografie totiž middle Lowitz v části pod parhelii těsně kopíruje 22° halo a naopak tvoří mezeru mezi 22° halem v oblasti nad parhelii. "Ocásek" který by pod parhelii měla tvořit spodní část horního Lowitzova oblouku chybí. V oblasti HDO se část příslušející hornímu Lowitzovu oblouku v této sekvenci fotografií neukázala. Okolnosti tedy nahrávají spíše "prostřednímu" Lowitzově oblouku. Přesvědčit se o tom můžeme na simulaci ze softwaru HaloSim, kde jsou obloučky roztříděny podle průchodu paprsku krystalem a která nám může zároveň sloužit jako atlas Lowitzových oblouků. Nápovědu pro číslování facetů a obecně úvod do cestování paprsku skrze krystaly lze nalézt zde.

Dolní část spodního Lowitzova oblouku (lower Lowitz arc) je označná červenou šipkou. K vidění je i spodní parhelium a 46° halo.

Na dalších fotografiích z času okolo 11:50 odpovídající 19.53° elevace se začaly objevovat i fragmenty horního Lowitzova oblouku (upper Lowitz arc) - označeno žlutou šipkou. Na dalším obrázku je patrná též horní část spodního Lowitzova oblouku.

Na dalším displayi z 14:53 odpovídající úhlu elevace 11.24° už nebyly pozorovány žádné Lowitzovy oblouky, objevily se ale oblouky Parryho a to sunvex i suncave. Zároveň šlo o chvíli, kdy je možno pozorovat SLO a 46° halo zároveň - tvoří mezi sebou mezeru. SLO ale nakonec nebyl příliš viditelný. Zajímavou položkou je Moilanenův oblouk, u něhož stále není jisté, jakým způsobem vlastně vzniká. Celkový výčet jevů je tedy 22° halo, 46° halo, slabý HDO, slabý DDO, CZO, sunvex a suncave Parryho oblouky a Moilanenův oblouk.