ΟΠΤΙΚΑ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ
Τά διάφορα οπτικά φαινόμενα οφείλονται στήν διάθλαση, ανάκλαση, διάχυση, περίθλαση καί απορρόφηση πού υφίσταται η ορατή ακτινοβολία καθώς εισέρχεται στήν ατμόσφαιρα τής γής. Τα σπουδαιότερα απ' αυτά είναι :
1. Οι παρατηρούμενες ζενιθιακές αποστάσεις τών ουρανίων σωμάτων είναι μικρότερες από τίς πραγματικές. Έτσι εξακολουθούμε π.χ. νά βλέπουμε τόν ήλιο καί άλλα ουράνια σώματα μολονότι είναι κάτω απ' τόν ορίζοντα, έχουν δηλαδή δύσει ή δέν έχουν ακόμα ανατείλει. Τό φαινόμενο αυτό οφείλεται στό ότι η διάρκεια τής μέρας είναι 8 - 12 λεπτά μεγαλύτερη τού πραγματικού χρόνου κατά τόν οποίο ο ήλιος βρίσκεται πάνω απ' τόν ορίζοντα στά μέσα γεωγραφικά πλάτη. Η διαφορά αυξάνει ακόμα περισσότερο στίς πολικές περιοχές καί μάλιστα πέραν τού αρκτικού κύκλου η διάρκεια τής πολικής μέρας αυξάνει κατά μερικές μέρες λόγω τής διαθλάσεως.
2. Η μεταβολή τού σχήματος τού ηλιακού καί σεληνιακού δίσκου κοντά στόν ορίζοντα. Έτσι κατά τήν ανατολή ή δύση τού ηλίου ή τής σελήνης ο δίσκος παίρνει τό σχήμα ελλείψεως αφού λόγω τής διαθλάσεως η κατακόρυφη διάμετρος μικραίνει ενώ η οριζόντια δέν επηρεάζεται.
3. Η εμφάνιση εγχρώμων δακτυλίων απ' όλα τά χρώματα τής ίριδος όταν ένας αστέρας είναι κοντά στόν ορίζοντα επειδή, η γωνία εκτροπής κατά τήν διάθλαση εξαρτάται απ' τό μήκος κύματος τής εισερχόμενης στήν ατμόσφαιρα ακτινοβολίας.
4. Τό φαινόμενο τής πράσινης αναλαμπής κατά τό οποίο κατά τήν στιγμή κατά τήν οποία τό άνω άκρο τού ηλίου κατέρχεται κάτω απ' τόν ορίζοντα μέ ευνοϊκές συνθήκες είναι δυνατόν νά παρατηρηθεί μία ταχεία διαδοχή χρωμάτων απ' τό ερυθρό - κίτρινο μέχρι τό πράσινο καί ενίοτε μέχρι τό κυανούν.
5. Η απότομη καί ταχεία μεταβολή τής λαμπρότητος καί ενίοτε καί τού χρώματος αστέρων πού δέν απέχουν από τόν ορίζοντα περισσότερο από 50 μοίρες. Τό φαινόμενο αυτό ονομάζεται στίλβη καί οφείλεται στίς μεταβολές τού δείκτου διαθλάσεως τών διαφόρων στρωμάτων τής ατμόσφαιρας πού διατρέχονται απ' τίς φωτεινές ακτίνες. Παρατηρείται κυρίως στούς απλανείς αστέρες.
6. Τό φαινόμενο τής ανυψώσεως τών αντικειμένων (αιώρηση), τής επιμήκυνσης καί τής επιβράχυνσης αυτών όταν δέν υπάρχει ομίχλη κατά τήν διάρκεια αναστροφών τής θερμοκρασίας επιφανείας. οπότε ο δείκτης διαθλάσεως μεταβάλλεται σημαντικά μετά τού ύψους μέσα στό στρώμα πού έχουμε τήν αναστροφή.
7. Τό φαινόμενο τής βύθισης κατά τό οποίο τό είδωλο ενός αντικειμένου φαίνεται ότι βρίσκεται σε ύψος μικρότερο τού αντικειμένου. Αυτό συμβαίνει στίς ερήμους κατά τό θέρος και πάνω από υδάτινες μάζες τόν χειμώνα, οπότε η πυκνότητα τού αέρα αυξάνεται μέ τό ύψος λόγω έντονης κατακόρυφης θερμοβαθμίδας.
8. Τό φαινόμενο shimmering κατά τό οποίο τό παρατηρούμενο είδωλο ενός αντικειμένου παρουσιάζει ταχείες τρομώδεις μεταβολές σάν κι αυτές πού παρατηρούμε όταν μεταξύ τού παρατηρητή καί τού αντικειμένου παρεμβάλλεται θερμό ρεύμα αέρα πού αναδύεται από θερμή πηγή όπως π.χ. τά εκπεμπόμενα αέρια από ένα αεριοθούμενο. Τό φαινόμενο αυτό οφείλεται στίς ταχείες μεταβολές τού δείκτου διαθλάσεως τού ατμοσφαιρικού στρώματος πού διατρέχουν οι οπτικές ακτίνες, όταν έχομε έντονες αναταρακτικές κινήσεις τού αέρα λόγω επικράτησης συνθηκών ταχείας μεταβολής τής θερμοκρασίας μετά τού ύψους, οπότε έχομε καί ταχεία μεταβολή τοπική καί χρονική τής πυκνότητας τού αέρα. Στήν ίδια αιτία οφείλεται καί τό φαινόμενο τής γηίνης στίλβης το οποίο παρατηρείται γιά απομακρυσμένες επίγειες φωτεινές πηγές.
9. Τό φαινόμενο τής οπτικής αχλύος, κατά τό οποίο, κατά τήν διάρκεια μιάς θερμής μέρας καί γιά ατμόσφαιρα απαλλαγμένη από αιωρήματα απομακρυσμένα αντικείμενα δέν διακρίνονται ευκρινώς λόγω τής οπτικής ανομοιογένειας τής ατμόσφαιρας.
10. Τό φαινόμενο τού αντικατοπτρισμού όταν δύο αέρια στρώματα μέ έντονα διαφορετικές πυκνότητες βρίσκονται σέ επαφή, οπότε στήν διαχωριστική επιφάνεια ασυνέχειας έχομε απότομη μεταβολή τού δείκτου διαθλάσεως σέ βαθμό πού μπορεί νά παρατηρηθεί καί ολική ανάκλαση. Στήν περίπτωση αυτή υπάρχουν πολλά είδωλα ενός αντικειμένου καί μερικά είναι ανεστραμμένα. Ενίοτε μάλιστα τό αντικείμενο είναι καί εκτός τού οτικού πεδίου τού παρατηρητή. Πολλές φορές είναι δυνατόν νά έχομε ανεστραμμένο είδωλο ενός τμήματος τού ουρανού πού βρίσκεται κοντά στόν ορίζοντα. Τό είδωλο πού βλέπει ο παρατηρητής είναι μία κυανόχρους επιφάνεια πού μοιάζει μέ επιφάνεια ύδατος. Τό φαινόμενο αυτό παρατηρείται κατά τήν διάρκεια μιάς θερμής καί νηνέμου ημέρας στίς στέππες, στίς ερήμους στούς ασφαλτοστρωμένους δρόμους κ.λ.π.
11. Τό φαινόμενο Fata Morgana όταν έχομε έντονη αναστροφή θερμοκρασίας ελευθέρας ατμοσφαίρας πάνω από θερμή θάλασσα οπότε ακτές καί μικρές οικίες φαίνονται ως μυθικοί πύργοι επειδή τά είδωλα εμφανίζονται μεγεθημένα εν σχέσει πρός τό αντικείμενο. Αυτό συμβαίνει κατά τήν διάρκεια τού χειμώνα οπότε έχομε έντονη ψύξη κοντά στό έδαφος (αντίστροφη διάταξη τών ατμοσφαιρικών στρωμάτων σέ σχέση μέ τόν αντικατοπτρισμό) καί σχηματίζεται είδωλο ορθό καί υπεράνω τού αντικειμένου. Δυνατόν όμως νά έχομε περισσότερα τού ενός είδωλα ορθά καί ανεστραμμένα ενός αντικειμένου.
12. Τά φαινόμενα τής άλω όταν μεταξύ ηλίου καί παρατηρητή παρεμβάλλονται νέφη περιέχοντα παγοκρυστάλλους λόγω ανάκλασης καί διάθλασης τών ηλιακών ακτίνων επάνω σ' αυτούς. Τά φαινόμενα τής άλω διακρίνονται σέ έγχρωμα καί οφείλονται στήν διάθλαση καί άχροα πού οφείλονται σέ ανάκλαση. Τά πιό συνηθισμένα φαινόμενα τής άλω είναι τά ακόλουθα: Μικρά Άλως, Μεγάλη Άλως, Εφαπτόμενα Τόξα, Παρήλιος, Παρήλιος Κύκλος, Ηλιακαί Στήλαι Παραζενιθιακά Τόξα, Τόξα Lowitz, Υφήλιος κ.λ.π. Οι παγοκρύσταλλοι ανήκουν στό εξαγωνικό σύστημα καί παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία σχημάτων. Τά φαινόμενα όμως τής άλω παρατηρούνται γιά ορισμένους τύπους κρυστάλλων.
13. Τά στέμματα τά οποία είναι έγχρωμοι δακτύλιοι μέ κέντρο τόν ήλιο καί μέ διαδοχή χρωμάτων αντίθετη τής άλω, οφείλονται σέ φαινόμενα περιθλάσεως τών ακτίνων δηλαδή σέ καμπύλωση τής τροχιάς των καθώς διέρχονται κοντά από υδροσταγόνες. Επειδή η καμπύλωση είναι ανάλογος τού μήκους κύματος έχομε τήν εμφάνιση τών εγχρώμων δακτυλίων.
14. Τά αντιστέμματα, στά οποία η διάταξη τών χρωμάτων τών δακτυλίων είναι αντίθετη αυτών τών στεμμάτων καί τά οποία οφείλονται σέ περίθλαση τών οπτικών ακτίνων καί ανάκλαση τών εγχρώμων ακτίνων από τά υδροσταγοδίδια. Κυρίως παρατηρούνται από επιβάτες αεροσκαφών υπό μορφή δακτυλίων γύρω απ' τήν σκιά τού αεροπλάνου στά νέφη πού είναι κάτω απ' αυτό.
15. Τό φαινόμενο τής ίριδος, τό γνωστό σέ όλους ουράνιο τόξο, είναι τό πλέον συνηθισμένο οπτικό φαινόμενο καί οφείλεται στήν ανάλυση πού υφίσταται τό φώς διαθλώμενο στίς υδροσταγόνες. Η ίρις παρατηρείται όταν ο παρατηρητής είναι στραμμένος αντίθετα πρός τόν ήλιο καί παρατηρεί υδροσταγόνες πού πέφτουν στήν ατμόσφαιρα (βροχή) καί φωτίζονται απ' τόν ήλιο. Πολλές φορές λόγω πολλών ολικών ανακλάσεων σχηματίζεται καί δευτερεύουσα ίρις στό εξωτερικό τής κυρίας καί μέ χρώματα διατασσόμενα αντίστροφα καί εξασθενημένα. Τά χρώματα τής ίριδος καί η έντασή των εξαρτώνται από τό μέγεθος τών υδροσταγώνων. Όσο μικρότερη είναι η διάμετρος αυτών τόσο μειώνεται καί η χρωματική ποικιλία τής ίριδος. Τό μέγεθος δέ τού τόξου ελαττούται όσο αυξάνεται τό ύψος τού ηλίου. Η ίρις εμφανίζεται κυρίως κατά τήν ανατολή ή δύση τού ηλίου καί είναι συχνότερη κατά τό θέρος. Όταν σχηματίζεται σέ μικρές υδροσταγόνες ( λεπτά νέφη, ομίχλες) τά χρώματα τής κυρίας καί τής δευτερεύουσας ίριδος συγχέονται καί παράγεται μία λευκή ίρις ή ίρις ομίχλης καί είναι μικρότερη τής συνήθους. Τέλος φαινόμενα ίριδος αλλά πολύ εξασθενημένα παρατηρούνται ενίοτε καί λόγω τού σεληνόφωτος αλλά η διάκριση τών χρωμάτων είναι δύσκολη.