Ilmakehän linssiominaisuus

Koko Maapallon ilmakehä, eli sen eri tiheyksiset alueet toimivat linssien tavoin taittaen valoa. Tätä ilmiötä kutsutaan refraktioksi. Valonsäde kulkee suoraan niin kauan kuin väliaineen taitekerroin pysyy vakiona. Vetovoimakenttä taittaa myös valoa, mutta siitä ei tarvitse huolehtia tämän aihepiirin ollessa kyseessä. Taitekertoimen muuttuessa säteen suunta muuttuu. Tämä tapahtuu Snellin lain mukaisesti, jolloin valo kulkee lyhintä mahdollista reittiä. Tämän taipumisen vuoksi kaukainen kohde näkyy todellista korkeammalla. Ilman taitekerroin riippuu ilman lämpötilasta, paineesta ja tiheydestä. Horisontissa ilman taitekerroin on 35', joten Auringon koskettaessa horisonttia, on se itseasiassa jo horisontin alapuolella. Refraktio vaikuttaa muutamia minuutteja lasku-, ja nousuaikoihin. Erilämpöiset ilmakerrostumat vaikuttavat sitten linssien tavoin valon kulkuun, eli kohteesta tuleva valo heijastuu ja vääristyy. Näin syntyy kangastuksia. Valo taittuu Snellin lain mukaisesti kohti kylmempää, eli tiheämpää ilmaa. Asfaltin päällä näemme kuumalla ilmalla taivaan kuvajaisen. Voimme nähdä merellä myös heijastuman taivaanrannan takaa, ja tätä kutsutaan yläpuoliseksi heijastumaksi. Ilmakerros heijastaa silmiimme piilossa olevan kohteen hahmon peilin tavoin. Kaukainen saari saattaa joskus näyttää horisontissa siintävältä kaupungilta, ja tätä utopiakaupunkia kutsutaan Fata Morganaksi. Nimen etymologia tulee keskiaikaisesta tarustosta, jossa kuningas Arthurin sisar Morgan Le Fay oli oppinut taikakeinoja Merlin velholta. Kun ritari Orlando yritti lähestyä Morgania, loihi tämä saaren hämätäkseen ritarin huomion, ja Morgan pakeni. Yksi mielenkiintoinen refraktion aiheuttama ilmiö on vihreä välähdys. Sanotaan, että ken sen näkee, ei joudu enää elämään vailla lempeä. Tämä vihreä välähdys kestää noin sekunnin horisonttiin katoavan Auringon yläreunassa. Koska refraktio riippuu valon aallonpituudesta, muodostuu Auringosta erivärisiä kuvia. Näemme alareunassa punaisen Auringon, ja yläreunassa sinivihreän. Näkyäkseen tämä vihreä välähdys vaatii puhtaan tuulettoman ilman. Tähtiä kutsutaan jalokiviksi niiden tuikkimisen tähden. Eri lämpöiset ilmakerrokset taittavat valoa linssien tavoin, ja syntyy tähtien tuike, eli skintallaatio. Tuike on voimakkainta siellä missä kalliot tai asutukset hohkaavat lämpöä ilmaan ja synnyttävät pyörteitä. Tämä tuike on kaikintavoin huono asia tähtitieteilijälle, mutta tavalliselle katsojalle romanttinen tekijä. Tuike näkyy kiikareilla tähtiä katsottaessa: kuva ei tahdo pysyä paikoillaan. Näin ymmärrämme miksi tähtitieteilijät eivät romantisoidu ilmiön edessä. Tässä yhteydessä käytetään termiä seeing - karkeasti ottaen yhden kaarisekunnin seeing on erittäin hyvä. Seeingin vuoksi planeetojen yksityiskohdat leviävät valokuvissa epäselviksi tuhruiksi, vaikka silmin näkyvätkin melko hyvin.

http://cc.joensuu.fi/~jeholopa/Sanasto/Sanasto_R.htm