Posnetek Lune razkriva igro svetlobe

Ponedeljek, 12 December 2011
natisni

lunaAmeriški astronavt Ron Garan je julija 2011 med svojim prebivanjem na Mednarodni vesoljski postaji posnel čudovito sliko Lune. To samo po sebi ni nič posebnega, a že površen pogled na posnetek razkrije neverjetno bogastvo raznovrstnih fizikalnih pojavov, katerim je izpostavljena svetloba na svoji poti od Sonca do nas. V tem prispevku si bomo to sliko pogledali malo bolj podrobno.

 

 

       rongaran_crescent_moonset

Ron Garan je med prebivanjem na Mednarodni vesoljski postaji posnel to sliko Lune. Vir

neboNajprej nam pozornost vzbudi barva Sončevega zahoda. Svetloba se pri potovanju skozi Zemljino atmosfero siplje na molekulah plina. Izkaže se, da se svetloba krajše valovne dolžine siplje bolj od tiste z daljšo valovno dolžino. Sončeva svetloba je mešanica barv, ki zavzemajo širok interval valovnih dolžin (pomislimo na mavrico). Pri potovanju te svetlobe skozi atmosfero se modra svetloba siplje bolj od rdeče, saj ima slednja daljšo valovno dolžino. Zato ima naše nebo modro barvo. Z enakim pojavom lahko razložimo tudi Sončev zahod. Takrat je pot svetlobe skozi atmosfero daljša kot čez dan - modra svetloba se razprši in do nas pride večinoma le še rdeči del svetlobe. Mimogrede, svetloba se siplje tudi na prašnih delcih, ki se nahajajo v atmosferi. A le-ti ne morejo biti glavni razlog za modro nebo, saj se pojavljajo v različnih velikostih, oblika sipanja pa se na delcih različnih velikostih spreminja. Če bi bili prašni delci glavni razlog za modro nebo, bi opazili močnejše spremembe barve neba v odvisnosti od vlažnosti in onesnaženosti ozračja. Vprašanje za bralce: zakaj ni nebo vijolične barve?

Sedaj si poglejmo Luno. Njena oblika je v nasprotju s pričakovanjem sploščena. Zakaj? Zopet odgovor najdemo v atmosferi, ki v tem primeru deluje kot leča. Svetlobi se pri potovanju skozi atmosfero spremeni hitrost, pri tem pa se (če ne vpada na atmosfero pravokotno) spremeni njena smer potovanja. Govorimo o lomu svetlobe (enostavno potopite žlico v skodelico vode in takoj bo jasno, o čem teče beseda). Torej, pot svetlobe se pri prehodu iz vesolja v Zemljino atmosfero spremeni. Debelejša ko je zračna plast, skozi katero potuje svetloba, večja bo sprememba.

luna_issRecimo, da astronavti na Mednarodni vesoljski postaji (ISS) opazujejo vzhod Lune. Svetloba z zgornjega dela Lune bo do njih potovala skozi manj debelo zračno plast kot s spodnjega dela. Slednja se bo zato bolj lomila, v tem primeru v smeri navzgor. Tako se nam zdi, da je Luna na spodnjem koncu pomečkana - kot da bi spustili kroglico plastelina z velike višine na tla. Ko se Luna dvigne nad Zemljin rob, se moč pojava hitro zmanjša, kar je lepo prikazano tudi na spodnji sliki. Pojav sicer lahko opazujemo tudi na Zemlji pri Sončevem zahodu.

        luna_trikrat

Trije zaporedni posnetki Lune med njenim vzhodom. Vse manj svetlobe potuje skozi plasti atmosfere, zato je popačenje slike vse manjše. Vir

Tretja zanimivost na prvi sliki je rahla osvetljenost temnega dela Lune. Namreč, Luna je v tem primeru bolj ali manj med Soncem in Zemljo. Na spodnjem koncu Lune vidimo močno osvetljen rob - to je del eartshine_diagramLune, katerega Sonce neposredno osvetljuje. Ostali del Lune bi moral biti povsem temen, a ga osvetljuje svetloba, odbita z Zemljine površine. To nas ne bi smelo presenetiti. Ob polni Luni je Zemlja kar precej osvetljena. Če bi ob času nastanka posnetka stali na Luni, bi opazili 'polno Zemljo'. Zemlja pa ima precej večjo površino od Lune, zato je odbite svetlobe več - dovolj, da osvetli sicer neosvetljeno Lunino površino (ang. earthshine). Podobne pojave lahko opazimo tudi v drugih sistemih planet - luna v našem Osončju.

Takšne in podobne slike nam razkrijejo bogato paleto fizikalnih pojavov, povezanih s svetlobo. Zainteresiran bralec bo na spletu našel ogromno podobnih slik in spletnih strani, posvečenimi igri svetlobe. Če ne drugje, lahko potovanje začnete tukaj, kjer boste videli, kaj vse se dogaja s svetlobo v naši atmosferi. Mogoče pa odkrijete, da ste podobne pojave že opazili v naravi, pa si jih niste znali razložiti!

Vir: BA Blog, Kvarkadabra