Atmosfärisk optik

En färgstark himmel beror ofta på att indirekt solljus sprids från luftmolekyler och partiklar , som smog , sot och molndroppar , som visas på detta foto av en solnedgång under skogsbränderna i Kalifornien i oktober 2007 .

Atmosfärisk optik är "studiet av de optiska egenskaperna hos atmosfären eller produkter av atmosfäriska processer .... [inklusive] tidsmässiga och rumsliga upplösningar bortom de som kan urskiljas med blotta ögat". Meteorologisk optik är "den del av atmosfärisk optik som handlar om studiet av mönster som kan observeras med blotta ögat". Ändå används de två termerna ibland omväxlande.

Meteorologiska optiska fenomen, som beskrivs i den här artikeln, handlar om hur de optiska egenskaperna hos jordens atmosfär orsakar ett brett spektrum av optiska fenomen och visuella perceptionsfenomen . Exempel på meteorologiska fenomen inkluderar:

Himlens blå färg . Detta kommer från Rayleigh-spridning , som skickar mer solljus med högre frekvens /kortare våglängd (blått) in i ögat på en observatör än andra frekvenser/våglängder.
Den rödaktiga färgen på solen när den observeras genom en tjock atmosfär , som under en soluppgång eller solnedgång. Detta beror på att ljus med lång våglängd (rött) sprids mindre än blått ljus. Det röda ljuset når betraktarens öga, medan det blå ljuset sprids utanför synlinjen.
Andra färger på himlen, som glödande himmel i skymning och gryning . Dessa kommer från ytterligare partiklar på himlen som sprider olika färger i olika vinklar.
Halos , efterglöd , coronas , polära stratosfäriska moln och solhundar . Dessa är från spridning, eller brytning , av iskristaller och från andra partiklar i atmosfären. De beror på olika partikelstorlekar och geometrier.
Mirages . Dessa är optiska fenomen där ljusstrålar böjs på grund av termiska variationer i brytningsindex , vilket ger förskjutna eller kraftigt förvrängda bilder av avlägsna föremål. Andra optiska fenomen som associeras med detta inkluderar Novaya Zemlya-effekten , där solen har en förvrängd form och går upp tidigare eller går ner senare än förutspått. En spektakulär form av brytning, kallad Fata Morgana , inträffar med en temperaturinversion , där föremål vid horisonten eller till och med bortom horisonten (t.ex. öar, klippor, skepp och isberg) framstår som långsträckta och upphöjda, som "sagoslott". .
Regnbågar . Dessa är resultatet av en kombination av inre reflektion och dispersiv brytning av ljus i regndroppar. Eftersom regnbågar ses på motsatt sida av himlen från solen, är regnbågar mer synliga ju närmare solen är horisonten. Till exempel, om solen är ovanför, dyker varje möjlig regnbåge upp nära en observatörs fötter, vilket gör det svårt att se, och involverar väldigt få regndroppar mellan observatörens ögon och marken, vilket gör varje regnbåge mycket gles.

Andra fenomen som är anmärkningsvärda eftersom de är former av visuella illusioner inkluderar:

Crepuskulära strålar ,
Anticrepuskulära strålar , och
Den skenbara storleken på himmelska föremål som solen och månen .

Historia

En bok om meteorologisk optik publicerades på 1500-talet, men det har funnits åtskilliga böcker i ämnet sedan omkring 1950. Ämnet blev populärt av den stora spridningen av en bok av Marcel Minnaert , Ljus och färg i friluft, 1954 .

Solen och månen storlek

Jämförelse mellan månen och ett molns relativa storlek på olika punkter på himlen

I Book of Optics (1011–22 e.Kr.) hävdade Ibn al-Haytham att syn förekommer i hjärnan, och att personlig erfarenhet har en effekt på vad människor ser och hur de ser, och att syn och perception är subjektiva. Genom att argumentera mot Ptolemaios brytningsteori för varför människor uppfattar solen och månen större vid horisonten än när de är högre på himlen, omdefinierade han problemet i termer av upplevd, snarare än verklig, utvidgning. Han sa att bedömningen av ett objekts avstånd beror på att det finns en oavbruten sekvens av ingripande kroppar mellan objektet och betraktaren. Kritiskt sa Ibn al-Haytham att bedömningen av storleken på ett föremål beror på dess bedömda avstånd: ett föremål som verkar nära verkar mindre än ett föremål som har samma bildstorlek på näthinnan som verkar långt. Med månen ovanför finns det ingen oavbruten sekvens av ingripande kroppar. Därför verkar det långt och litet. Med en horisontmåne finns det en oavbruten sekvens av mellanliggande kroppar: alla objekt mellan observatören och horisonten, så månen verkar vidsträckt och stor. Genom verk av Roger Bacon , John Pecham och Witelo baserade på Ibn al-Haythams förklaring kom månillusionen gradvis att accepteras som ett psykologiskt fenomen, varvid Ptolemaios teori förkastades på 1600-talet. I över 100 år har forskning om månillusionen utförts av synforskare som alltid har varit psykologer som specialiserat sig på mänsklig perception . Efter att ha granskat de många olika förklaringarna i sin bok från 2002 The Mystery of the Moon Illusion, drog Ross och Plug slutsatsen "Ingen enskild teori har kommit fram som segrare".

Himmel färg

När den ses från en hög höjd , som här från ett flygplan , varierar himlens färg från blek till mörk på höjder mot zenit .

Färgen på ljuset från himlen är ett resultat av Rayleighs spridning av solljus , vilket resulterar i en uppfattad blå färg. En solig dag ger Rayleigh-spridning himlen en blå gradient , mörkast runt zenit och ljusast nära horisonten. Ljusstrålar som kommer från zenit tar den kortaste möjliga vägen ( 1 ⁄ 38 ) genom luftmassan , vilket ger mindre spridning. Ljusstrålar som kommer från horisonten tar den längsta möjliga vägen genom luften, vilket ger mer spridning.

Blåheten är vid horisonten eftersom det blå ljuset som kommer från stora avstånd också företrädesvis sprids. Detta resulterar i en röd förskjutning av de avlägsna ljuskällorna som kompenseras av den blå nyansen av det spridda ljuset i siktlinjen. Med andra ord, det röda ljuset sprids också; om den gör det vid en punkt på långt avstånd från observatören har den en mycket större chans att nå observatören än blått ljus. På avstånd som närmar sig oändligheten är det spridda ljuset därför vitt. Avlägsen moln eller snöiga bergstoppar kommer att verka gula av den anledningen; den effekten är inte uppenbar på klara dagar, men mycket uttalad när moln täcker siktlinjen och minskar den blå nyansen från spritt solljus.

Spridningen på grund av partiklar av molekylstorlek (som i luft) är större i framåt- och bakåtriktningen än den är i sidled. Enskilda vattendroppar som utsätts för vitt ljus kommer att skapa en uppsättning färgade ringar. Om ett moln är tillräckligt tjockt, kommer spridning från flera vattendroppar att tvätta ut uppsättningen av färgade ringar och skapa en urtvättad vit färg. Damm från Sahara rör sig runt den södra periferin av den subtropiska åsen flyttar in i sydöstra USA under sommaren, vilket förändrar himlen från ett blått till ett vitt utseende och leder till en ökning av röda solnedgångar. Dess närvaro påverkar luftkvaliteten negativt under sommaren eftersom den ökar antalet luftburna partiklar.

Lila himmel på La Silla-observatoriet .

Himlen kan bli en mängd olika färger som rött, orange, rosa och gult (särskilt nära solnedgången eller soluppgången) och svart på natten. Spridningseffekter polariserar också delvis ljuset från himlen, mest uttalat i en vinkel på 90° från solen.

Skyluminansfördelningsmodeller har rekommenderats av International Commission on Illumination ( CIE) för utformning av dagsljusscheman . Den senaste utvecklingen avser "alla himmelsmodeller" för modellering av himlens luminans under väderförhållanden som sträcker sig från klar himmel till mulet .

Molnfärgning

En förekomst av altocumulus och cirrocumulus molnbländning

Solnedgång som reflekterar nyanser av rosa på gråa stratocumulusmoln.

Färgen på ett moln, sett från jorden, säger mycket om vad som pågår inuti molnet. Täta djupa troposfäriska moln uppvisar en hög reflektans (70 % till 95 %) genom hela det synliga spektrumet . Små vattenpartiklar är tätt packade och solljus kan inte tränga in långt in i molnet innan det reflekteras ut, vilket ger ett moln dess karaktäristiska vita färg, särskilt sett från toppen. Molndroppar tenderar att sprida ljus effektivt, så att intensiteten av solstrålningen minskar med djupet in i gaserna. Som ett resultat molnbasen variera från mycket ljus till mycket mörkgrå beroende på molnets tjocklek och hur mycket ljus som reflekteras eller överförs tillbaka till betraktaren. Tunna moln kan se vita ut eller tyckas ha fått färgen på sin miljö eller bakgrund. Höga troposfäriska och icke-troposfäriska moln verkar mestadels vita om de består helt av iskristaller och/eller underkylda vattendroppar.

När ett troposfäriskt moln mognar kan de täta vattendropparna kombineras för att producera större droppar, som kan kombineras för att bilda droppar som är tillräckligt stora för att falla som regn. Genom denna ackumuleringsprocess blir utrymmet mellan dropparna allt större, vilket tillåter ljus att tränga längre in i molnet. Om molnet är tillräckligt stort och dropparna inom är placerade tillräckligt långt ifrån varandra, kan det vara så att en procentandel av ljuset som kommer in i molnet inte reflekteras tillbaka ut innan det absorberas. Ett enkelt exempel på detta är att kunna se längre i kraftigt regn än i kraftig dimma. Denna process av reflektion / absorption är det som orsakar intervallet av molnfärg från vitt till svart.

Andra färger förekommer naturligt i moln. Blågrå är resultatet av ljusspridning i molnet. I det synliga spektrumet är blått och grönt i den korta änden av ljusets synliga våglängder, medan rött och gult är i den långa änden. De korta strålarna sprids lättare av vattendroppar, och de långa strålarna är mer benägna att absorberas. Den blåaktiga färgen är ett bevis på att sådan spridning produceras av regnstora droppar i molnet. Ett cumulonimbusmoln som avger grönt är ett tecken på att det är ett kraftigt åskväder , kapabelt till kraftigt regn, hagel , starka vindar och möjliga tromber . Den exakta orsaken till gröna åskväder är fortfarande okänd, men det kan bero på kombinationen av rodnat solljus som passerar genom mycket optiskt tjocka moln. Gulaktiga moln kan förekomma under den sena våren genom tidiga höstmånader under skogsbrandsäsongen . Den gula färgen beror på förekomsten av föroreningar i röken. Gulaktiga moln orsakade av närvaron av kvävedioxid ses ibland i stadsområden med höga luftföroreningsnivåer.

Röda, orange och rosa moln förekommer nästan uteslutande vid soluppgång och solnedgång och är resultatet av solljusets spridning i atmosfären. När vinkeln mellan solen och horisonten är mindre än 10 procent, precis efter soluppgången eller strax före solnedgången, blir solljuset för rött på grund av brytning för att andra färger än de med en rödaktig nyans ska kunna ses. Molnen blir inte den färgen; de reflekterar långa och ospridda solljusstrålar, som är dominerande vid dessa timmar. Effekten är ungefär som om man skulle lysa en röd strålkastare på ett vitt ark. I kombination med stora, mogna åskhuvuden kan detta ge blodröda moln. Moln ser mörkare ut i det nära- infraröda eftersom vatten absorberar solstrålning vid dessa våglängder .

Halos

En man framför en komplex halo-skärm vid Amundsen-Scott South Pole Station .

En halo (ἅλως; även känd som en nimbus, isbåge eller gloriole) är ett optiskt fenomen som produceras av växelverkan mellan ljus från solen eller månen med iskristaller i atmosfären, vilket resulterar i färgade eller vita bågar, ringar eller fläckar på himlen . Många glorier är placerade nära solen eller månen, men andra finns på andra ställen och till och med på den motsatta delen av himlen. De kan också bildas runt konstgjorda ljus i mycket kallt väder när iskristaller som kallas diamantdamm svävar i den närliggande luften.

Det finns många typer av isglorier. De produceras av iskristallerna i cirrus- eller cirrostratusmoln högt uppe i den övre troposfären , på en höjd av 5 kilometer (3,1 mi) till 10 kilometer (6,2 mi), eller, under mycket kallt väder, av iskristaller som kallas diamantdamm som driver . i luften vid låga nivåer. Kristallernas speciella form och orientering är ansvariga för de typer av halo som observeras. Ljus reflekteras och bryts av iskristallerna och kan delas upp i färger på grund av spridning . Kristallerna beter sig som prismor och speglar , bryter och reflekterar solljus mellan deras ansikten och skickar ljusaxlar i särskilda riktningar. För cirkulära halos är det föredragna vinkelavståndet 22 och 46 grader från iskristallerna som skapar dem. Atmosfäriska fenomen som halos har använts som en del av väderkunskaper som ett empiriskt medel för väderprognoser , med deras närvaro som indikerar ett närmande av en varmfront och dess tillhörande regn .

Solhundar

Mycket ljusa sundogs i Fargo , North Dakota . Observera halobågarna som passerar genom varje solhund.

Solhundar är en vanlig typ av halo, med utseendet av två subtilt färgade ljusa fläckar till vänster och höger om solen, på ett avstånd av cirka 22° och på samma höjd över horisonten. De orsakas vanligtvis av plattformade sexkantiga iskristaller . Dessa kristaller tenderar att bli horisontellt inriktade när de sjunker genom luften, vilket får dem att bryta solljuset till vänster och höger, vilket resulterar i de två solhundarna.

När solen stiger högre blir strålarna som passerar genom kristallerna allt mer sneda från horisontalplanet. Deras avvikelsevinkel ökar och sundogsarna rör sig längre från solen. Men de stannar alltid på samma höjd som solen. Solhundar är rödfärgade på sidan närmast solen. Längre ut graderas färgerna till blått eller violett. Men färgerna överlappar varandra avsevärt och är därför dämpade, sällan rena eller mättade. Solhundens färger smälter slutligen samman i det vita i parhelcirkeln (om den senare är synlig).

Det är teoretiskt möjligt att förutsäga formerna för solhundar som skulle kunna ses på andra planeter och månar. Mars kan ha sundogs bildade av både vattenis och CO ₂ -is. På de gigantiska gasplaneterna - Jupiter , Saturnus , Uranus och Neptunus - bildar andra kristaller molnen av ammoniak , metan och andra ämnen som kan producera glorier med fyra eller fler sundogs.

Ära

Solhärlighet vid ångan från en varm källa

Ett vanligt optiskt fenomen som involverar vattendroppar är härligheten. En härlighet är ett optiskt fenomen som ser ut ungefär som en ikonisk helgongloria runt betraktarens huvud, producerad av ljus som sprids tillbaka (en kombination av diffraktion , reflektion och brytning ) mot dess källa av ett moln av vattendroppar med jämn storlek . En härlighet har flerfärgade ringar, med röda färger på den yttersta ringen och blå/violetta färger på den innersta ringen.

Vinkelavståndet är mycket mindre än en regnbåge, mellan 5° och 20°, beroende på dropparnas storlek. Härligheten kan bara ses när betraktaren är direkt mellan solen och molnet av brytande vattendroppar. Därför observeras det vanligtvis när det är luftburet, med härligheten som omger flygplanets skugga på moln (detta kallas ofta The Glory of the Pilot ). Härligheter kan också ses från berg och höga byggnader, när det finns moln eller dimma under observatörens nivå, eller på dagar med markdimma. Härligheten är relaterad till det optiska fenomenet antelion .

Regnbåge

Dubbel regnbåge och supernumerära regnbågar på insidan av den primära bågen. Skuggan av fotografens huvud markerar mitten av regnbågscirkeln ( antisolär punkt) .

En regnbåge är ett optiskt och meteorologiskt fenomen som gör att ett spektrum av ljus dyker upp på himlen när solljus lyser på fuktdroppar i jordens atmosfär. Det tar formen av en flerfärgad båge . Regnbågar orsakade av solljus dyker alltid upp i den del av himlen som ligger mittemot solen, men har sitt ursprung inte längre än 42 grader över horisonten för observatörer på marken. För att se dem i högre vinklar, skulle en observatör behöva vara i ett flygplan eller nära en bergstopp eftersom regnbågen annars skulle vara under horisonten. Ju större droppar som bildade regnbågen, desto ljusare blir den. Regnbågar är vanligast nära eftermiddagens åskväder under sommaren.

En enda reflektion från ryggen på en rad regndroppar ger en regnbåge med en vinkelstorlek på himlen som sträcker sig från 40° till 42° med rött på utsidan. Dubbla regnbågar produceras av två inre reflektioner med en vinkelstorlek på 50,5° till 54° med violett på utsidan. Inom den "primära regnbågen" (den lägsta, och också normalt den ljusaste regnbågen) visar en regnbåge rött på den yttre (eller övre) delen av bågen och violett på den inre sektionen. Denna regnbåge orsakas av att ljus reflekteras en gång i vattendroppar. I en dubbel regnbåge kan en andra båge ses ovanför och utanför den primära bågen, och har ordningen på sina färger omvänd (röda ansikten inåt mot den andra regnbågen, i båda regnbågarna). Denna andra regnbåge orsakas av ljus som reflekteras två gånger inuti vattendroppar. Området mellan en dubbel regnbåge är mörkt. Anledningen till detta mörka band är att medan ljus under den primära regnbågen kommer från droppreflektion och ljus ovanför den övre (sekundära) regnbågen också kommer från droppreflektion, finns det ingen mekanism för området mellan en dubbel regnbåge för att visa något ljus reflekteras från vattendroppar, alls.

En regnbåge spänner över ett kontinuerligt spektrum av färger; de distinkta banden (inklusive antalet band) är en artefakt av mänskligt färgseende , och inga band av någon typ ses i ett svartvitt fotografi av en regnbåge (endast en jämn intensitetsgradation till ett maxima, sedan blekning till ett minima på andra sidan av bågen). För färger som ses av ett normalt mänskligt öga är den vanligast citerade och ihågkomna sekvensen, på engelska, Isaac Newtons sjufaldiga röda, orange, gula, gröna, blå, indigo och violett (populärt memorerad av mnemonics som Roy G. Biv ) .

Hägring

Olika typer av hägringar på en plats tagna under loppet av sex minuter. Den översta infällda ramen visar en underlägsen hägring av Farallonöarna . Den andra infällda ramen visar en grön blinkning på vänster sida. De två nedre ramarna och huvudramen visar alla överlägsna hägringar av Farallonöarna. I dessa tre bildrutor utvecklas den överlägsna hägringen från en hägring med 3 bilder till en hägring med 5 bilder och tillbaka till en hägring med 2 bilder. En sådan skärm stämmer överens med en Fata Morgana .

En hägring är ett naturligt förekommande optiskt fenomen där ljusstrålar böjs för att producera en förskjuten bild av avlägsna objekt eller himlen. Ordet kommer till engelska via franskans hägring , från latinets mirare , som betyder "att titta på, att undra på". Detta är samma rot som för "spegel" och "att beundra". Den har också sina rötter i den arabiska hägringen .

I motsats till en hallucination är en hägring ett verkligt optiskt fenomen som kan fångas på kameran, eftersom ljusstrålar faktiskt bryts för att bilda den falska bilden där observatören befinner sig. Vad bilden verkar representera bestäms dock av det mänskliga sinnets tolkningsförmåga. Till exempel är sämre bilder på land mycket lätt förväxlade med reflektioner från en liten vattenmassa.

Hägringar kan kategoriseras som "sämre" (som betyder lägre), "överlägsen" (betyder högre) och " Fata Morgana ", en sorts överlägsen hägring som består av en serie ovanligt utarbetade, vertikalt staplade bilder, som bildar en snabbt föränderlig hägring.

Gröna blixtar och gröna strålar är optiska fenomen som inträffar strax efter solnedgången eller före soluppgången, när en grön fläck är synlig, vanligtvis inte mer än en sekund eller två, ovanför solen, eller en grön stråle skjuter upp från solnedgångspunkten. Gröna blixtar är faktiskt en grupp av fenomen som härrör från olika orsaker, och vissa är vanligare än andra. Gröna blinkningar kan observeras från vilken höjd som helst (även från ett flygplan). De ses vanligtvis vid en fri horisont , till exempel över havet, men är också möjliga över molntoppar och bergstoppar.

En grön blixt från månen och ljusa planeter vid horisonten, inklusive Venus och Jupiter , kan också observeras.

Fata Morgana

En Fata Morgana av en båt

Detta optiska fenomen uppstår på grund av att ljusstrålar böjs kraftigt när de passerar genom luftlager med olika temperaturer i en brant termisk inversion där en atmosfärisk kanal har bildats. En termisk inversion är ett atmosfäriskt tillstånd där varmare luft finns i ett väldefinierat lager ovanför ett lager av betydligt kallare luft. Denna temperaturinversion är motsatsen till vad som normalt är fallet; luften är vanligtvis varmare nära ytan och svalare högre upp. Vid lugnt väder kan ett lager av betydligt varmare luft vila över kallare tät luft och bilda en atmosfärisk kanal som fungerar som en brytande lins och producerar en serie av både inverterade och upprättstående bilder.

En Fata Morgana är en ovanlig och mycket komplex form av hägring, en form av överlägsen hägring , som, liksom många andra sorters överlägsna hägringar, ses i ett smalt band precis ovanför horisonten. Det är en italiensk fras som härstammar från det vulgära latinet för "älva" och den Arthurianska trollkarlen Morgan le Fay , från en övertygelse om att hägringen, som ofta ses i Messinasundet , var älvor i luften, eller falskt land utformat för att locka. sjömän till sin död skapade av hennes häxkonst. Även om termen Fata Morgana ibland felaktigt tillämpas på andra, vanligare typer av hägringar, är den sanna Fata Morgana inte detsamma som en vanlig överlägsen hägring, och är verkligen inte detsamma som en underlägsen hägring .

Fata Morgana hägringar förvränger objektet eller objekten som de är baserade på enormt, så att objektet ofta framstår som mycket ovanligt, och kan till och med förvandlas på ett sådant sätt att det är helt oigenkännligt. En Fata Morgana kan ses på land eller till havs, i polarområden eller i öknar. Denna typ av hägring kan involvera nästan alla slags avlägsna föremål, inklusive sådana saker som båtar, öar och kustlinje.

En Fata Morgana är inte bara komplex, utan förändras också snabbt. Hägringen består av flera inverterade (upp och ner) och upprättstående (rätt sida upp) bilder som staplas ovanpå varandra. Fata Morgana hägringar visar också omväxlande komprimerade och sträckta zoner.

Novaya Zemlya-effekt

Novaya Zemlya-effekten är en polär hägring orsakad av hög brytning av solljus mellan atmosfäriska termokliner . Novaya Zemlya-effekten kommer att ge intrycket av att solen går upp tidigare eller går ner senare än den egentligen borde (astronomiskt sett). Beroende på den meteorologiska situationen kommer effekten att presentera solen som en linje eller en kvadrat (som ibland kallas den "rektangulära solen"), som består av tillplattade timglasformer. Hägringen kräver att solljusstrålar har ett inversionslager i hundratals kilometer, och beror på inversionslagrets temperaturgradient . Solljuset måste böjas mot jordens krökning minst 400 kilometer (250 mi) för att tillåta en höjdhöjning på 5 grader för synen av solskivan.

Den första personen som registrerade fenomenet var Gerrit de Veer , en medlem av Willem Barentsz olyckliga tredje expedition in i polarområdet. Novaya Zemlya , ögruppen där de Veer först observerade fenomenet, ger sitt namn till effekten.

Crepuskulära strålar

Crepuscular strålar, tagna i Taipei , Taiwan .

Crepuskulära strålar är nästan parallella strålar av solljus som rör sig genom jordens atmosfär, men verkar divergera på grund av linjärt perspektiv . De uppstår ofta när föremål som bergstoppar eller moln delvis skuggar solens strålar som ett molntäcke . Olika luftburna föreningar sprider solljuset och gör dessa strålar synliga på grund av diffraktion , reflektion och spridning.

Crepuskulära strålar kan också ibland ses under vattnet, särskilt i arktiska områden, från ishyllor eller sprickor i isen. De ses också under dagar när solen träffar molnen i en perfekt vinkel som lyser på området.

Det finns tre primära former av crepuskulära strålar ^{[ citat behövs ]} :

Ljusstrålar som tränger igenom hål i låga moln (även kallad " Jakobs stege ") .
Ljusstrålar som divergerar från bakom ett moln.
Blek, rosa eller rödaktiga strålar som strålar under horisonten. Dessa förväxlas ofta med ljuspelare .

De ses vanligtvis nära soluppgång och solnedgång, när höga moln som cumulonimbus och berg kan vara mest effektiva för att skapa dessa strålar. ^{[ citat behövs ]}

Anticrepuskulära strålar

Anticrepuskulära strålar medan de är parallella i verkligheten är ibland synliga på himlen i riktning mot solen. De verkar konvergera igen vid den avlägsna horisonten.

Atmosfärisk brytning

Diagram som visar förskjutningen av solens bild vid soluppgång och solnedgång

Atmosfärisk brytning påverkar den uppenbara positionen för astronomiska och terrestra objekt, vilket vanligtvis gör att de ser högre ut än de faktiskt är. Av denna anledning observerar navigatörer, astronomer och lantmätare positioner när dessa effekter är minimala. Sjömän kommer bara att skjuta en stjärna när de är 20° eller mer över horisonten, astronomer försöker schemalägga observationer när ett objekt är högst på himlen och lantmätare försöker observera på eftermiddagen när brytningen är minimal.