Вопрос по затмению 29 марта 2006 года.

[АСТРОНОМ 777]

Доброго вам времени суток. У меня есть небольшой вопрос по поводу солнечного затмения 29 марта 2006 года. Во время полной фазы на снегу (на белом фоне) наблюдалась как бы радужная рябь. Как это можно объяснить? Я читал про это, но объяснения не было. Заранее спасибо. 

[KOR01]

На счет того что Вы видели не скажу, у нас в Теберде его не было. А вот цветное гало вокруг солнца в первые 5-7 секунд после начала полной фазы затмения я видел. И размер этого гала был около 4-5 диаметров Солнца. Я подозреваю, что это засветились кристалики льда в верхнем слое атмосферы, а вот почему этот эффект пропал в последствии? Непонятно....

[Zukanov]

Во время полной фазы на снегу (на белом фоне) наблюдалась как бы радужная рябь.

Это была цветная рябь? Или "чёрно-белая"? Подвижная или неподвижная? Какая длина волны? Какова скорость перемещения, если она двигались?

Как это можно объяснить? Я читал про это, но объяснения не было. Заранее спасибо. 

Возможно, это "бегущие тени", которые мы наблюдали на этом же затмении в Манавгате в Турции.

Весьма необычное зрелище, но я тоже не сталкивался с его объяснением. Возможно, это дифракция солнечного света на краю лунного диска. Хотя с учётом масштабов "дифракционной решетки" у "ряби"очень мал шаг волны, но я могу и ошибаться.

[АСТРОНОМ 777]

Рябь была цветная (цветов радуги). Вроде бы подвижная, но не сильно насчёт скорости я точно не знаю.

[Gennady Bankewich]

Теневую рябь на снегу за несколько секунд до полной фазы наблюдал на Эльбрусе на Старом кругозоре: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,13746.msg297689.html#msg297. Собственно её видели многие, кто отрывал взгляд от светила в столь ответственный момент. Кто-то наблюдал рябь на стенах зданий, видна она была и на снегу внизу в долине. А вот на незаснеженной равнине у Баксана или просто на тёмной земле в другом месте её вряд-ли можно было заметить, в Турции, полагаю, тени наблюдали на прибрежном песке или асфальте. Собственно там где поверхность представляла собой нечто типа белого экрана теневая рябь была доступна наблюдению. Форма ряби представляла собой именно рябь, а не изотропную свето-теневую флуктуацию, направленность ряби - перпендикулярно направлению на солнце, цвет - серый, средний размер видимых элементов составлял метры, т. е. видна она была именно вблизи, а не на склонах соседних гор. Длительность явления - порядка десяти секунд.
 Для себя объяснил всё это следующим образом:
С перемещением лунной тени по поверхности Земли это не имеет никакой связи. Здесь всем нам знакомое явление подвижности изображения звёзд оцениваемое по шкале Пиккеринга, только как-бы наоборот. Приведу пример из статьи Алана МакРоберта (АиТ) "Борьба с атмосферой" http://www.astronomer.ru/library.php?action=2&sub=2&gid=52:

"Астрономы часто говорят о ячейках неоднородности – турбулентных воздушных линзах размером от миллиметров до метров, роящихся в небе. Эти вихри порождаются трением  движущихся воздушных масс – горизонтальным ветром, вертикальной конвекцией или и тем, и другим сразу. Когда при наблюдении протяженных объектов – Луны и планет – свет попадает в фокус сквозь горизонтальный слой сдвиговой турбулентности, находящийся на высоте около километра, то возмущения становятся особенно заметными, если наблюдать слегка расфокусированное зафокальное изображение (выдвинув окуляр дальше от объектива). Это – указание на инверсионный слой, в котором массы теплого воздуха плывут поверх холодного. Действительная разница температур может быть весьма мала."

В нашем случае происходит следующее - ячейки неоднородности проецируют на светлую поверхность изображение исчезающего тонкого, но яркого, серпика Солнца.
Взаимодействие изображений многочисленных воздушных линз воспринимается как слабо-контрастная рябь видимая на светлой повехности снега, а продолговатость ряби и её направленность перпендикулярно направлению на Солнце - соответствует ориентации исчезающего серпа (я наблюдал в центре полосы затмения).
 Проекции полного,не затемнённого светила, на поверхность земли или снега имеют явно больший размер, чем размер ячеек неоднородности, и , поэтому в следствие сложения изображений имеют исчезающе малый контраст, ну и соответственно, мы ничего не видим вне затмения.

 А как это портит настроение во время ночных наблюдений!

[АСТРОНОМ 777]

Большое спасибо. Теперь понятно, что и как. Я тоже наблюдал на Кавказе, но на солнечной обсерватории. Класс!!!
     

[Zukanov]

Я рад за Astronom'a 777, которому стало яснее, но мне не всё понятно.    Объяснение Геннадия интересное, но всё-таки не снимает всех вопросов.

Если я правильно понял Геннадия, то рябь (она же "бегущая тень") появляется из-за того, что ячейки турбуленции в атмосфере Земли проецируют на поверхность изображение тонкого серпа Солнца, появляющегося или исчезающего при полном солнечном затмении.

Сомнения мои таковы:

   1. В ссылке на "Борьба с атмосферой", приведенной Геннадием, есть пассаж о размере ячеек турбуленции - он разнится от метров до миллиметров на высоте 1 км. Они находятся в постоянном движении: дробятся, сливаются и т.д. Следовательно, от них невозможно получить чёткую ("устойчивую") картинку, пускай и бегущую. По такому объяснению, на земле должна получиться только "каша" и никаких полос.
  2. Почему появляется цветная рябь? (У нас в Турции была подложка из серого бетона - цвет там заметить было трудно.) Неужели такая устойчивая дисперсия на атмосферных линзах?
  3. А чем обычный день хуже? Только вместо проецируемого серпа на земле должны  появляться круги и т.п. Но их нет (по крайней мере, пока никто не заявлял об их наблюдении).
  4. Проецирование серпа даёт серп. Я не видел искривлённости у "бегущих" теней. Почему тени прямые?

Возможно, есть ещё объяснение этого явления, кроме перечисленных мной и Геннадием.

Геннадий и Astronom 777, напишите поподробнее про длину волны ряби (расстояние между двумя соседними максимумами или минимумами яркости). Мне кажется, это весьма важный параметр для объяснения данного явления.
 

[dmitryP]

   1. В ссылке на "Борьба с атмосферой", приведенной Геннадием, есть пассаж о размере ячеек турбуленции - он разнится от метров до миллиметров на высоте 1 км. Они находятся в постоянном движении: дробятся, сливаются и т.д. Следовательно, от них невозможно получить чёткую ("устойчивую") картинку, пускай и бегущую. По такому объяснению, на земле должна получиться только "каша" и никаких полос.

Вы забываете, что на "атмосферных линзах" преломляется свет не точечного источника, а серпа, который в одном направлении очень узкий, а в другом имеет изрядную протяженность. Соответственно их проекция также будет "замыливаться" в одном из направлений. Это объясняет полосу.

  2. Почему появляется цветная рябь? (У нас в Турции была подложка из серого бетона - цвет там заметить было трудно.) Неужели такая устойчивая дисперсия на атмосферных линзах?

Да, а почему собственно нет.

  3. А чем обычный день хуже? Только вместо проецируемого серпа на земле должны  появляться круги и т.п. Но их нет (по крайней мере, пока никто не заявлял об их наблюдении).

Тут у нас уже объект протяженный в двух направлениях и "изображения" Солнца накладываются друг на друга, так что все размывается до полной однородности.

  4. Проецирование серпа даёт серп. Я не видел искривлённости у "бегущих" теней. Почему тени прямые?

Вообще-то они были довольно хаотичными, хотя скорее и линейными. Так что искривлены ли они были или нет, сказать не могу. Опять же про размытие не забываем.

[Zukanov]

1.

Вы забываете, что на "атмосферных линзах" преломляется свет не точечного источника, а серпа, который в одном направлении очень узкий, а в другом имеет изрядную протяженность. Соответственно их проекция также будет "замыливаться" в одном из направлений. Это объясняет полосу.

То есть, от "каши" из атмосферных линз зависит мало. Всё дело в протяжённом источнике? Сомнительно. Тогда см. п.4 о серповидности - почему серп превращается в полосу?

2.

Да, а почему собственно нет.

... Может просчитать попробовать  Где же взять данные по длине волны ряби?

3.

Тут у нас уже объект протяженный в двух направлениях и "изображения" Солнца накладываются друг на друга, так что все размывается до полной однородности.

   Тут никто не спорит  
   На открытом пространстве изображения накладываются из-за огромного числа линз разных размеров - вот и выходит полная однородность.
  Только причём тут протяжённость источника? Через листву или через дырку в бумаге изображение Солнца - неважно круглого или серповидного - видно отлично в "оригинальном" виде. Никаких преобразований в полосу и т.п. нет.
 
4.

Вообще-то они были довольно хаотичными, хотя скорее и линейными. Так что искривлены ли они были или нет, сказать не могу. Опять же про размытие не забываем.

Не думаю, что хаотичность или размытость тут может помочь. Либо серп, либо не серп. У Вас, Дмитрий, я так понял, всё-таки линии.
Дмитрий, а Вы сами их видели? Заметили длину волны?

[dmitryP]

Отвечу на вопросы с конца

Дмитрий, а Вы сами их видели? Заметили длину волны?

Да, разумеется. Я бы оценил характерный масштаб примерно десятки сантиметров, до метра. Хотя мне показалось что в направлении хода Луны масштаб был мельче.

Не думаю, что хаотичность или размытость тут может помочь. Либо серп, либо не серп. У Вас, Дмитрий, я так понял, всё-таки линии.

Скорее линии, хотя явление сильно хаотичное. Часто эти темные тени были довольно изогнутыми, но то что это не было четким изображением серпа -- точно.

  Только причём тут протяжённость источника? Через листву или через дырку в бумаге изображение Солнца - неважно круглого или серповидного - видно отлично в "оригинальном" виде. Никаких преобразований в полосу и т.п. нет.

Можно оперировать в терминах пространственных частот, но будем проще. Что мы увидим, если источник точечный -- понятное дело, картинку от этой сильно неидеальной линзы -- пятна какие-то. Если источник протяженный -- полное замыливание. А если в одном направлении точечный, а в другом -- протяженный: вот оно, что-то близкое к хаотичным полосам, параллельным источнику.

[Gennady Bankewich]

Ещё добавлю немного воспоминаний...
Цветности теней не наблюдал, всё как будто серое было. По поводу размеров - заинтересовался увиденным из-за того, что ожидал увидеть наступление лунной тени на склонах гор Баксанского ущелья, там расстояния приличные, а увидел именно теневую рябь буквально в радиусе 5...15 метров. Вообще впечатления такие, что будто дым от костра, пробежала теневая пелена в виде блёклых полос. Размеры теневых элементов поперёк порядка десятков сантиметров, а вдоль теневых полос - метры.
 По идее такое можно было-бы увидеть и после полной фазы, но, как-то, уже не до этого было, просто не глядел. Вообще с лунной тенью связь должна быть. Перепад температур в воздушной массе неизбежно должен был привести к усилению тубуленции, и, как следствие, к усилению оптической неоднородности атмосферы.
 Любопытно что явление явно происходит на разных высотах: я наблюдал на 3000 м, в долине на 2000 м тоже видели, ну и Zukanov если не ошибаюсь наблюдал ближе к уровню моря.

[sco-1958]

Я сама на затмении не была, но наши ребята ездили. У нас было аж 3 группы: Абхазия, Сев. Кавказ (Россия) точно не знаю где и в дельте Волги (район Астрахани). И из этих материалов составили фильм (хотя может быть это был слайд-фильм). И в каком-то из кадров я кажется видела что-то похожее на темную рябь на земле.

[Zukanov]

Геннадий и Дима, спасибо за ответы.

Я запросил EgorC (известного доку в атмосферных делах) про параметры атмосферной турбуленции. Возможно его ответ поможет определить, где и какого размера должны быть атмосферные линзы, чтобы создать "рябь" с длиной волны в 10см-1м. Может и вопрос цветности прояснится.

Я наблюдал на высоте ~200м над уровнем моря и видел рябь в радиусе 1...40 м около минуты. Длину полос я не приметил. Да, всё это было видно при окончании полного затмения, не при наступлении.
 

[egorC]

Всем привет!

Я специально воздушными линзами не занимался. Но, что знаю раскажу.

- размер атмосферных линз (диапазон, средний, форма) - в хорошем для астронаблюдений месте около 11 см, определяется турбулентностью атмосферы, ее возмущенностью, физически линза - вихрь или пузырь ( на подобие того что получается в воде при выдохе)
- высота на уровнем поверхности земли? - могут возникать на любой высоте от метров до верхней граници атмосферы (80 км), сродни слоям инверсии (холодный воздух по верх теплого). струйным течениям. 
- динамика (т.е. среднее время жизни)? - незнаю!
- изменение коэф-та преломления воздуха при затмении (диапазон)? - сильно зависит от высоты над уровнем моря, на основе наших астраханских наблюдений не более 3-4*10⁵ нм. Но трудно учесть вертикальный граиент температур.
- что-нибудь ещё, что может помочь подтвердить или опровергнуть версию об атмосферном происхождении ряби?

Выскажу свое мнение - если, объяснять рябь атмосферой то это продукт высотного струйного течения, возможно идущего на 10 или 30 или даже 80 км.
Однако по всей видимости, у ряби комплексаная природа - геометрическая и атмосферная.

В любом случае, поищу информацию про атмосферные линзы.

Егор     

[Zukanov]

  Попробовал набрать в Гугле eclipce "shadow band". Поисковик нашёл множество интересных ссылок на английском, которые объясняют это явление атмосферной турбуленицией. Дифракция на лимбе Луны рассматривается, но отвергается как невозможная — скорость движения "ряби" должна быть равна скорости движения лунной тени ~1 км/c.
  Вот пара интересных ссылок:
  1. Shadow bands, flying shadows (8 страниц) - указана возможность наблюдения явления при кольцеобразном затмении, а также при заходе солнца за гору и ясной ночью.
  2. Shadow bands during a total solar eclipse - даны в т.ч. условия, при которых наиболее вероятно наблюдение явления. Вот они:
      а. Желательно как можно более продолжительное затмение;
      б. Несокойная атмосфера -> высокая турбуленция;
      в. Умеренный ветер (не сильный и не штиль);
      г.  Низкая высота Солнца над горизонтом усиливает контраст бегущих полос;
      д. "Бегущие тени" могут быть видны за 2 мин. до и после полного затмения. В то же время большинство наблюдателей видит их в 20-ти секундном интервале.

[Gennady Bankewich]

В сообщении Recarrion указано:
"Я увидел теневую рябь за несколько секунд до полной фазы на стенах домов! Успел заснять на видео."
Может видео сохранилось?
А Гугл как всегда рулит, только вспомнил о нём после Вашего сообщения .