Kąt załamania światła przy przejściu przez atmosferę ziemską

Ciężko znaleźć szczegółowe wzory, lub jakieś standartowe kąty o jakie swiatło, np. słoneczne zostaje załamane podczas przejście przez atmosferę ziemską.
To pytanie głównie kieruję do kol. jta, ale inni są mile widziani w dyskusji.
Dlaczego w dyskusji? A no, tak to widzę bo parę szczegółów mi się nie zgadza i pierw chciałbym konkretnego naukowego potwierdzenia faktów.
Możliwe że mi się coś poplątało, wiec albo otrzymam rzeczową odpowiedź i poprawię swój punkt widzenia, albo rozwinie się dyskusja nad nieścisłościami.

Spodziewam się, że to już widziałeś, ale przytoczę:
https://pl.wikipedia.org/wiki/Refrakcja_atmosferyczna
Warto też przeczytać po angielsku:
https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_refraction

Dzięki za linki, ale nie zmieniają one zbyt wiele, bo pozostają nieścisłości kątów.

Może innaczej zadam pytanie; jakie powinny być kąty(zakres) promienii słonecznych np. około godz. 15.00, zakładając że promienie docierające do powierzchni atmosfery biegną równolegle względem siebie?

Jakoś 43 stopnie od horyzontu. A co?

Taenia_Saginata napisał:

Jakoś 43 stopnie od horyzontu. A co?

Nie chodzi mi jak będą względem horyzontu, ale jak bedą (pod jakimi kątami) wobec siebie w wiązce. Atmosfera ma formę soczewki, wiec ogniskowa tej soczewki zmieni bieg poszczególnych promieni względem siebie.

Jakiej wiazce?

Taenia_Saginata napisał:

Jakiej wiazce?

A jak myślisz, czy całe promieniowanie słońca biegnie w kierunku ziemi?

jak weźmiesz pod uwagę odległość to tylko "mała wiązka" biegnie w kierunku ziemi.

Czyli o jaka konkretnie pytasz? W twoja strone biegnie jedna, w moja inna.

Taenia_Saginata napisał:

Czyli o jaka konkretnie pytasz? W twoja strone biegnie jedna, w moja inna.

No właśnie, a od słońca szły razem.
I to dość ciasno upakowane.

Zakladajac, ze w przed atmosfera leca rownolegle, to po ugieciu wszystkie ktore do Ciebie dotra tez beda rownolegle.

Wtedy moje lecialy osobno i pochodza z innego punktu slonca niz Twoje.

To jest kiepskie zalozenie, bo w rzeczywistosci bedziesz mial jakies pol stopnia roznicy miedzy swiatlem z jednej krawedzi slonca i przeciwleglej.

Jak jestes w centrum londynu, to twoje beda o 0.3 sekundy odchylone od moich przez to zalamanie.

saskia napisał:

jakie powinny być kąty(zakres) promienii słonecznych np. około godz. 15.00, zakładając że promienie docierające do powierzchni atmosfery biegną równolegle względem siebie?

Myślę, że nie da się na to pytanie odpowiedzieć, dlatego że załamanie będzie zależało od miejsca w którym się znajdujesz. Dla Ciebie bowiem jest godzina 15, a dla kogoś innego jest południe. Potrzebny jest jakiś punkt odniesienia, z Twojego pytania to nie wynika.

To bez różnicy, bo o 15.00 dla każdego, na tym samym równoleżniku będzie taki sam kąt.

Chodzi o to jak szeroko (pod jakim max. kątem ), będzie taka wiązka rozproszona.

Oj, niezupełnie taki sam - to jeszcze zależy od szerokości geograficznej, pory roku... Poprawne byłoby pytanie: gdyby wysokość Słońca nad płaszczyzną horyzontu bez załamania w atmosferze była θ, to jaka będzie pozorna wysokość Słońca θ' nad płaszczyzną horyzontu widziana na powierzchni Ziemi?

Różnica między wysokością rzeczywistą i pozorną wynika głównie z załamania takiego, jak w płytce płasko-równoległej (współczynnik załamania powietrza jest n=1.0003 w/g polskiej Wikipedii, angielska podaje n=1.000293 w temperaturze 0°C). To daje wynik cosθ'=n•cosθ (we wzorze Snelliusa jest sin, ale kąt liczy się od zenitu). Ale jeszcze wypada uwzględnić krzywiznę powierzchni Ziemi, zwłaszcza przy małej wysokości Słońca nad płaszczyzną horyzontu - bo załamanie następuje na całej drodze światła w atmosferze, i prawie na całej drodze płaszczyzna horyzontu jest inna, niż w punkcie obserwacji - można to uwzględnić, zastępując θ przez θ+1/(796•tanθ), wyliczając θ' i odejmując od niego to 1/(796•tanθ) - żeby było ciekawiej, ta poprawka zmniejsza załamanie światła w atmosferze.

I jeszcze jedna sprawa, zwłaszcza przy małej wysokości Słońca nad horyzontem - powietrze nie jest jednolite, w różnych miejscach miewa różne współczynniki załamania, te różnice dają dodatkowe odchylenie światła i ono może być w różnych kierunkach, nie jest to przewidywalne, może dawać bardzo zniekształcony obraz Słońca. Zwłaszcza, jak patrzymy nad odległą o dziesiątki kilometrów elektrownię (podgrzewa otoczenie, gęstość i współczynnik załamania powietrza są tam mniejsze), albo w stronę nadciągającego "frontu" - granicy mas powietrza.

Wszystko ładnie, pięknie, ale dlaczego mamy takie efekty jak na zdjęciu zapożyczonym z internetu "Tapety" .
Jeśli światło załamuje sie max. o kilka stopni.

Zdjęcie ładne, ale załamania światła na nim nie widać.

_jta_ napisał:

Zdjęcie ładne, ale załamania światła na nim nie widać.

Załamania nie, ale rozproszenie tak i to o ponad 100°

No, na dobrą sprawę to też jest załamanie - na granicy kropel wody, z których zbudowane są chmury. Ale w pytaniu chyba chodziło o załamanie przez powietrze?

Poza tym na powyższym zdjęciu mamy jeszcze do czynienia ze zjawiskiem dyfrakcji.

_jta_ napisał:

No, na dobrą sprawę to też jest załamanie - na granicy kropel wody, z których zbudowane są chmury. Ale w pytaniu chyba chodziło o załamanie przez powietrze?

Chodziło o atmosferę, więc wszystko z czego się składa.
Poza tym krople wody w powietrzu są zbyt małe aby wykreować promienie jednokierunkowo na takiej przestrzeni. Było by to raczej podobne do tęczy, a nie smug-promieni.

No to jak masz chmury, to rozpraszają światło we wszystkie strony (a jak są grube, to zdecydowana większość ucieka w przestrzeń kosmiczną).

_jta_ napisał:

No to jak masz chmury, to rozpraszają światło we wszystkie strony (a jak są grube, to zdecydowana większość ucieka w przestrzeń kosmiczną).

Ta wypowiedź raczej pasowała by w dyskusji o ociepleniu klimatu, a mi chodzi o kąty załamania światła słonecznego w atmosferze.

Czy w ogóle da sie określić w jaki sposób załamania powodują takie efekty?
Artur pisał o dyfrakcji, ale ta, jak sądzę, zależy znacznie od długości fal i wielkości szczeliny.

saskia napisał:

Artur pisał o dyfrakcji, ale ta, jak sądzę, zależy znacznie od długości fal i wielkości szczeliny.

Owszem, zależy ale dyfrakcja występuje nie tylko na szczelinach - występuje na każdej krawędzi przeszkody. Zresztą zjawisku dyfrakcji podlegają wszystkie fale, nie tylko światło.
Dyfrakcja jest tym silniejsza im fala ma mniejszą długość w porównaniu z rozmiarami przeszkody.
Myślę że w przypadku światła, fala jest nieporównywalnie krótsza niż rozmiary jakiejkolwiek znanej przeszkody (a tym bardziej chmur), więc różnice w kątach załamania światła o różnych długościach fali są zbliżone a przez to niewidoczne gołym okiem.

Dyfrakcja jest tym silniejsza im fala ma mniejszą długość w porównaniu z rozmiarami przeszkody.
Tylko dla przeszkód o rozmiarach mniejszych od długości fali światła. Kropelki wody w chmurach są kilkanaście razy większe od długości fali światła widzialnego i tam dyfrakcja jest najsilniejsza dla światła czerwonego (największa długość fali), a załamanie dla fioletowego (najmniejsza długość fali).