Viděli jste již sluneční „zelený paprsek“?

Já sám jsem neviděl tento jev na moři, ale v létě v Jeseníkách na kopci vysokém zhruba 600 m. Slunce právě zapadalo. Nebylo ještě na horizontu, ale pár stupňů nad obzorem v severozápadním směru, jak je to o prázdninách obvyklé. Není nutné kvůli tomuto jevu jezdit k moři a nejde o jev tajemný, ani snad jen psycho-fyziologický čili subjektivní, ale o jev objektivní, fyzikální.

Máme-li ho však skutečně pozorovat, musí být splněno několik podmínek:
1. Obloha musí být alespoň ve směru pozorování úplně čistá, bez jakéhokoliv zkalení, dýmu či oparu, bez náznaku červánků, slunce tedy musí svítit až do posledního okamžiku při zapadání obvyklým stříbrobílým oslňujícím světlem. Tato podmínka ovšem není nijak jednoduchá. Uvědomme si, že když u nás kolem 20. hodiny slunce zapadá, stojí kolmo kdesi nad obratníkem raka, čili v zeměpisné šířce kolem 20º v Tichém oceánu na západ od Mexika. K nám tedy přichází paprsek ze slunce vrstvou atmosféry, která má tloušťku přibližně 1 000 km, a to poměrně nízko nad zemí. Na celé jeho dráze nesmí být žádné znečištění, ani mraky či mlha – to by vedlo ke vzniku červánků a k absorpci světla. Přítomnost nepatřičných částic v atmosféře vede totiž k pohlcení světla kratších vlnových délek, tj. fialové, modré a zelené barvy. Stejně tak difrakce čili ohyb světla na částicích preferuje průchod dlouhovlnných paprsků červených a potlačuje paprsky krátkovlnné, takže modrý či zelený paprsek by k nám vůbec nedorazil. Paprsky červené však projdou, čili pozorujeme červánky, v nichž zelená barva chybí.

2. Dobré, nikoli však nezbytně nutné by bylo, kdyby v místě, kde má slunce zapadat, byla nějaká hora zhruba toho tvaru a velikosti, jako je sluneční disk, aby celé slunce v jediném okamžiku zakryla. Tutéž funkci ovšem může splnit skulina v mraku, který je blízko nás, ovšem za předpokladu, že na dalších tisíci kilometrech je již obloha čistá. Sám jsem takto pozoroval skulinou v blízkém hustém mraku poslední stříbrolesklý kousek slunečního disku a očekával jsem, že v následující sekundě slunce ještě poklesne a zmizí. A tu se stalo něco neočekávaného: stříbrojasné slunce opravdu zmizí – ať už za mrakem, mořskou hladinou či horou, ale místo očekávané temnoty překvapeně pozorujeme na dvě až čtyři sekundy intenzivní, silně zelený svit, po němž ještě může za nejpříznivějších podmínek následovat na jednu až dvě sekundy intenzivní svit modrý. Nejde však o žádný zázrak, ale o jev, který jsem pozoroval při nahodilé procházce po kopcích ve stejném směru v intervalu tří dnů po sobě. A protože jsem o tom již leccos četl, jev jsem za dané příznivé situace očekával, upozornil jsem na něj rodinné příslušníky, kteří jej s uspokojením kvitovali. Tento článek vznikl proto, abyste na tento jev byli také předem upozorněni a za příznivých podmínek jej očekávali, neboť „náhoda přeje připraveným“.

To však není jediný důvod. Jde také o to, jak si jev vyložit. Samozřejmě první výklad byl asi mytologický: zatímco intenzivní krvavé červánky asi věstily oheň a krev, čili cosi zlého, opak, tj. barva zelená a modrá na nebi byla asi příslibem čehosi dobrého – štěstí, „zjeveného“ dobrým Thaumantem. Ukazuje skutečně cosi dobrého: čistou atmosféru v daném směru do dáli tisíc kilometrů.

Nechyběly ovšem ani výklady psychologické: hledíme-li několik sekund do jasného slunce, v jehož světle převládá jak známo barva žlutá, pak se v okamžiku zmizení této oslňující bíložluté barvy subjektivně objeví barva doplňková, čili zelená, nebo zelenomodrá. Ani tento předpoklad však není vůbec nutný ani správný, jak bychom se mohli objektivně přesvědčit pomocí kamery s barevným filmem. Kdyby ovšem nejrůznější astrologové a věštci věděli o existenci tohoto jevu, jistě by ho využili svým způsobem a nepochybně by se nespokojili s následujícím výkladem fyzikálním, dozajista nejsprávnějším.

Příčinou tohoto jevu je souhra nejméně dvou optických jevů: disperze a refrakce. Sluneční paprsek vstupující do stále hlubších, a tedy hustších vrstev atmosféry nemá tvar přímky, ale vzhledem k tomu, že index lomu přitom stále roste, paprsek se zakřivuje, uchyluje se ke kolmici dopadu a slunce, podobně jako hvězdy, neleží v tom směru, kde ho vidíme, ale vždy níže; mluvíme o astronomické refrakci. Ani sama refrakce ovšem k výkladu nestačí.

Index lomu (lámavost), a tedy i zakřivení paprsků závisí na barvě čili frekvenci světla: nejméně se láme červený paprsek, nejvíce fialový, méně modrý a pak zelený, což se nazývá disperze světla. Kdybychom toho byli schopni, viděli bychom ne jedno slunce, ale celou řadu těsně nad sebou „namačkaných“ obrazů slunce v různých barvách. Nejblíže u obzoru by bylo červené slunce, několik úhlových vteřin nad ním slunce v barvě oranžové, ještě výše slunce žluté, pak zelené, modré a nakonec fialové. Jinak řečeno – zatímco slunce červené již zašlo, žluté ještě svítí a zelené bude ještě výše nad obzorem; když už i zelené zajde, bude tu ještě modré a fialové. Avšak slunce nevysílá všechny barvy se stejnou intenzitou: fialová je příliš slabá, než aby ji oko zaznamenalo, zelená je na tom dobře. Dalším faktorem je citlivost samotného oka: to je nejcitlivější na žlutou, o něco méně na zelenou a ještě méně na modrou, nemluvě už vůbec o fialové.

Pozorovaný jev je zkrátka výsledkem kombinace vlivů:
1. závislosti indexu lomu na barvě a tím závislosti výšky jednotlivých barevných obrazů slunce nad obzorem;
2. svou roli hraje i závislost intenzity vyzařování slunce na jednotlivých barvách;
3. tyto fyzikální faktory ještě ovlivňuje nestejná citlivost oka na jednotlivé barvy.
Výsledkem všeho je, že při popsaném západu a východu slunce „vítězí“ pro pozorovatele zelený a posléze modrý obraz slunce. Když totiž červený a žlutý obraz slunce již zapadl, je tu ještě onen zelený, „vítězný“.

Člověk by si tedy mohl myslet, že by měl vidět všechny barevné obrazy slunce pořád, v každém okamžiku. To však není možné, protože obrazy jsou sobě blíž, než je rozlišovací mez oka činící jen asi jednu úhlovou minutu, zatímco obrazy v jednotlivých barvách mají úhlové vzdálenosti jen několik úhlových sekund. Také jev oslnění vylučuje z fyziologického hlediska takovéto, snad teoreticky možné rozlišení.
Celou tu krásu ovšem vidíme, až když slunce před 500 sekundami „fakticky“ zapadlo, což je doba, než dojde do našeho oka světelný paprsek ze Slunce vzdáleného 150 milionů kilometrů. To je však už jiný problém. Všude v přírodě je zkrátka velký rozdíl mezi podstatou a jevem, či, jak říkal Kant, mezi věcí pro sebe a věcí pro nás. Vidíme, že to platí i pro tak běžnou záležitost, jako je světlo a světelné vnímání a že věda má stále dost práce, aby příčiny těchto rozdílů ustavičně lépe odhalovala.