天体の蜃気楼

天体の蜃気楼は気象 光学現象の一種で、光線が曲げられて天体の歪んだ像や多重像が作られる。蜃気楼は太陽、月、惑星、明るい星、非常に明るい彗星などの天体で観察される。最もよく見られるのは日没と日の出の蜃気楼である。

蜃気楼は、大気の屈折によって引き起こされる他の現象とは区別されます。蜃気楼の最も顕著な特徴の 1 つは、単純な屈折では像が何らかの形で歪んだり曲がったりする可能性があるのに対し、蜃気楼では像が垂直方向にしか映らず、横方向には映らないことです。

このセクションで紹介した 2 つの画像の歪みはどちらも屈折によるものですが、蜃気楼である左側の画像では垂直方向の歪みのみが表れているのに対し、右側の画像ではあらゆる方向の歪みが表れています。蜃気楼の垂直方向は、太陽そのものの蜃気楼ではなく、太陽黒点の蜃気楼のほうが見やすいです。実は、少なくとも 3 枚の太陽黒点の蜃気楼があり、これらすべての画像で垂直方向がはっきりと表れています。

天体の下方蜃気楼は最も一般的な蜃気楼です。下方蜃気楼は、地球または海洋の表面が、表面のすぐ近くに低密度の熱い空気の層を生成したときに発生します。下方蜃気楼には、倒立像と正立像の 2 つの像があります。どちらも実際の物体の幾何学的方向からずれています。正立像が沈む間、倒立像は表面から上昇するように見えます。

下蜃気楼の日の出と日の入りの形は、下蜃気楼の日の出と日の入りの形すべてにおいて同じです。よく知られている形の 1 つであるエトルリアの壺は、ジュール・ヴェルヌによって名付けられました。^[1] 日没が進むにつれて、エトルリアの壺の形はゆっくりと変化します。壺の茎が短くなり、ついには実際の太陽と蜃気楼の太陽が新しい形、つまりギリシャ文字のオメガΩを作り出します。下蜃気楼の名前は、倒立した像が正立した像の下に現れることから付けられました。^[2]

ジュール・ヴェルヌは劣悪な蜃気楼の夕焼けを次のように描写している。^[1]

全員の視線は再び西に向けられた。太陽は海に近づくにつれて、ますます急速に沈んでいくようだった。震える水面にまばゆい光の長い軌跡を描き、その円盤はすぐに古い金色から燃えるような赤に変わり、半分閉じた目を通して見ると、万華鏡のあらゆる色合いできらめいているように見えた。かすかな波打つ線が、きらめく宝石の粒のように、水面に映る震える光の軌跡を描いていた。白い紙に引いた黒い線のようにはっきりとした地平線全体に、雲、靄、または霧のかすかな兆候は見えなかった。彼らは動かず、非常に興奮しながら、火の球が地平線にどんどん近づいていき、一瞬、深淵の上に浮かんでいるのを見ていた。そして、光線の屈折により、その円盤は変化し、水面に浮かぶ膨らんだ側面を持つエトルリアの花瓶のように見えました。

非常に稀ですが、太陽と月以外の天体の蜃気楼が観測されることがあります。天体の見かけの等級は、実在の天体としてだけでなく、蜃気楼としても見えるように、十分に低く（つまり、十分に明るく）なければなりません。

天体の模擬蜃気楼は、下蜃気楼よりもはるかに複雑です。天体の下蜃気楼は2つの像しか生成できませんが、模擬蜃気楼は複数の蜃気楼像を生成することができます。蜃気楼の形は常に変化し、予測できません。模擬蜃気楼が発生するには、より冷たい空気が逆転層の下に閉じ込められる必要があります。複数の逆転層により、複数のパンケーキのような形が生成されます。^[3]

ヨシュア記に記されている太陽の異常現象は、偽蜃気楼の一例だった可能性がある。 ^[4]その物語では、ヨシュアは夜の行軍の後にアモリ人に対して奇襲攻撃を仕掛け、アモリ人はパニックに陥ってベテホロンまで逃げたが、そこで安全な避難所を見つけられなかった。「...イスラエルの子らが剣で殺した者よりも、雹で死んだ者の方が多かった。」^[5]雹は砂漠ではまれな現象であり、沈む太陽の偽蜃気楼/上蜃気楼を作り出すための良い条件である。下蜃気楼は砂漠で最も一般的な蜃気楼である。イスラエル人がアモリ人と戦うために暑い砂漠から雹で覆われた砂漠に行ったとき、逆転層が沈む太陽の偽蜃気楼を作り出した可能性がある。イスラエル人には、太陽が止まっているように見えたであろう。^[4]ヤシャール書から引用された詩には、ヨシュアが戦いを終えるために、太陽はギベオンで止まり、月はアヤロンの谷で止まったと記されている。 ^[6]

10.12 主がアモリ人をイスラエルの人々の前から引き渡された日に、ヨシュアは主に語り、イスラエルの目の前で言った。「太陽よ、ギベオンの上にとどまり、月よ、アヤロンの谷にとどまりなさい。
10.13 国民が敵に復讐するまで、太陽はとどまり、月はとどまった。これはヤシャルの書にしるされているではないか。太陽は天の真ん中にとどまり、丸一日の間、沈むのを急がなかった。」^[6]

通常の大気の屈折により、日の出は太陽が地平線を横切る直前に起こります。太陽からの光は地球の大気圏に入ると曲げられ、または屈折します。この効果により、見かけ上の日の出は実際の日の出よりも早くなります。同様に、見かけ上の日の入りは実際の日の入りよりもわずかに遅くなります。

通常の大気条件では、沈む太陽や昇る太陽は、その幾何学的位置より約 0.5 度高い位置にあるように見えます。しかし、非常に異常な大気条件により、実際には地平線より 2 度から 5 度下にある太陽が見える場合があります。これは、ノヴァヤゼムリャで初めて観測されたため、ノヴァヤゼムリャ効果と呼ばれています。この現象は、天文学的な計算によれば太陽が地平線より 2 度下にあるはずのときに、ノヴァヤゼムリャで太陽が観測された ためです。

しかし、気圧や相対湿度などの変化により、大気の屈折が日の出や日の入りの時間に及ぼす影響を正確に予測することはできません。また、この誤差は緯度が高くなるにつれて（極に近づくにつれて）大きくなることにも注意してください。^[7]

ノヴァヤゼムリャはロシアの極地です。ノヴァヤゼムリャ効果は、 大気の温度躍層の間で太陽光が高度に屈折することによって生じる蜃気楼です。ノヴァヤゼムリャ効果により、太陽が実際よりも早く昇っているか、または太陽が実際よりも遅く 沈んでいるかのような印象を与えます。

フリチョフ・ナンセンは次のように書いている^{[8] [9]}

蜃気楼は最初、地平線上に平らに広がって赤く輝く火の筋のようだった。その後、暗い空間を挟んで 2 本の筋が重なり合った。メイン トップからは、4 本、いや 5 本もの水平線が重なり合ってすべて同じ長さに見えた。まるで、暗い水平の筋が横切る四角い鈍い赤色の太陽を想像するしかないかのようだった。午後に行った天文観測では、太陽は実際には正午には地平線下 2 度 22 分にあったに違いないとわかった。早くても火曜日までには氷の上に太陽の円盤が見えるだろうとは期待できない。それは、この冷たい空気の中では非常に強い屈折によるものだ。

ノヴァヤゼムリャ効果は、高い屈折率を生み出すほど温度変化が大きい場所であればどこでも観測可能です。

グリーンフラッシュは、明るい天体の沈み際または沈み直後、および昇り際または昇り前に起こるまれな光学現象で、天体またはその沈み/昇り点の蜃気楼の上に緑色の点が短時間見えるときに起こります。グリーンフラッシュは大気の逆転によって強調され、大気中の密度勾配が増加し、その結果屈折が増加します。言い換えれば、グリーンフラッシュを見るには蜃気楼が存在する必要があります。^[10]

ジュール・ヴェルヌは緑色の閃光を描写した。^{[1] [11]}

...それは「緑」ですが、最も素晴らしい緑であり、どんな芸術家もパレットで得ることのできない緑であり、植物のさまざまな色合いや最も透明な海の色合いでさえも作り出すことのできない緑です。楽園に緑があるなら、この色合いでなければならず、それは間違いなく希望の真の緑です。比類

のない液体の翡翠の色合いです 。

多くの人は、緑色の閃光を見ると幸運が訪れると信じている。^[12]

遠い岸以上のものを求めた
昔の船乗りたちによって、物語が語られている。海を眺めるときは用心しなさい、そうすれば偶然にももっと多くのものが見えるかもしれない。日が沈むとき、日が暮れるとき、紐を縛っているとき。海と空が出会うところでは、神秘的な緑の閃光を注意深く見守りなさい。運が良ければ、それがあなたの目を捉え、運命を変える。夜空は赤く、前方には順風満帆、幸運な人生があなたの運命だ。ネプチューンが海の潮流を導くように、イルカが跳ねたり水しぶきを上げたりしている。神秘的な緑の閃光を見つめる 人には、幸運の日々が待っている。

グリーンフラッシュは、地平線が 低い場所であればどこでも観測できる可能性があります。砂漠、海洋、氷棚は、蜃気楼、つまりグリーンフラッシュを観測するのに最適な場所でしょう。日の出よりも日没の方がグリーンフラッシュを見逃さないでいられます。特に、劣悪な蜃気楼のグリーンフラッシュの場合は、タイミングがちょうどよく日の出に捉えられる必要があります。^[13]

遠くの地平線の下で太陽が輝いているのが見えました。そして、少なくとも 1 秒ほど、緑色の閃光がエイリアンのヘリオグラフのように砂漠を照らしました。次の瞬間、地平線は太陽の瞬間的な壮大さと突然の暖かさで爆発しました。

上記の観察から、著者が、昇る太陽の助けを借りて、はるかに暖かい砂漠の表面が冷たい朝の空気と戦っているときに、劣悪な蜃気楼のようなグリーンフラッシュを観察し、その過程で、自然界の素晴らしい光景の 1 つであるグリーンフラッシュを生み出したことは明らかです。

緑色の閃光は、月が昇るときや沈むときにも見られることがあります。

条件が整えば、模擬蜃気楼の日没時に複数の緑色の閃光を観測するのはよくあることです。金星
の緑色の閃光を見たと主張する人もいます。これは本当かもしれませんが、沈む惑星や昇る惑星の色が、蜃気楼の副産物である本物の緑色の閃光と間違えられている可能性があります。^[14]

天体が沈んだり昇ったりするとき、その光は大気中を移動し、大気は光をさまざまな色に分離するプリズムとして機能します。天体の上部の色は、増加する大気全体に広がる汚染物質の濃度の減少に応じて、青、緑、紫へと変化します。 ^[15]天体の下部は常に赤です。

緑色の縁は非常に薄く、肉眼で見ることは困難または不可能です。通常の状況では、天体が地平線から非常に低い位置にある場合、大気の赤化により天体の緑色の縁は薄くなりますが、^[16]条件が整えば地平線のすぐ上に緑色の縁が見えることもあります。

次の引用は、おそらく最も長く観測されたグリーン リムについて説明しています。グリーン フラッシュだった可能性もあります。リトル アメリカ探検基地のリチャード E. バードの隊のメンバーは、35 分間断続的にこの現象を目撃しました^{(30 分と 35 分の出典は?)}。

30 分間見られた
人々が水面に向かって急ぎ、目を南に向けると、太陽の上端の最後の光が地平線にかかっている小さいながらも明るい緑の点が見えた。それはかなり長い間、少なくとも数秒間続き、消えるやいなや再び閃光を放った。それは短い中断を挟みながら、全部で 35 分間地平線上に留まっていた。
それが一瞬消えたとき、それは小さな噴出によって遮断されたようで、それは障壁の表面によって地平線に生じた不均一さだった。頭を数インチ上に動かすだけでもそれは消えてまた現れ、ついに視界から消えた後も、アンタナア [ sic
] ポストの最初の数段を登れば再び捉えることができた。

沈む太陽の緑の縁が緑色の閃光に変わり、その後再び同じ日没の間に緑色の縁に戻ることはよくある。右の画像は、リトルアメリカ基地のバード隊のメンバーが見たであろうものを正確に示しているかもしれない。^{[9] [17]}

しかし、緑色の縁と緑色のフラッシュが 35 分間点滅するのを見るには、ある程度の蜃気楼が存在していたに違いありません。

緑の縁はどの日没にも見られますが、肉眼では薄すぎて見ることができません。緑の縁を観察するのに最適な時間は、日没の約10分前です。^[16]しかし、その時間帯は太陽の円盤が明るすぎるため、双眼鏡や望遠鏡などの拡大鏡を使用して太陽を直接見ることはできません。もちろん、望遠鏡や双眼鏡の画像を紙に投影して見ることはできます。太陽が地平線に近づくと、大気の赤化により緑の縁は薄くなります。^[16]緑の縁はどの日没にも見られ、グリーンフラッシュは蜃気楼が必要なためまれですが、実際には緑の縁よりもグリーンフラッシュを見たことがある人の方が一般的です。

左の合成画像は、5 枚の異なる日没のフレームから作られています。どの画像も蜃気楼ではありません。フレーム #1 と #2 は、経験豊富な観察者でさえも騙される可能性があります。沈む太陽の模造蜃気楼のように見えますが、そうではありません。フレーム #3 と #4 は明らかに蜃気楼ではありません。フレーム #5 は蜃気楼でも黒点でもなく、太陽を背景にしたクモです。この合成画像で太陽が奇妙な形になっているのは、霧と雲によるものです。^{[引用が必要]}

大気の さまざまな影響、たとえばヴォグ、雲、煙、スモッグなどにより、天体が蜃気楼のように見えることがあります。 [^{引用が必要]} レンズフレアやゴーストイメージも、偽の蜃気楼や偽のグリーンフラッシュの原因となることがあります。^{[引用が必要]}

• 重力レンズは、銀河の同様の重複画像を引き起こすと考えられています。
• 屈折
• 大気の屈折
• 迫り来る光とそれに類似した屈折現象

• あらゆる種類の蜃気楼について説明。包括的な説明とシミュレーションを掲載した Andrew T. Young のページ。
• Green Flash ページ、包括的な説明とシミュレーションが掲載されている Andrew T. Young のページ。
• グリーンフラッシュ - 大気光学、説明と画像ギャラリー、Les Cowley の大気光学サイト。

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  茶色のペリカンが映る擬似蜃気楼の夕焼け
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  「沸騰する」太陽の夕日
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  模擬蜃気楼の夕焼け
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  グリーンフラッシュによる模擬蜃気楼の夕焼け
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  ファラロン諸島と下蜃気楼の緑の閃光
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  複数の緑色の閃光を伴う夕焼けのシーケンス