Yakalayın Yeşil Işığı

İnsanlar gün batımı seyretmeyi severler. Gün batımı birçok farklı duyumu ve duyguyu bir anda yaşatır; parlak ve kontrast renkleri ile görsel algımızı okşar, günün keşmekeşinin sonunu, akşamın dinginliğinin başlangıcını müjdeler, bir sonun burukluğunu yaşatır. Meraklı gözler için ise gün batımı tüm bunların yanında nadir bir optik ilüzyonu görme şansı da demektir aynı zamanda: “yeşil flaş”.

24 Mayıs 2014’de çektiğim yukarıdaki fotoğrafa dikkatle bakarsanız batmak üzere olan Güneş’in hemen tepesinde küçük, hafif yeşile çalan parlak bir alan göreceksiniz. Bu noktayı alttaki  büyütülmüş resimde daha iyi görebilirsiniz. Bu noktanın adı “yeşil flaş” (İng. “green flash”). Çoğunlukla ufkun uzakta göründüğü (mesela Güneş’in okyanus ve denize battığı) durumlarda karşılaşılan bu nadir durum atmosferdeki iki optik etkinin birleşmesi ile oluşuyor.

Kromatik dağılma

Etkilerden ilki hepimizin fizik derslerinden bildiği beyaz ışığın prizmadan geçirilip renklerine ayrışması ile karşımıza çıkan “kromatik dağılma” (ing. “dispersion”) etkisi. Görünür ışığı da barındıran elektromanyetik dalgalar boşlukta “ışık hızı” olarak bildiğimiz 299,792,458 m/s hız ile hareket etseler de, madde içerisindeki hareketleri maddenin optik özelliklerine bağlı olarak bundan daha yavaştır. Maddenin elektromanyetik dalgayı ne kadar yavaşlattığı “kırılma indisi” denilen birimsiz bir sayıyla gösterilir ve bu sayı değişik dalga boyları için değişik değerler alır, yani değişik dalga boylarındaki elektromanyetik dalgalar aynı madde tarafından değişik oranlarda yavaşlatılırlar. Görünür spektrumda maddelerin çoğu için dalgaboyu arttıkça kırılma indisi azalır; bir diğer deyişle en çok mavi ve mor yavaşlarken en az yavaşlamaya turuncu ve kırmızı uğrar. Elektromanyetik dalga ne kadar yavaşlarsa o kadar fazla kırılıma uğradığı için bu, mor-mavi renkler en çok kırılıma uğrarken, turuncu-kırmızı renkler en az kırılıma uğrayacaktır demektir.

Her madde gibi Dünya atmosferi de ışığı biraz olsun yavaşlatır. Havanın kırılma indisi boşluğun kırılma indisi olan 1.0 değerinden biraz büyüktür: deniz seviyesinde 20°C sıcaklıkta havanın kırılma indisi kırmızı ışık için 1.00027004 iken mor ışık için 1.000278669 gibi bir değer taşır. Havanın kırılma indisinin kırmızı ve mor için olan değerleri arasındaki 0.000008629 gibi mini minnacık olan bu fark, özellikle ışığın kalın bir atmosfer tabakasından geçmesini gerektiren ufka yakın bölgelerde görüntüyü az da olsa renklerine ayırmayı başarır.

Sırasıyla mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızıya ayrılan renklerden mor-mavi aralığı atmosferdeki gaz molekülleri ve minik parçacıklar tarafından Rayleigh saçılımı ile dağıtılır ve gök yüzüne mavi rengini verir (detaylar için “gökyüzü neden mavidir” yazımızı okuyabilirsiniz). Kalan renklerden yeşil en çok kırılmaya uğradığı için Güneş’in üst kısmı yeşil, kırmızı ise en az kırılmaya uğradığı için Güneş’in alt kısmı kırmızı görünür. Renklerdeki bu ayrışma yeşil flaşın oluşması için elzem olmakla beraber tek başına yeterli olmaktan çok uzaktır. Yeşil flaş için Güneş’in üst tarafında görünen bu incecik yeşil çizgiyi büyütecek bir optik düzeneğe gerek vardır ve bu optik düzeneğin adı da seraptır.

Serap

Yukarıda havanın kırılma indisinin değerini bir atmosfer basınç ve 20°C sıcaklık için verdim ancak kırılma indisi başta havanın yoğunluğu ve sıcaklığı olmak üzere birçok faktöre bağlıdır ve genelde deniz seviyesinde en yüksek değerde iken irtifa arttıkça bire doğru yavaşça azalır. Güneşli bir öğlen vakti asfalt (ya da çöl kumu) üzerinde olduğu gibi bazı durumlarda ise havanın yoğunluğundaki değişim yavaş değil ani şekile olabilir ve bu değişim havanın kırılma indisinde de sert geçişlere neden olur. Çölde susuz kalmış insanların gördüğü hayali vahaların ya da uzun yolda araba kullanırken asfalt üzerinde uzakta görünen ve fakat yaklaştıkça yok olan su birinkintilerinin nedeni “serap” (ing. “mirage”) dediğimiz bu etkidir. Hava yoğunluğunun nerede nasıl değiştiğine ve gözlemcinin bu sert değişim bölgesinin altında, ortasında veya üstünde mi olduğuna bağlı olarak değişik seraplar görülür.

Seraplardan en yaygın olanı hava yoğunluğunun ısınmış toprak yüzünden yerin hemen üzerinde azaldığı ve gözlemcinin bu tabakanın üzerinde olduğu “alt serap”lardır (İng. “inferior mirage”).

İkinci tip serap için atmosferde normalin dışında bir sıcaklık profili oluşması gerekir: “sıcaklıklık terselmesi” (İng. “temperature inversion”). Normalde yükseklik arttıkça hava sıcaklığı düşer ancak bazı durumlarda yerden yüksek dar bir bant içerisinde bu davranış tersine döner ve yükseklik arttıkça sıcaklık da artar. Eğer bu terselme bölgesinde sıcaklık değişimi yavaş ise “sahte serap” (İng. “mock-mirage”) görülür.

Eğer terselme bölgesinde sıcaklık yükseklikle çok hızlı şekilde değişiyorsa çok daha ilginç bir durum oluşur; “kanal” (ing. “duct”) denilen bu durumda kırılma indeksindeki ani değişiklik sayesinde terselme bölgesi ışığı Dünya’nın eğriliğinden daha fazla büker, böylece ışık bir süre sonra yere yaklaşmaya başlar ve bu şekilde bu tabaka şeklindeki kanal içinde uzun süre yol alır. Bu durumda Dünya yuvarlaklığını takip eden ışık ufuk çizgisinin de ötesine ulaşabilir. 1940’larda radarın ilk dönemlerinde bu etki ile radar ekranında ufkun ötesini gören radar operatörlerinin kafası epey karıştırmış olsa gerek. Böyle bir kanalın oluştuğu durumda görülen seraplara “kanallı sahte serap” (İng. “ducted mock-mirage”) denilmektedir.

Eğer gözlemci yukarıda bahsedilen optik kanalın altında duruyor ise oluşan seraba “kanal altı serabı” (İng. “sub-duct mirage”) adı verilmektedir.

Gözlemci kanalın içinde bir yerde durduğunda ise epey ilginç başka bir durum görünür: batan güneş alçaldıkça ufkun üstünde duran dar bir karanlık bantın üst tarafında yok olur ve biraz sonra dar karanlık bantın altından yeniden görünür. “boş bant gün batımı” (İng. “blank-strip sunset”) denilen bu etkiyi şu simulasyonda görebilirsiniz:

Yeşil Flaş

Yukarıda farklı tiplerini açıkladığım seraplar görüntüyü düşey eksende bozan, bazı yerlerde daraltan, bazı yerlerde genişleten bazen de kopyasını çıkartan bir etkiye sahipler. Bu etki temelinde lunaparklardaki komik aynaların etkisinden çok da farklı değil; ancak aynaların aksine seraplarda bu etki yansıma yerine kırılma sayesinde oluşuyor ve kırılma sırasında renkler birbirinden daha da uzaklaşıyor.

İşte yeşil flaş dediğimiz şey ilk başlıkta anlattığım kromatik dağılma sayesinde oluşan ince yeşil çizginin ikinci kısımda anlattığım serap etkisi ile genişleyip Güneş’in asıl görüntüsünden kopması halinde oluşan yeşil bölge. Benim çektiğim yukarıdaki fotoğraf “kanal altı serabı” durumuna bir örnek. Bu tip yeşil flaşlar 10-15 saniye kadar sürebiliyormuş. Daha sık görünen ve basit “alt serap” ile oluşan yeşil flaşlar Güneş tamamen gözden kaybolur kaybolmaz Güneş’in tepesinde sadece 1-2 saniyeliğine görülüyor.

Fotoğrafı çektiğim anda havada çok fazla su buharı olduğu için kırmızı renk çok baskın ve yeşil renk sadece belli belirsiz görünüyor, daha uygun şartlarda çok daha belirgin ve parlak yeşil renkler görmek mümkün. Benzer bir senaryo için hesaplanmış bir kanal altı yeşil flaş simulasyonunu şurada görebilirsiniz. Yeşil flaşdan 3 dk önce çektiğim aşağıdaki fotoğraftaki ampül şeklinin simülasyondakine benzerliği dikkat çekici.

Kim bilir, belki sevgilinizin elini tutarak gün batımını bir sonraki seyredişinizde siz de yeşil flaşı görürüsünüz.

UYARI: Gün batımını göz sağlığına zarar vermeden izlemek için Güneşin ufkun 2 derece yakınına gelmesini (yani gün batımı saatinden 10 dakika öncesini) beklemek gerekli. Bu da yaklaşık olarak kolunuzu düz şekilde uzattığınızda baş parmağınızın boyuna denk geliyor. Bu aşamada Güneş’e çıplak gözle ve hatta düşük büyütmeli dürbün ile bakmak güvenli ancak teleskop gibi çok ışık toplayan optik araçları uygun filitreler olmadan kullanmak bu aşamada bile tehlikeli olabilir. Güneş tutulmaları ise gün batımından oldukça farklı bir durum: asıl zararlı olan mavi ışık ufuktaki duruma göre atmosfer tarafından çok daha az filitre ediliyor ve bu nedenle Güneş tutulmalarının uygun filitreler olmadan seyredilmesi önerilmiyor. Bu konuda oldukça detaylı bir araştırmanın ingilizce metnini şurada bulabilirsiniz.

Fotoğraf künyesi

• Fotoğrafı çeken: Cüneyt Özdaş
• Kamera: Canon EOS 6D
• Lens: Canon EF300mm f/4L IS USM
• Odak uzaklığı: 300mm
• Diyafram: f/9
• Poz Süresi: 1/320sn
• ISO: 125
• Yazılımlar: Adobe Lightroom,
• Yer: Jenner, Kaliforniya, USA

Referanslar

• http://emtoolbox.nist.gov/Wavelength/Edlen.asp
• http://mintaka.sdsu.edu/GF/bibliog/toc.html
• http://mintaka.sdsu.edu/GF/explain/atmos_refr/duct.html
• http://mintaka.sdsu.edu/GF/mirages/mirintro.html
• http://mintaka.sdsu.edu/GF/vision/Galileo.html
• http://www.atoptics.co.uk/atoptics/gf1.htm
• http://en.wikipedia.org/wiki/Distorting_mirror
• http://en.wikipedia.org/wiki/Green_flash
• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/dispersion.html