Nasi przodkowie zauważyli to zjawisko bardzo dawno temu, w czasach, gdy Ziemię uważano za płaską. Zrozumienie tego zjawiska następowało stopniowo wraz z rozwojem wiedzy i odkryciem praw fizycznych.
Fizyka procesów
Od dzieciństwa wiemy, że zimne rzeczy kurczą się, a gorące rzeczy rozszerzają się z powodu rosnącej aktywności cząsteczek i atomów. Dotyczy to nie tylko ciał stałych, ale także gazów. Nasza atmosfera jako mieszanina trzech głównych gazów - tlenu, wodoru i azotu - nie jest wyjątkiem.
Teraz powinniśmy przypomnieć takie zjawisko optyczne, znane nam również ze szkolnego kursu fizyki, jak załamanie - zniekształcenie wiązki światła podczas przechodzenia przez media o różnych gęstościach. Na przykład, jeśli spojrzysz na łyżkę umieszczoną w szklance z wodą, na granicy wody i powietrza, łyżeczka będzie zgięta. Obserwując tę samą łyżkę, umieszczoną częściowo za grubym kawałkiem szkła, widać znacznie większe zniekształcenie, ponieważ gęstość szkła jest większa.
Globalne załamanie pozwala spojrzeć poza horyzont
Kiedy ktoś obserwuje otoczenie z góry, widzi to samo zjawisko, tylko w skali globalnej. Oczywiście, jeśli potrafisz zrobić wielką łyżkę i umieścić ją nad horyzontem, wydaje się również, że jest zniekształcony z powodu załamania.
W tym przypadku medium, które załamuje światło, jest powietrze atmosferyczne. Latem, gdy temperatura powietrza jest wysoka, gęstość staje się mniejsza. Po prostu nie zauważamy, jak powietrze się rozszerza.Jednak w pobliżu horyzontu załamanie podczas upałów wynosi tylko 0,5 stopnia (w sensie geometrycznym).
Zimą, kiedy powietrze staje się zimniejsze i gęstsze, kąt załamania na horyzoncie wzrasta do dwóch stopni. W związku z tym właśnie te dwa stopnie pozwalają spojrzeć nieco dalej poza krawędź horyzontu. Z powodu tego efektu obserwatorowi wydaje się, że widzi z góry zimą znacznie dalej niż latem.
Najważniejsze jest monitorowanie czystości eksperymentu
Na koniec warto zwrócić uwagę na tych, którzy chcą przeprowadzić ten eksperyment samodzielnie, sprawdzając, ile więcej można zobaczyć zimą niż latem. Dla czystości eksperymentu warto odnotować dokładnie ten sam punkt obserwacyjny, ponieważ jeśli wzniesiesz się wyżej do obserwacji, wówczas poziom horyzontu naprawdę się odejdzie, niezależnie od pory roku.