Кіріспе

Жер аспаны

Аспан – Жер бетінен жоғары қарай ашық көрініс. Оған атмосфера және ғарыш кеңістігі кіреді. Оны Жер мен ғарыш арасындағы кеңістік ретінде қарастыруға болады, сондықтан ол ғарыштан ерекшеленеді. Астрономияда аспанға «аспан сферасы» деп те айтылады. Бұл – Жерге концентрлі, абстрактілі сфера, онда Күн, Ай, планеталар мен жұлдыздар қозғалып жатқандай көрінеді. Аспан сферасы әдетте шоқжұлдыздар деп аталатын белгілі бір аймақтарға бөлінеді. Көбінесе «аспан» термині Жер бетінен қарау бұрышын білдіреді, бірақ мағынасы мен қолданылуы әртүрлі болуы мүмкін. Жер бетіндегі бақылаушы аспанның шағын бөлігін көреді, ол күмбезге (кейде «аспан тостаған» деп аталады) ұқсайды және күндіз түнге қарағанда жазық көрінеді. Кейде, мысалы, ауа райы туралы әңгімелескенде, «аспан» сөзі атмосфераның төменгі, тығыз қабаттарын ғана білдіреді. Күндізгі аспан көк түсті болып көрінеді, себебі ауа молекулалары күн сәулесінің қысқа толқындары ұзын толқындарға қарағанда көбірек шашырайды (қызыл жарық). Түнгі аспан көбінесе қараңғы кеңістік немесе жұлдыздармен жарқыраған аймақ болып көрінеді. Күн және кейде Ай күндізгі аспанда, егер бұлттар жасырмаса, көрінеді. Түнде Ай, планеталар мен жұлдыздар да аспанда осылай көрінеді. Аспанда байқалатын табиғи құбылыстарға бұлттар, көкжиек және полярлық шамы жатады. Найзағай мен жауын-шашын да аспанда көрінеді. Кейбір құстар мен жәндіктер, сондай-ақ ұшақтар мен желкендер сияқты адам жасаған заттар аспанда ұша алады. Адам қызметінің нәтижесінде күндіз тұман, ал түнде жарық ластануы ірі қалалардың үстінде жиі байқалады.

Этимология

Аспан сөзі көне скандинав тілінен шыққан, "бұлт, Құдайдың мекені" деген мағынаны білдіреді. Скандинав тіліндегі бұл термин сонымен қатар көне ағылшын тіліндегі scēo сөзінің де бастауы болып табылады, ол классикалық латын тіліндегі obscūrus – "қараңғы, көмескі" сөзімен бірдей индоевропалық түбірге ие. Көне ағылшын тілінде жер үстіндегі көрінетін кеңістікті сипаттау үшін "аспан" сөзі қолданылған. Орта ағылшын тілі кезеңінде "аспан" сөзі қазіргі діни мағынасын қабылдай бастады.

Күндіз

Тікелей күн сәулесінен басқа, күндізгі аспандағы жарықтың көп бөлігі шашырау арқасында пайда болады, оған Рели шашырауы деп аталатын ұсақ бөлшектердің лимиті әсер етеді. Молекулалардың мөлшеріндегі бөлшектердің (мысалы, ауадағыдай) шашырауы, жарық көзіне қарай және одан алыстаған бағыттарда, жарық сәулесіне перпендикуляр бағыттарға қарағанда күштірек болады. Шашырау барлық көрінетін толқын ұзындықтарындағы жарық үшін маңызды, бірақ көрінетін спектрдің қысқа (көк) бөлігінде күштірек, яғни шашыраған жарық оның көзіне – Күнге қарағанда көкшіл болады. Қалған тікелей күн сәулесі, қысқа толқынды компоненттерінің бір бөлігін жоғалтып, сәл аз көк түсті көрінеді. Аспан, әсіресе күн бату немесе күн шығу кезінде, қызыл, қызғылт сары, күлгін және сары сияқты көптеген түстерге боялуы мүмкін, себебі жарық атмосфера арқылы едәуір ұзын жол (немесе оптикалық тереңдік) жүріп өтуі керек. Шашырау эффектілері аспаннан келетін жарықты жартылай поляризациялайды және Күннен 90° бұрышта ең айқын байқалады. Көкжиектен шашыраған жарық, зениттен келетін жарыққа қарағанда 38 есе көп ауа массасынан өтеді, нәтижесінде зенитте жарқын көк түс градиенті, ал көкжиекке жақын жерде солғын түс пайда болады. Егер көз бен бақылаушы арасында жеткілікті ауа болса, қызыл жарық та шашырайды, бұл Күн шыққанда немесе батқанда аспанның кейбір бөліктерінің түсін өзгертеді. Ауа массасы шексіздікке жақындағанда, шашыраған күн сәулесі ақтанды. Биіктеп көтерілген жерлерде аспан қараңғы түстерге қарай бейіледі, себебі ауа тығыздығының төмендеуіне байланысты шашырау азаяды. Ай – осыған керемет мысал, онда атмосфералық шашырау болмайды, сондықтан Күн көрінгенде де Ай көкжиегі қара болып қалады. Халықаралық жарықтандыру комиссиясы (CIE) күндізгі жарық схемаларын жобалау үшін аспанның жарықтығының таралу модельдерін ұсынды. Соңғы жаңалықтар – әртүрлі ауа-райы жағдайларында (ашықтан бұлттыға дейін) аспанның жарықтығын модельдеуге арналған «толық аспан модельдеріне» қатысты.

Түскі уақытта

Аспанның жарықтығы мен түсі күні бойы өзгеріп тұрады, сондай-ақ осы қасиеттердің негізгі себептері де әртүрлі болады. Күн көкжиектен жоғары тұрғанда, күн сәулесінің тікелей шашырауы (Рейли шашырауы) жарықтың басым көзі болып табылады. Дегенмен, күн батқаннан түнге дейін немесе түннен күн шығуға дейінгі аралықта жағдай күрделенеді. Жасыл жарқыраулар мен жасыл сәулелер – күн батқаннан кейін немесе күн шығар алдында, әдетте бір-екі секундтан аспайтын уақыт ішінде, күннің үстінде жасыл дақ көрінетін немесе күн бату нүктесінен атып шығардай болып көрінетін жасыл сәуле сияқты оптикалық құбылыстар. Жасыл жарқыраулар – түрлі себептерден туындайтын құбылыстардың жиынтығы, олардың көпшілігі температура инверсиясы (температураның биіктікпен қалыпты түрде төмендемей, керісінше жоғарылауы) кезінде пайда болады. Жасыл жарқырауларды кез келген биіктіктен (тіпті ұшақтан да) байқауға болады. Олар көбінесе мұхит үстіндегідей кедергісіз көкжиектің үстінде көрінеді, бірақ бұлттар мен таулардан да көруге болады. Жасыл жарқыраулар Аймен және Венера, Юпитер сияқты жарық планеталармен байланысты көкжиекте де байқалуы мүмкін. Жер көлеңкесі – планетаның атмосфера арқылы және ғарышқа шашыратып жіберген көлеңкесі. Бұл атмосфералық құбылыс азаматтық түнек кезінде (күн батқаннан кейін және күн шығар алдында) көрінеді. Ауа райы мен бақылау орны көкжиекті анық көруге мүмкіндік бергенде, көлеңке жиегі көкжиектің үстінде қараңғы немесе көкшіл жолақ ретінде пайда болады, аспанның төменгі бөлігінде күн батуына немесе шығуына қарама-қарсы бағытта. Осымен байланысты құбылыс – Венера белдеуі (немесе антитүндеу доғасы), ол Жер көлеңкесінің көкшіл жолағынан жоғары, аспанның сол бөлігінде қызғылт түсті жолақ ретінде көрінеді. Жер көлеңкесі мен Венера белдеуін бөліп тұратын нақты сызық жоқ; бір түсті жолақ аспанда екіншісіне біртіндеп өтеді. Түннің ұзақтығына қарай, оны үш кезеңге бөлуге болады, бұл кезеңдер күннің көкжиектен төмендеу тереңдігімен өлшеніп, 6° сегменттермен есептеледі. Күн батқаннан кейін азаматтық түнек басталады, ол Күн көкжиектен 6° төмен түскенде аяқталады. Одан кейін теңіздік түнек келеді, онда Күн көкжиектен 6° мен 12° аралығында төменде болады (тереңдігі -6° мен -12° аралығында), содан кейін астрономиялық түнек келеді, ол -12° мен -18° аралығындағы кезең ретінде анықталады. Күн көкжиектен 18° төмен түскенде, аспан әдетте ең аз жарықтыққа жетеді. Аспанның ішкі жарықтығының көзі ретінде бірнеше факторларды атауға болады, атап айтқанда, ауа жарқырауы, күн сәулесінің жанама шашырауы, жұлдыз жарығының шашырауы және жасанды жарық ластануы.

Түнде

Түнгі аспан термині түнде көрінетін аспанды білдіреді. Бұл термин көбінесе аспанға қадағалау және астрономиямен байланысты, жұлдыздар, Ай және планеталар сияқты аспан денелерінің күн батқаннан кейін анық түнінде көрінетін көріністеріне сілтеме жасайды. Түнгі аспандағы табиғи жарық көздеріне айдың жарығы, жұлдыздардың жарығы және атмосфералық жарқырау жатады, бұл жағдайға және уақытқа байланысты өзгереді. Аспанның түнде толығымен қараңғы болмайтынын байқау оңай. Егер аспан (ай мен қалалық шамдардың болмауы жағдайында) толығымен қараңғы болса, нысанның силуэтін аспанға қарсы көру мүмкін болмас еді. Түнгі аспан мен оның зерттелуі ежелгі және қазіргі мәдениеттерде тарихи орынға ие. Мысалы, бұрын шаруалар егін егу уақытын анықтау үшін түнгі аспанның күйін күнтізбе ретінде пайдаланған. Астрологияға деген ежелгі сенім, әдетте, аспан денелерінің арасындағы байланыстар Жердегі оқиғаларға әсер етеді немесе ақпарат береді деген сенімге негізделген. Ал түнгі аспанды және оның ішінде байқалатын денелерді ғылыми зерттеу астрономия ғылымының құрамында жүзеге асырылады. Көрінетін жарық астрономиясы шеңберінде, түнгі аспандағы аспан денелерінің көрінуіне жарық ластануы әсер етеді. Айдың түнгі аспанда болуы, астрономиялық байқауларға кедергі келтіре отырып, қоршаған ортаның жарық деңгейін арттырады. Алайда, жасанды жарық көздерінің пайда болуымен, жарық ластануы түнгі аспанды көру үшін маңызды мәселеге айналды. Арнайы сүзгілер мен шамдарды өзгерту бұл мәселені азайтуға көмектеседі, бірақ ең жақсы көріністер үшін, кәсіби және әуесқой оптикалық астрономдар ірі қалалық аймақтардан алыс орналасқан байқау орындарын іздейді.

Ауа райы болжаудағы қолдану

Қысымның өзгеруімен қатар, аспанның жағдайы таулы аймақтарда ауа райын болжау үшін қолданылатын маңызды параметрлердің бірі болып табылады. Бұлттың қалыңдауы немесе жоғарырақ бұлт қабатының жақындауы жақын арада жаңбыр жауатынын көрсетеді. Түнде, жоғары, жұқа цирострат бұлттары Айдың айналасында шұғыла пайда болуына себеп болуы мүмкін, бұл жылы фронттың жақындап келе жатқанын және оның құрамындағы жаңбырдың жауатынын көрсетеді. Таңертеңгі тұман жақсы ауа райын болжайды және тұрақты атмосфераның белгісі болатын теңіз қабатымен байланысты болуы мүмкін. Жаңбырлы ауа райына дейін жел немесе бұлттар болады, олар тұманның пайда болуына кедерілді етеді. Көккүндің жақындауы суық фронттың жақындап келе жатқанын көрсетеді. Бұлтсыз аспан жақын болашақта ауа райының жақсы болатынын білдіреді. Аспанның жағдайын ауа райын болжауда пайдалану ғасырлар бойы әртүрлі халық ауа райы туралы сенімдерге әкелді.

Тропикалық циклондар

Тропикалық циклон орталығынан өткеннен кейін 36 сағат ішінде қысым төмендеуге бастайды және циклон бағытынан ақ циррус бұлттарынан тұратын жамылғы жақындайды. Орталыққа ең жақын келгеннен кейін 24 сағат ішінде төменгі бұлттар қозғала бастайды, бұл тропикалық циклонның "жолағы" деп аталады, сонымен қатар барометрлік қысым күрт төмендеп, жел күшейе бастайды. Орталыққа жақындаған 18 сағат ішінде жаңбырлы ауа райы жиі кездеседі, желдің кенеттен күшеюімен бірге жаңбыр шашырауы немесе нөсер жаууы мүмкін. Орталық келгеннен кейін 6 сағаттан соң жаңбыр үздірілмей жауады. Орталыққа бір сағат қалғанда жаңбыр өте қатты болады және тропикалық циклонның ең күшті желдері сезіледі. Күшті тропикалық циклон орталығы келген кезде ауа райы жақсарып, циклонның "көзі" үстіңізден өткенде күн көріне бастайды. Жүйе кеткеннен кейін жел бағытын өзгертіп, жаңбырмен бірге кенеттен күшейеді. Орталықтан өткеннен кейін бір тәулік өткен соң, төменгі бұлттылық жоғары бұлттылыққа ауысады және жаңбыр үзілісті болады. Орталықтан өткеннен кейін 36 сағаттан соң жоғары бұлттылық сейіліп, қысым тұрақтана бастайды.

Көліктегі пайдалану

Ұшу – объектінің аспан арқылы немесе одан тысқары қозғалу процесі (мысалы, ғарышқа ұшуда), ол аэродинамикалық көтергіш күшті жасау, қозғалтқыш итеру күшін пайдалану, аэростатикалық жолмен жүзуге немесе жерден тікелей механикалық қолдаусыз баллистикалық қозғалыс арқылы жүзеге асырылады. Ұшудың инженерлік жақтары аэроғарыш инженериясында зерттеледі, ол әрі қарай аэронавтикаға – ауада қозғалатын көлік құралдарын зерттеуге, астронавтикаға – ғарышта қозғалатын көлік құралдарын зерттеуге және баллистикаға – снарядтардың ұшуын зерттеуге бөлінеді. Адамдар 1783 жылдан бері ауа шарлары арқылы ұшуға қабілетті, бірақ басқа түрлер ұшуды одан да ұзақ уақыттан бері пайдаланып келеді. Құстар, жарықшалар және жәндіктер сияқты жануарлар ұшуға қабілетті. Өсімдіктердің споралары мен тұқымдары өз түрлерін тарату үшін желді пайдаланып ұшуды қолданады.

Мифологиядағы маңызы

Көптеген мифологияларда аспанмен тығыз байланысты құдайлар бар. Мысыр дінінде аспан Нут қадірлі әйел құдай және Горус қадірлі ер құдай ретінде қастерленген. Диус прото-үнді-еуропалық дінде аспан құдайы немесе аспанның бейнесі ретінде жаңғыртылған, содан грек мифологиясындағы аспан мен дауыл құдайы Зевс және рим мифологиясындағы аспан мен дауыл құдайы Юпитер пайда болған. Австралия аборигендері мифологиясында Альтжира (немесе Арренте) – басты аспан құдайы, сонымен қатар жаратушы құдай. Ирокез мифологиясында Атаенсик – Жер жаратылған кезде жерге құлаған аспан құдайы. Көптеген мәдениеттер аспандағы жұлдыздар арасындағы шоқжұлдыздарды құдайлары туралы аңыздар мен мифологиямен байланыстырып пайдаланған.