Як утворюється зелений промінь. Смарагдовий захід сонця - диво фізики

Найчастіше сонячний диск виглядає звично для нас: яскраво-білий вдень, що сліпить, він фарбується вранці і ввечері червоні кольори.

Зелений промінь, Який також називають зеленою блискавкою, можна побачити лише випадково. Ось опис очевидця такого явища. «Острів Фуертевентура на Канарах, початок січня 1995 р. Я рано встав, щоб помилуватися березі сходом сонця. Незабаром на сході над морським обрієм піднялося світило, але не поступово, як це завжди буває, а раптово, наче хтось незримий клацнув вимикачем. Я був здивований, але ще більше вразили мене смарагдово-зелені тони, які кілька секунд виднілися на верхньому краї сонця». Чи був це той самий знаменитий і рідкісний зелений промінь, про який у шотландській легенді говориться, що людина, яка одного разу його бачила, вже ніколи більше не помилиться у своїх почуттях?

Стародавні єгиптяни, які шанували Сонце як божество, 4 тис. років тому зобразили зелені промені на кам'яній стелі, а французький письменникЖуль Вірі присвятив їм нетиповий для його творчості роман «Зелений промінь» і у піднесених тонах описав красу цього явища: «Якщо є зелений коліру раю, він може бути іншим, бо це справжній колір надії».

Втім, така вища насолода можуть отримувати не лише «ранні пташки»; короткий і барвистий спектакль може розігратися також на заході сонця, незадовго до того, як світило сховається за горизонтом. Але для цього потрібні відповідні умови – ясний обрій, не закритий хмарами, та прозоре повітря. Найчастіше так буває в морі та на узбережжі.

Пояснення цього вражаючого видовища найпростіше: розсіяння та заломлення світла в атмосфері. З ними пов'язані й багато інших яскравих небесних явищ, у тому числі і веселка.

Як відомо, сонячне світло складається з світлових променів з різними довжинами хвиль, що відповідають різним кольорам. Найкоротшою довжиною хвилімає фіолетове світло, далі йдуть синій, блакитний, зелений, жовтий, помаранчевий і, нарешті, червоне довгохвильове світло. Проходячи через шарувату атмосферу, Світло заломлюється, але кут заломлення залежить від довжини хвилі: чим коротше хвилі, тим сильніше заломлення. Таким чином, виходить, що найбільш сильне заломлення зазнають фіолетові та сині промені, а найменше – червоні. Але світло не тільки переломлюється у шарах атмосфери, а й розсіюється повітрям. Причому розсіюються в основному фіолетові та сині промені. Звідси два очевидні наслідки: блакитний колір неба та оранжево-червоний колір сонця біля горизонту. Коли сонце опускається до горизонту, відмінності в заломленні починають виявлятися в тому, що у верхнього краю оранжево-червоного диска виникає вузька зелена облямівка, а у нижнього краю- Яскраво-червона. І ось сонце майже зникло за горизонтом, і в цей момент видимою залишається лише зелена облямівка – зелений промінь. При сході сонця все відбувається в зворотному порядку: спочатку спалахує зелений промінь, а потім з'являється саме світило.

Особливо вражаючим виглядає феномен зеленого прибою, який іноді спостерігається в океанах. Зелений промінь на кілька хвилин забарвлює в зелений колір пінні гребені хвиль біля горизонту.

Словом, зелений промінь не таке рідкісне явище, як вважають. Потрібно лише мати точною інформацією, А саме знати коли і знати де. Тобто знати з точністю до секунди час сходу або заходу сонця, і найкраще поїхати в Арктику або Антарктику (тому, хто може собі це дозволити). Коли після довгої полярної ночівперше з'являється Сонце і рухається вздовж горизонту, зелений промінь можна спостерігати довше. Під час однієї з експедицій до Антарктиди американський полярник Річард Берд милувався ним цілих 35 хвилин.

Заломлене сонячне світло. Сонячне проміння, яке входить в атмосферу Землі під гострим кутом, Проходять крізь неї не по прямій лінії, а переломлюються та розпадаються на спектр кольорів. У певний час при заході сонця видно лише зелене світло.

Зелений промінь - оптичне явище, спалах зеленого світлау момент зникнення сонячного дисказа горизонтом (зазвичай морським) або його через горизонту.

"Чи спостерігали ви коли-небудь Сонце, що заходить за горизонт моря? Так, без сумніву. Чи простежили ви за ним до того моменту, коли верхній крайдиска торкається лінії горизонту і потім зникає? Мабуть, так. Але чи помітили ви явище, що відбувається в ту мить, коли променисте світило кидає останній свій промінь, якщо при цьому небо вільне від хмар і зовсім прозоре? Можливо, ні. Не пропускайте ж нагоди зробити подібне спостереження: у ваше око вдарить не червоний промінь, а зелений, дивного зеленого кольору, такого, якого жоден художник не може отримати на своїй палітрі і якого не відтворює сама природа ні в різноманітних відтінках рослинності, ні в кольорі. найпрозорішого моря".

Нотатка в англійській газеті з роману Жуль Верна "Зелений промінь"

Подібна замітка привела в захоплений стан молоду героїню роману Жюля Верна "Зелений промінь" і спонукала її здійснити низку подорожей з єдиною метою - на власні очіпобачити зелений промінь. Юній шотландці не вдалося, як розповідає романіст, спостерігати за цим красивим явищем природи. Але воно все ж таки існує. Зелений промінь - не легенда, хоча з ним пов'язано багато легендарного. Це явище, яким може захоплюватися кожен любитель природи, якщо шукатиме його з належним терпінням. Чому з'являється зелений промінь?
Ви зрозумієте причину явища, якщо пригадаєте, як виглядають нам предмети, коли ми дивимося ними крізь скляну призму. Зробіть такий досвід: тримайте призму біля ока горизонтально широкою стороною вниз і розглядайте через неї листок паперу, приколотий на стіні. Ви помітите, що листок, по-перше, піднявся значно вище за своє істинне положення, а по-друге, має вгорі фіолетово-синю облямівку, внизу - жовто-червону. Підняття залежить від заломлення світла, кольорові облямівки - від дисперсії скла, тобто властивості скла неоднаково заломлювати промені різного кольору. Фіолетові та сині промені переломлюються сильніше за інші, тому ми бачимо вгорі фіолетово-синю облямівку; червоні заломлюються найслабше, і тому нижній край нашого паперового листка має червону облямівку.

Для кращого розумінняподальшого необхідно зупинитися на походження цих кольорових облямівок. Призма розкладає білий світ, що виходить від паперу, на всі кольори спектру, даючи безліч кольорових зображень паперового листка, розташованих, покладаючись частиною одне на інше, в порядку заломлюваності. Від одночасної дії цих накладених. один на одного кольорових зображень очей отримує відчуття білого кольору(додавання спектральних кольорів), але вгорі і внизу виступають облямівки кольорів, що не змішуються.

Знаменитий поетГете, який зробив цей досвід і не зрозумів його сенсу, уявив, що він викрив таким чином хибність вчення Ньютона про квіти, і написав потім власну "Науку про квіти", яка майже повністю заснована на мінливих уявленнях.

Земна атмосферає для наших очей ніби величезною повітряною призмою, зверненою основою вниз. Дивлячись на Сонце біля обрію, ми дивимося на нього крізь газову призму. Диск Сонця отримує вгорі облямівку синього та зеленого кольору, внизу – червоно-жовту. Поки Сонце стоїть вище за горизонт, світло диска своєю яскравістю перебиває набагато менш яскраві кольорові смужки, і ми їх не помічаємо зовсім. Але в моменти сходу та заходу Сонця, коли майже весь його диск прихований під горизонтом, ми можемо бачити синю облямівку верхнього краю. Вона двоколірна: вище розташована синя смужка, нижче – блакитна, від змішування синіх та зелених променів. Коли повітря біля горизонту абсолютно чисте і прозоре, ми бачимо синю облямівку - "синій промінь". Але частіше сині промені розсіюються атмосферою і залишається одна зелена облямівка: явище "зеленого променя". Нарешті, в більшості випадків розсіюються каламутною атмосферою також сині та зелені промені - тоді не помічається ніякої облямівки: Сонце закочується багряною кулею.

Пулковський астроном Г. А. Тихов, який присвятив "зеленому променю" спеціальне дослідження, повідомляє деякі прикмети видимості цього явища. " Якщо Сонце має при заході сонця червоний колір і на нього легко дивитисяпростим оком, то можна з упевненістю сказати, що зеленого променя не буде". Причина зрозуміла: червоний колір сонячного диска вказує на сильне розсіювання атмосферою синіх і зелених променів, тобто всієї верхньої облямівки диска. "Навпаки, - продовжує астроном, - якщо Сонце мало змінило свій звичайний біло-жовтий колір і заходить дуже яскравим(Тобто якщо поглинання світла атмосферою невелике. - Я. П.), то можна з великою ймовірністю чекати зеленого променя. Але тут якраз важливо, щоб горизонт уявляв різку лінію, без жодних нерівностей, близького лісу, будівель тощо. Ці умови краще виконуються на морі; ось чому зелений промінь так добре відомий морякам».

Отже, щоб побачити "зелений промінь", потрібно спостерігати Сонце в момент заходу сонця або сходу при дуже чистому небі . У південних країнахнебо у горизонту прозоріше, ніж у нас, тому явище "зеленого променя" спостерігається там частіше. Але й у нас воно не так рідко, як багато хто думає, ймовірно під впливом роману Жюля Верна. Наполегливі пошуки "зеленого променя" рано чи пізно винагороджуються успіхом. Траплялося вловлювати це красиве явище навіть у зорову трубу. Два ельзаські астрономи так описують подібне спостереження:
"...В останню хвилину, що передує заходу Сонця, коли, отже, ще видно помітна частина його, диск, що має хвилеподібну рухому, але різко окреслену межу, оточений зеленим обідком. Поки Сонце не зайшло остаточно, цей обідок не видно простим оком. Він стає видно лише в момент повного зникнення Сонця за обрієм. Якщо ж дивитися в зорову трубу з досить сильним збільшенням (приблизно в 100 разів), можна простежити докладно всі явища: зелена облямівка стає помітною пізніше за 10 хвилин до заходу Сонця; вона обмежує верхню частинудиска, тоді як від нижньої спостерігається червона облямівка. Ширина облямівки, спочатку дуже мала (всього кілька секунд дуги), зростає в міру заходження Сонця; вона досягає іноді до півхвилини дуги. Над зеленим обідком часто спостерігаються зелені виступи, які при поступовому зникненні Сонця як би ковзають по його краю до вищої точки; іноді вони відриваються від обідка і світяться кілька секунд окремо, доки не згаснуть" Зазвичай явище триває секунду-дві. і спостерігач, що швидко йшов, бачив зелену облямівку сонячного диска, ніби ковзав по схилу гори.

Дуже повчальні випадки спостереження "зеленого променя" при сході Сонця, коли верхній край світила починає з'являтися з-під горизонту. Це спростовує здогад, що часто висловлюється, ніби "зелений промінь" - оптичний обман, якому піддається око, стомлений яскравим блиском Сонця, що тільки-но закотилося.

Лікар фізико-математичних наук В. ТИМОШЕНКО.

Промінь, подібний
смарагду,
Золотого щастя
ключ -
Я його ще добуду,
Мій зелений
слабкий промінь…
М. Заболоцький

Кожен із нас неодноразово бачив, як на червоному заході сонця небо ховається за горизонтом сонячний диск. Характерний колірзаходу сонця обумовлений заломленням і розсіюванням сонячного світлав атмосфері Землі (див. "Наука і життя" № 9, 1993). Однак мало хто знає про інше оптичне явище, що також виникає при заході сонця і пов'язане з поширенням світла в земній атмосфері, - поява зеленого променя. Цю унікальну природну подію можна спостерігати, коли лінія горизонту розташована далеко, а повітря кришталево чисте. У більшості випадків зелений промінь вдається побачити лише на мить над водяною гладдю моря або океану і лише іноді - в горах. Поява його в середній смузіРосії - виключно рідкісна подія і можлива лише за вдалого поєднання великої кількостісприятливі фактори. Автору цієї статті вдалося спостерігати та сфотографувати зелений промінь на Волзі, в районі Нижнього Новгорода.

Найчастіше зелений промінь спостерігали моряки під час тривалих плавань і вважали, що його поява - добра прикмета, знак вдалого завершенняподорожі. Люди вірили, що той, кому пощастило побачити зелений промінь, здобуде своє щастя. Існує легенда, переказана Жюлем Верном у романі "Зелений промінь", згідно з якою "той, кому хоча б одного разу пощастить побачити зелений промінь, стане володарем неоціненного скарбу, ім'я якому - "сердечна прозорливість". І тоді людині будуть не страшні жодні помилки та ілюзії" , Бо він зможе легко читати у серці й у серцях інших людей " . Яскраві синьо-зелені кольори спалаху на краю Сонця залишають незабутні враженнята спогади на все життя. Вони надихнули поета Миколи Заболоцького, який спостерігав зелений промінь на Балтійському морі, на написання вірша, строфа з якого взята як епіграф до цієї статті.

Скептики вважають зелений промінь вигадкою чи оптичним обманом. Дехто вважає, що це реакція людського ока, стомленого спогляданням сонця. Саме для останніх знаменитий популяризатор науки Я. І. Перельман у своїй книзі Цікава фізикане тільки докладно пояснює причину природного явища"зелений промінь", а й наводить факти, які спростовують різні помилки з цього приводу. Але тільки в наш час, коли фотографічна техніка дає змогу сфотографувати численні випадки появи зеленого променя, сумніви, схоже, мають залишити скептиків.

Причини виникнення цього незвичайного видовища можна легко зрозуміти, спираючись на знання, отримані в середній школі. Відомо, що сонячне світло складається з набору електромагнітних хвиль, кожна з яких має свою частоту і довжину. Хвиля певної частоти сприймається людським оком як колір: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий (кожен мисливець хоче знати, де сидить фазан). Червоний колір має найбільшу в даному спектрідовжиною хвилі, яка становить близько 0,7-0,6 мікрометра. Для зеленого та фіолетового квітівдовжина хвилі дорівнює приблизно 0,5 та 0,4 мікрометра відповідно. Незважаючи на такі, здавалося б, невеликі відмінності в довжині хвилі, промені різного кольору по-різному поширюються в речовині, зокрема, мають різні швидкості. Залежність швидкості світлових хвиль у речовині від своїх довжини чи частоти є прояв більш загальної залежності швидкості відгуку речовини на частоту коливань електричного поля світлової хвилі. У фізиці таке явище називається дисперсією. У більшості речовин і середовищ, у тому числі і в земній атмосфері, червоне світло поширюється з більшою швидкістюніж синьо-зелений. Така залежність, яка називається нормальною дисперсією, відповідає меншим показникам заломлення для червоного світла, ніж для синьо-зеленого. Нагадаємо, що показник заломлення - це величина, що показує на скільки швидкість світла в речовині v менше, ніж у вакуумі: n = c/v, де з 3 10 8 м/c - швидкість світла у вакуумі.

Друге, що необхідне розуміння явища, це знання закону заломлення світла. Згідно цим закономПри похилому падінні світла на межу середовищ з різними показниками заломлення світловий промінь відхиляється від початкового напряму поширення, тобто заломлюється. При попаданні світлового променяз області з меншим значенням n, наприклад, з вакууму, де n = 1, у середу з великим значенням n кут заломлення завжди менше кута падіння. Нагадаємо, що обидва кути відраховуються від нормалі (перпендикуляра) до межі розділу областей. Так як показники заломлення для хвиль різної довжини розрізняються, то й кути заломлення будуть різними, а саме: червоне світло заломлюватиметься менше, ніж зелене. Це, зокрема, спричиняє розкладання білого світла в спектр при його пропусканні через скляну призму. Подібне розкладання сонячного світла у спектр має місце й у атмосфері Землі. Однак спостерігається воно лише в окремих випадках та в особливих місцях. Так, при заході чи сході сонця його промені, видимі спостерігачем Землі, похило падають із космічного простору (вакууму). Оскільки щільність атмосфери наростає при наближенні до Землі, і показник заломлення світла збільшується. Світло, поширюючись з космосу до земної поверхні, Постійно заломлюється, а значить, і розкладається в спектр, причому, як і в скляній призмі, найменше заломлюються промені червоного світла. Хоча відмінність показників заломлення для червоного та синьо-зеленого світлових променів в атмосфері вкрай мала, але на великих відстанях(Сотні кілометрів) ефект їхнього поділу цілком спостерігаємо. Саме в цьому і є причина появи зеленого променя. Дійсно, в той час як сонце вже реально знаходиться за лінією горизонту і його червоні промені проходять вище спостерігача, більш короткохвильові зелені промені, відхилені сильніше, можна побачити. Звичайно, блакитні, сині та фіолетові промені, що володіють ще меншою довжиною хвилі, переломлюються набагато сильніше, але побачити їх практично неможливо: вони дуже розсіюються і поглинаються в земній атмосфері.

Основна перешкода для спостереження зеленого променя - розсіювання на завислих частинках туману, пилу, диму та інших земних забруднень повітря, і навіть на неоднорідностях атмосфери. Крім того, як уже згадувалося, довжина шляху сонячного світла від точки входу в атмосферу Землі до точки спостереження має бути досить великою. Всі ці умови найлегше виконуються при спостереженні заходу сонця або сходу сонця на великих водних просторах. Побачити зелений промінь у степу чи лісистій місцевості практично неможливо. Те, що дане явищеможна було спостерігати на Волзі, в середній смузі Росії, швидше за все, пов'язано з винятково сприятливими погодними умовами, а також з вдалим вибором часу та місця спостереження. Справа відбувалася на самому початку травня, коли через весну, що запізнилася, ще не почалося масове цвітіння рослин. Стояла ясна прохолодна погода, повітря було чисте і прозоре. Я знаходився на набережній Волги, відразу за місцем, де в неї впадає Ока, за так званою стрілкою. З цієї точки Волга проглядається на великій протязі вгору за течією.

Навіть розуміючи все фізичні причиниі природне природне походженнязеленого променя, важко позбутися сильного емоційного впливу. Тому, подібно до моряків і поетів, хочеться вірити, що поява цього дива природи над Волгою, в самому серці Росії, послужить гарною ознакою для країни і людей, що живуть у ній.

Чому з'являється зелений промінь?

Ви зрозумієте причину явища, якщо пригадаєте, як виглядають нам предмети, коли ми дивимося ними крізь скляну призму. Зробіть такий досвід: тримайте призму біля ока горизонтально широкою стороною вниз і розглядайте через неї листок паперу, приколотий на стіні. Ви помітите, що листок, по-перше, піднявся значно вище за своє істинне положення, а по-друге, має вгорі фіолетово-синю облямівку, внизу – жовто-червону. Підняття залежить від заломлення світла, кольорові облямівки – від дисперсіїскла, тобто властивості скла неоднаковозаломлювати промені різного кольору.Фіолетові та сині промені переломлюються сильніше за інші, тому ми бачимо вгорі фіолетово-синю облямівку; червоні заломлюються найслабше, і тому нижній край нашого паперового листка має червону облямівку.

Для кращого розуміння подальшого необхідно зупинитися на походження цих кольорових облямівок. Призма розкладає біле світло, що виходить від паперу, на всі кольори спектру, даючи безліч кольорових зображень паперового листка, розташованих, покладаючись частиною одне на інше, в порядку заломлюваності. Від одночасної дії цих накладених один на одного кольорових зображень очей отримує відчуття білого кольору (складання спектральних кольорів), але вгорі і внизу виступають облямівки кольорів, що не змішуються. Знаменитий поет Гете, який проробив цей досвід і не зрозумів його сенсу, уявив, що він викрив таким чином хибність вчення Ньютона про квіти, і написав потім власну «Науку про квіти», яка майже повністю заснована на мінливих уявленнях. Читач, мабуть, не повторить помилки великого поета і не чекатиме, що призма перефарбує для нього всі предмети. Земна атмосфера є для наших очей ніби величезною повітряною призмою, зверненою основою вниз. Дивлячись на Сонце біля обрію, ми дивимося на нього крізь газову призму. Диск Сонця отримує вгорі облямівку синього та зеленого кольору, внизу – червоно-жовту. Поки Сонце стоїть вище за горизонт, світло диска своєю яскравістю перебиває набагато менш яскраві кольорові смужки, і ми їх не помічаємо зовсім. Але в моменти сходу та заходу Сонця, коли майже весь його диск прихований під горизонтом, ми можемо бачити синю облямівку верхнього краю. Вона двоколірна: вище розташована синя смужка, нижче – блакитна, від змішування синіх та зелених променів. Коли повітря біля горизонту абсолютно чисте і прозоре, ми бачимо синю облямівку – «синій промінь». Але найчастіше сині промені розсіюються атмосферою і залишається одна зелена облямівка: явище «зеленого променя». Нарешті, здебільшого розсіюються каламутною атмосферою також сині та зелені промені – тоді не помічається жодної облямівки: Сонце закочується багряною кулею.

Пулковський астроном Г. А. Тихов, який присвятив «зеленому променю» спеціальне дослідження, повідомляє деякі прикмети видимості цього явища. «Якщо Сонце має при заході сонця червоний колір і на нього легко дивитися простим оком, то можна з упевненістю сказати, що зеленого променя не буде». Причина зрозуміла: червоний колір сонячного диска вказує на сильне розсіювання атмосферою синіх та зелених променів, тобто усієї верхньої облямівки диска. «Навпаки, – продовжує астроном, – якщо Сонце мало змінило свій звичайний білувато-жовтий колір і заходить дуже яскравим (тобто якщо поглинання світла атмосферою невелике). Я. П.), то можна з великою ймовірністю чекати зеленого променя. Але тут якраз важливо, щоб горизонт уявляв різку лінію, без жодних нерівностей, близького лісу, будівель тощо. Ці умови краще виконуються на морі; ось чому зелений промінь так добре відомий морякам».

Отже, щоб побачити «зелений промінь», потрібно спостерігати Сонце в момент заходу сонця або сходу при дуже чистому небі. У південних країнах небо у горизонту прозоріше, ніж у нас, тому явище зеленого променя спостерігається там частіше. Але й у нас воно не так рідко, як багато хто думає, ймовірно під впливом роману Жюля Верна. Наполегливі пошуки «зеленого променя» рано чи пізно винагороджуються успіхом. Траплялося вловлювати це красиве явище навіть у зорову трубу. Два ельзаські астрономи так описують подібне спостереження:

«…В останню хвилину, що передує заходу Сонця, коли, отже, ще видно помітну частину його, диск, що має хвилеподібну рухому, але різко окреслену кордон, оточений зеленим обідком. Поки Сонце не зайшло остаточно, цей обідок не видно простим оком. Він стає видно лише в момент повного зникнення Сонця за обрієм. Якщо ж дивитися в зорову трубу з досить сильним збільшенням (приблизно в 100 разів), можна простежити докладно всі явища: зелена облямівка стає помітною пізніше за 10 хвилин до заходу Сонця; вона обмежує верхню частину диска, тоді як від нижньої спостерігається червона облямівка. Ширина облямівки, спочатку дуже мала (всього кілька секунд дуги), зростає в міру заходження Сонця; вона досягає іноді до півхвилини дуги. Над зеленим обідком часто спостерігаються зелені виступи, які при поступовому зникненні Сонця як би ковзають по його краю до вищої точки; іноді вони відриваються від обідка і світяться кілька секунд окремо, доки згаснуть» (рис. 119).

Рис. 119. Тривале спостереження «зеленого променя»; спостерігач бачив "зелений промінь" за гірським хребтом протягом 5 хвилин. Вище справа - "зелений промінь", видимий у підзорну трубу. Диск Сонця має неправильні контури. У положенні 1 блиск сонячного диска засліплює око та заважає бачити зелену облямівку простим оком. У положенні 2, коли диск Сонця майже зникає, зелений промінь стає доступним простому оку.

Зазвичай явище триває секунду-дві. Але за виняткової обстановці тривалість його помітно подовжується. Відзначено випадок, коли «зелений промінь» спостерігався понад 5 хвилин! Сонце сідало за віддаленою горою, і спостерігач бачив зелену облямівку сонячного диска, що ніби ковзав по схилу гори (мал. 119).

Дуже повчальні випадки спостереження «зеленого променя» при сходіСонця, коли верхній край світила починає з'являтися з-під горизонту. Це спростовує здогад, що часто висловлюється, ніби «зелений промінь» – оптичний обман, якому піддається око, стомлений яскравим блиском Сонця, що тільки-но закотилося.

Сонце - не єдине світило, що посилає "зелений промінь". Доводилося бачити це явище, що породжується Венерою, що заходить [Про міражів і зеленому промені можна дізнатися з чудової книги М. Міннарта «Світло і колір в природі». Фізматгіз, 1958 р. Прим. ред. ].

Верхній міраж і зелений промінь

Для спостереження зеленого променя необхідні три умови: відкритий горизонт (у степу, тундрі, горах або на морі без хвилювання), чисте повітряі вільна від хмар сторона горизонту, де відбувається захід чи схід Сонця.Спостереження неозброєним оком – досить рідкісне явище. Використовуючи підзорну трубу, телескоп, бінокль, і заздалегідь навівши прилад на точку сходу Сонця, можна побачити практично в будь-який день за погоди. Дивитись можна не більше кількох секунд – небезпечно! При заході Сонця його яскраве світло не дозволяє використовувати оптику.

Звичайна тривалість зеленого променя лише кілька секунд. Можна значно збільшити час його спостереження, якщо при появі швидко збігати по насипу або переходити з однієї палуби судна на іншу з такою швидкістю, щоб зберегти положення ока щодо зеленого променя. Під час однієї з експедицій до Південному полюсу американський льотчикта дослідник Річард Бердспостерігав зелений промінь протягом 35 хвилин. Це сталося в кінці полярної ночі, коли край сонячного диска вперше з'явився над горизонтом і пересувався вздовж нього (при спостереженні з полюса сонячний диск рухається майже горизонтально: швидкість його підйому дуже мала).

Річард Івлін Берд

Заломлення сонячних променівв атмосфері супроводжується їхньою дисперсією, тобто розкладанням у спектр. При цьому сила рефракції залежить від довжини хвилі променя: чим коротша довжина хвилі променя, тим сильніше він підніматиметься за рахунок атмосферної рефракції

Астрономічна рефракція (атмосферна рефракція) — заломлення в атмосфері світлових променів від небесних світил. Оскільки щільність планетних атмосферзавжди зменшується з висотою, заломлення світла відбувається таким чином, що своєю опуклістю викривлений промінь завжди звернений у бік зеніту. У зв'язку з цим рефракція завжди «піднімає» зображення небесних світил над їхнім справжнім становищем. Інше видиме наслідок рефракції (точніше, різниці її значень на різних висотах) - сплющування видимого диска Сонця або Місяця на горизонті.

Фактичне положення Сонця нижче горизонту (жовтий диск) та його видиме положення (помаранчевий) під час сходу/заходу.

В результаті накладення один на одного колірних променів від окремих точоксонячного диска Центральна частинайого залишиться білою (а точніше, рахунок розсіювання весь диск стає червоним) і лише верхня і нижня облямівки диска опиняються у переважному положенні. Верхня стає синьо-зеленою, нижня — оранжево-червоною. Червона та помаранчева частини диска Сонця заходять за обрій раніше зеленою та блакитною.

Атмосферна дисперсія сонячних променів у найбільш явному вигляді проявляється в останній момент заходу Сонця, коли над горизонтом залишається невеликий верхній сегмент, а потім тільки «маківка» сонячного диска. Останній промінь заходу Сонця, розкладаючись у спектр, утворює «віяло» кольорових променів. Розбіжність крайніх променів видимого спектру — фіолетових та червоних— складає в середньому 38", але при сильнішій рефракції воно може бути і значно більше. Коли Сонце занурюється під горизонт, останнім променем ми повинні були б побачити фіолетовий. (коли Сонце вже біля горизонту), настільки сильно розсіюються, що не доходять до земної поверхні, крім того, до променів цієї частини спектра менша чутливість ока людини, тому в останній момент заходу останній проміньзаходу Сонця виявляється яскравого смарагдового кольору. Це явище і отримало назву зеленого променя.

При сході Сонця має місце зворотна зміна кольорів. Перший промінь висхідного Сонця- Зелений; потім до нього додається жовте, помаранчеве і, нарешті, червоне, що разом формують звичайне денне світло Сонця.

Явище зеленого променя буває трьох форм:
. у вигляді зеленого краю верхньої частини диска Сонця,
. у вигляді зеленого сегмента,
. у вигляді зеленого променя, який схожий на зелене полум'я, що виривається через горизонт.

Зелений промінь під час заходу сонця 30 червня 2010 року над морем на острові Helgoland в Німеччині.

...і через 20-35 секунд після попереднього знімка.

При винятково високій прозорості повітря останній промінь може бути зелено-блакитним і навіть блакитним. Подібне явище спостерігається дуже рідко.

Також дуже рідко можливе спостереження «червоного променя». Червоний промінь виникає у момент появи нижнього краю диска Сонця під чітко сформованою кромкою хмари, що закриває решту диска. При цьому висота Сонця над горизонтом має бути мінімальною, а повітря повністю прозорим. Фізика явища аналогічна до описаної вище фізики зеленого променя.

Послідовність заходу та зелений спалах, поки сонце повільно ковзає там.

Mock-Mirage sunset "Yellow Segment" 24/05/2001 від Roques de los Muchachos "La Palma" (Canary Island - Spain)

Sunset with Blue and Green Flash. Цей кадр був надісланий до двох секунд до Blue Flash frame (Mario Cogo) 17/10/2001 від Roques de los Muchachos "La Palma" (Canary Island - Spain)

Impressive and rare sunset with Blue Flash, Green Rim and sunspots. 17/10/2001 від Roques de los Muchachos "La Palma" (Canary Island - Spain)

Удосконалення blue blue image, де приємно green rim є все більш чітко помітним під електричним blue flash.

Останні знімки наочно демонструють блакитний та червоний промені досить рідкісні. Все-таки явище не так просто побачити, а вже вдале фото зробити взагалі цілу справу, що цікаво - судячи з опису, знято ще плівковим фотоапаратом.

Perfect oval sunset with a large sunspot and the mock-mirage Red Flash в нижній частині solar disk. 26/05/2001 від Roques de los Muchachos "La Palma" (Canary Island - Spain)

Фінал послідовності заходу сонця з Green Flash.

Астрофотографія Маріо Кого