Ilmatark pilvede värvusest

Foto: Arvo Meeks / Lõuna-Eesti Postimees

Eelmise nädala ilmajutus oli teemaks valgusreostus ja valguse teemal ka jätkan. Seekord keskendun pilvede värvusele.

Pilvede mitmekesisus on väga suur. Tavaliselt on Eesti taevas korraga rohkem kui üht liiki pilvi. Sealjuures on pilvede tumedus ja värvus väga erinev. Näiteks kiudpilved on keskpäeval tavaliselt üleni valged, rünkpilvede rüngad valged või hoopiski tumedad, kihtpilved hallid. Kui päike asub madalal horisondi kohal, lisandub pilvedesse värviküllust.

Laussajupilved (siin mõeldud kõrgkiht- ja kihtsajupilvi) on tavaliselt paksemad ja tihedamad ning võiks arvata, et valgus lihtsalt neeldub neis. Kuigi vähesel määral neeldubki, siiski hoopis suuremal määral hajub – see on seotud piisakeste suurusega pilves. Paljude ainete puhul kehtib nimelt seaduspära, et valguse neeldumine sõltub langemisnurgast: mida väiksem see on (valguse langemisnurka mõõdetakse pinnanormaali suhtes, normaal on aga pinnaga risti!), seda enam valgust neeldub. Näiteks meri on selge ilmaga üldiselt tume siis, kui päikesevalgus langeb väikese nurga all, ent sätendab eredalt, kui päikesevalgus langeb suure nurga all, sest veepind peegeldab siis rohkem valgust. Pilvede heledat või valget värvust saab seletada ka hajumisega, mis toimub väikestelt pilveosakestelt.

Kui piisad on suured, siis nende pinna kumerus on väiksem ja seega ka valguse langemisnurk on väiksem (ikka normaali suhtes!), mistõttu neeldub rohkem valgust ja pilv on tumedam. Pilvepiisad on suuremad tavaliselt just sademeid andvate pilvede puhul. Samal ajal pääseb valgus sügavamale pilve sisse, sest suuremad piisad on üksteisest kaugemal. Sel põhjusel näeb vihmasajus kaugemale kui udus.

Väiksemate pilvepiiskade korral, mis on näiteks noortes rünkpilvedes, on piisa kumerus suurem ja neeldub vähem valgust, sest pinnanormaali suhtes on langemisnurk suurem. Seevastu piiskade väiksuse ja nende suure tiheduse tõttu hajub valgust erinevates suundades rohkem ja seetõttu tunduvadki rünkpilved, mis asuvad päikese vastaspoolel,  heledad, tihti päris valged.

Kui rünkpilved asuvad taevas nii, et päike paistab neile tagant, siis tunduvad rünkpilved tumedad, kuid servad võivad olla väga eredad. See tuleb sellest, et meieni jõuab läbi pilvede ainult see valgus, mis ei ole tolles näites rünkpilvedes peegeldunud, hajunud või neeldunud, ja läbitulevat valgust on vähem. Rünkpilv tundub seetõttu tumedam. Samuti on pilved tumedamad siis, kui neile langeb mõne teise pilve vari. Pilveservade ere sära on valguse difraktsiooninähtus (silver lining).

Kihtpilved ja udud on tavaliselt hallid või helehallid (udud ka piimjad), sest need pole kuigi tihedad ja valgus enamasti hajub igas suunas, seejuures kõik lainepikkused enam-vähem võrdselt (seda nimetatakse sfääriliseks ehk Mie hajumiseks). Natuke valgust siiski ka neeldub. Kui pilvekiht on väga paks ja tihe (näiteks kihtsajupilved), siis on pilved jällegi tumedamad, sest valgus jõuab rohkem hajuda ja neelduda, nii et läbitulevat valgust on vähem.

Kiudpilved tunduvad valged väga peente jääkristallide tõttu, mis peegeldavad ja hajutavad tugevalt päikesevalgust, kuid eriti ei neela.

Kui päike asub madalal horisondi kohal, siis on pilved, eriti nende alumine pind, sageli punane, roosa või oranž. See on põhjustatud valguse hajumisest atmosfääris: kuna päike on madalal horisondi kohal, siis on valgus läbinud pilvede ja maapinnani jõudes nii paksu õhukihi, et lühemad lainepikkused on jõudnud hajuda ja alles on jäänud suurema lainepikkusega valgus (oranž, punane). Seega pilved ise ei ole vastavat värvi, vaid peegeldavad edasi, aga ka hajutavad juba punaseks muutunud valgust. Seetõttu need näivadki olevat värvikad.

Ilm on muutunud kevadisemaks: nii oli 27. märtsil kohati juba üle 10 kraadi sooja, jätkunud on ka päikesepaistet. Siiski muutus ilm 29. märtsiks märksa kargemaks. Ka nüüd, 30. märtsil, on selja taha jäämas külm kõrgrõhuhari, mille mõjul langes öösiti õhutemperatuur enamasti alla 0 °C. Näib siiski, et olukord muutub: ilmamuutust saadab karmimal juhul lumesadu, leebemal juhul lauspilvisus, vihm, kuid aprilli algus paistab tervitavat möödunud päevadest soojemalt. Elame, näeme!