Ludzie od zawsze spoglądali w niebo. Nie tylko w celu sprawdzenia aktualnej pogody, ale i wówczas, gdy szukali pocieszenia czy rozwiązania swoich codziennych trosk. Zazwyczaj, patrząc w górę, zaobserwować można jedynie słońce, chmury oraz różne wariacje padającego z nich deszczu. Jednak przy odpowiednich, specyficznych warunkach na nieboskłonie mogą pojawić się prawdziwe cuda rodem z bajki lub innego wymiaru. Nic więc dziwnego, że niektóre z nich potrafiły wzbudzić grozę w czasach, kiedy wiedza dotycząca fizyki i meteorologii była znikoma.
Zjawiska optyczne powstają w wyniku kontaktu światła z materią. Dochodzi wówczas do podstawowych zjawisk świetlnych, odbicia, rozproszenia czy załamania światła słonecznego czy też księżycowego. Większość zjawisk optycznych, np. halo, wieniec, tęcza czy gloria, należą do fotometeorów. Najczęściej zjawiska optyczne powstają wskutek spotykania się promieni świetlnych z kroplami wody, kryształkami lodu, czy mgłą. Występują zarówno w atmosferze, jak i na powierzchni Ziemi.
Trudno znaleźć osobę, u której widok tęczy na niebie nie wywołałby uśmiechu. Jak dobrze wiemy, zazwyczaj pojawia się po deszczu, kiedy zza chmur wychodzi słońce. Siedmiokolorowy łuk powstaje w wyniku załamania i odbicia światła w kroplach wody (np. deszczu czy mżawki). Zobaczyć możemy wówczas charakterystyczną paletę barw, od czerwonego z zewnątrz, przez pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, granatowego, aż po fioletowy od wewnątrz. Warto jednak zaznaczyć, że nie zawsze są one wszystkie dokładnie widoczne.
Co ciekawe, tęcza nie posiada początku ani końca, ponieważ stanowi okrąg, który w części zasłania horyzont, dlatego dostrzegamy jedynie jej fragment. Okrągłą tęczę mogą natomiast dostrzec szczęśliwcy podróżujący samolotem. W odpowiednich warunkach najczęściej nad ranem można zaobserwować także "księżycową" tęczę. Na tle nocnego nieba zobaczymy ją zwykle w okrojonej palecie barw. Oczywiście tak piękne zjawisko nie mogło obyć się bez swojej legendy. Według niej, na każdego, kto znajdzie koniec tęczy, czeka kufer ze skarbem lub skrzata z garnkiem złota.
Popularnym motywem pojawiającym się w filmach i bajkach, których akcja rozgrywa się na pustyni, jest dostrzeżenie przez bohaterów fatamorgany. Zazwyczaj nie są oni pewni czy upragniona oaza na horyzoncie nie jest jedynie ułudą stworzoną przez organizm wycieńczony słońcem i wysoką temperaturą. Fatamorgana nazywana jest również mirażem, można wyróżnić ten górny (występuje nad horyzontem), jak i dolny (pod horyzontem). Miraż dolny powstaje w wyniku załamania światła w warstwach powietrza, które ma różną temperaturę oraz gęstość, co powoduje złudzenie pozornego obrazu, najczęściej widzimy oddalony zbiornik wodny. Jeśli chcesz zobaczyć prawdziwą pustynną fatamorganę, wcale nie musisz wyruszać w podróż do Afryki, w gorący dzień możesz udać się na wycieczkę na Pustynię Błędowską. Warto dodać, że miraż dolny możemy dostrzec nie tylko na rozgrzanym piasku. W bardzo upalny dzień bez trudu zobaczysz go także na nagrzanym asfalcie, wówczas może się wydawać, że w oddali widzimy sporych rozmiarów kałużę.
Miraż górny powstaje w wyniku wielokrotnego załamania światła w warstwach powietrza, rozchodzi się ono po linii krzywej. Można dostrzec go na morzu, nad horyzontem, na niebie unoszą się wówczas tajemnicze kształty, na przykład przypominające statki.
Ze zjawiskiem fatamorgany wiąże się również legenda. Dawno temu pewien żądny władzy król przedzierał się przez Półwysep Apeniński, podbijając kolejne jego części, w końcu dotarł do Reggio. Postanowił przepłynąć przez Cieśninę Mesyńską i zająć znajdującą się w oddali Sycylię. Wówczas zjawiła się u niego piękna niewiasta, zachęciła go, by spojrzał w dal. Król dostrzegł na horyzoncie piękną wyspę. Kobieta oznajmiła, że jest jej królową, obiecała oddać mu ją w zamian za oszczędzenie Sycylii. Zachłanny władca przystał na jej prośbę, kiedy wyruszył w podróż, okazało się, że wymarzona kraina była jedynie ułudą, odbitym w tafli mirażem. Chytrego zdobywcę i jego armię spotkał okrutny los, ponieważ pochłonęły ich morskie fale. Tajemniczą kobietą okazała się królowa wróżek (po włosku fata), której imię brzmiało Morgana.
Aby zaobserwować to zjawisko atmosferyczne, wiele osób decyduje się na odbycie podróży do Norwegii, Szwecji, Finlandii czy Islandii. To właśnie tam na nocnym niebie można zobaczyć wijące się różnobarwne wstęgi światła. Zorza polarna zaliczana jest do elektrometeorów, są to różnobarwne rozbłyski świetlne w górnych warstwach atmosfery, najczęściej występuje w okolicach bieguna północnego i południowego. Powstaje w wyniku burz magnetycznych, słońce wysyła naładowane energią cząsteczki gazu, które zderzają się z górną warstwę atmosfery i magnetosfery ziemskiej. W wyniku czego powstaje prawdziwy świetlny spektakl w przeróżnych odcieniach zieleni, niebieskiego, różu i fioletu. Od czego zależy kolor zorzy? Od tego, z jakimi gazami spotkają się cząstki światła. Podaje się, że zorzę polarną można zaobserwować w okresie od 21 września do 21 marca. Ważna jest również godzina, należy wypatrywać jej od piątej po południu do pierwszej w nocy. Co ciekawe, przy odpowiednich warunkach zorza polarna bywała widywana także w Polsce.
Na temat zorzy polarnej również nie brakuje baśni i legend. Według mitologii nordyckiej zorza polarna to świetlisty most pomiędzy dwoma światami, ludzkim Midgardem oraz Asgard, światem bogów. Kolorowe, świetliste przejście miało być stworzone z blasku tarcz i zbroi Walkirii, kobiet wojowniczek. Natomiast według Finów kolorowe światła na niebie to revontulet (lisi ogień), smugi kryształków śniegu wzbijane przez magicznego lisa l biegającego po niebie.
Być może podczas obserwacji nieba, wśród chmur udało ci się zauważyć rozmytą plamę kolorów przypominających nieco rozlaną benzynę. Niestety nie jest to zorza polarna, a zjawisko nazywane iryzacją, inaczej tęczowaniem. Powstaje w wyniku interferencji światła białego, które pada na powierzchnię złożoną z transparentnych i cienkich warstw (np. chmury), które łatwo przepuszczających falę świetlną. Czasem wśród obłoków można wówczas dostrzec kolorowe, perłowe wstęgi. Są one wynikiem odbicia światła w zetknięciu z kropelkami wody lub kryształkami lodu znajdującymi się w chmurach średniego i wysokiego piętra (najczęściej są to cirrocumulusy i altocumulusy). Iryzacja najczęściej występuje w odcieniach zieleni i różu. Tęczowe smugi można zaobserwować również na skrzydłach owadów, gadzich łuskach, benzynie czy bańkach mydlanych. Co ciekawe, nazwa zjawiska pochodzi od greckiej bogini Iris, uważanej za personifikację tęczy. Była ona posłanką Zeusa i Hery, bogini ta dzierżyła niezwykły dar. Potrafiła rozciągać łuk tęczy pomiędzy ziemią a niebem, co symbolizowało połączenia ludzi z bogami.
To zjawisko optyczne powstaje w wyniku uginania się fal światła na kroplach wody albo kryształach lodu. Glorię można zaobserwować na przykład podczas lotu samolotem. Kiedy w oddali na tle chmur lub mgły umiejscowionych naprzeciwko obserwatora, tworzy się cień rzucany przez samolot. Wokół niego powstaje wówczas aureola stworzona z kolorowych pierścieni.
To zjawisko znane jest przede wszystkim miłośnikom górskiej wspinaczki. Jak i wielbicielom prozy Remigiusza Mroza, który terminem tym obdarzył tytuł jednego ze swoich kryminałów. Według legend powtarzanych przez górołazów i górali, dojrzenie świetlistego majaka na szlaku, jest znakiem niechybnej śmierci. Jeśli jednak wędrowiec zobaczy je trzy razy, już na zawsze będzie bezpieczny w górach.
Widmo Brockenu zazwyczaj można dostrzec na dużych wysokościach, np. w Alpach, zdarza się jednak i w rodzimych Tatrach. Jeśli chce się je zobaczyć, można udać się na Kasprowy Wierch, Giewont czy Rysy. Zjawisko obserwuje się zazwyczaj w mglisty dzień, gdy nie brakuje chmur, a wilgotność jest dość duża. Pojawia się, gdy osoba stojąca na szlaku od tyłu oświetlana jest promieniami słońca, a przed nią znajduje się dość gęsta ściana mgły lub obłok. Wówczas przed obserwatorem pojawia się jego własny cień w przypominającym pierścień świetlnym okręgu, który w dodatku może mienić się kolorami tęczy. Wędrowiec ma wówczas wrażenie, że stoi przed nim tajemnicze widmo. Do zjawiska dochodzi zazwyczaj, gdy słońce znajduje się nisko nad horyzontem. Najczęściej można zaobserwować je tuż przed nadejściem ulewy w marcu i październiku.
Jednym z popularniejszych zjawisk optycznych, które możemy zobaczyć, jest wieniec. Mowa o świetlnych pierścieniach, czy też poświacie, przypominającej anielską aureolę, którą obserwujemy podczas patrzenia na Słońce lub Księżyc. Powstają w wyniku ugięcia się (dyfrakcji) promieni świetlnych w kroplach wody znajdujących się w warstwie chmur lub mgły, która w danej chwili przysłania ciało niebieskie. Czasem obwódka przyjmuje kolor biały lub żółty, niekiedy można zaobserwować także czerwonawe pierścienie.
Kolejnym zjawiskiem, które można dostrzec dość często, jest halo. Powstaje w wyniku załamania światła słonecznego lub księżycowego na kryształkach lodu (elementem chmur lub mgły) oraz odbiciem świetlnych promieni w ich wnętrzu. Powstaje wówczas świetlisty okrąg wokół Słońca lub Księżyca, który występuje w kolorze białym, czasem można dostrzec także odcienie czerwieni i fioletu. Halo należy fotometeorów.
Jednym z najbardziej romantycznych obrazów, które codziennie maluje natura, są zachody i wschody słońca. Gdy ognista kula zbliża się ku horyzontowi lub zanurza się w morskiej toni, zaobserwować można tzw. słup słoneczny. Czasem świetlna linia pnie się także do góry wśród chmur. Obserwujemy wówczas pionową, wąską smugę światła, przypominającą kolumnę. Powstaje wówczas, gdy słońce położone jest nisko, w wyniku czego dochodzi do odbijania się światła od milionów kryształków lodu zawieszonych w atmosferze lub w chmurach.