Vnímání barev na Jupiteru

Člověk zatím oblohu jiné planety neviděl na vlastní oči. Až se to jednou stane, jevy, které na ní osadníci uvidí, bude ovlivňovat složení tamní plynné atmosféry. Když jsme v článku „V atmosféře Jupiteru možná tančí skřítci či elfové“ (Vesmír 100, 12, 2021/1) psali o barevných efektech v atmosféře největší planety sluneční soustavy, vzbudili jsme zájem čtenáře Josefa Němce, který se zamyslel nad limity jazyka, jímž popisujeme barevné jevy.

Dotaz: Barvy chápeme jako diskrétní entity, tedy červená, modrá atd. Ve skutečnosti ale tvoří spojité pole, jedna přechází v druhou. Takový přechod je i mezi fialovou a růžovou. Domnívám se, že vedle úzkého pásma, kde je pojmenování nejasné kvůli absenci přesně definované hranice, existuje mnohem širší oblast, v níž ve své postmoderní rozevlátosti názvy barev zaměňujeme (ať už z libovůle, nebo nedbalosti). Podle mého názoru (a mohu se mýlit) se v poslední době toto druhé pásmo rozšiřuje. Článek v lednovém Vesmíru předpokládá, že záblesky v ultrafialovém pásmu bychom viděli jako modré nebo růžové. Nemůže to být příklad takové záměny? Nemění se nám náhodou nenápadně jazykový úzus?

Odpověď: V pojmenování barev je čeština tak bohatá, že se můžeme běžně setkat s mnoha zvukomalebně pojmenovanými barevnými odstíny. Typickým příkladem jsou fuchsiová, petrolejová, skořicová, vínová, lišejníková, mechová, tyrkysová, slámová, citronová nebo kombinace typu šedohnědá či modrozelená. Jde o výrazy, které však fyzika nepoužívá, neboť dovolují, aby si každý představil nějakou jinou barvu. Nedomnívám se však, že by se ve fyzice barvy zaměňovaly, a to ani systematicky, ani náhodou.

Barevné spektrum ovšem není vždy spojité. Spojité spektrum tvoří záření všech vlnových délek a zviditelnit jej můžeme kupříkladu rozkladem světla žárovky na trojbokém optickém hranolu. Duha, vzniklá rozkladem slunečního světla na kapkách vody, je také příkladem spojitého spektra, kde opravdu přechází plynule jedna barva ve druhou.

Barevná spektra vodíku, dusíku nebo kyslíku jsou ovšem čárová, protože jsou tvořena jen zářením o určitých vlnových délkách. Jde o důsledek toho, že energie, kterou mohou atomy či molekuly získat, nepřirůstá pozvolna (spojitě), ale po skocích, které bychom mohli přirovnat ke schodům. Do vyššího energetického stavu atom přeskočí díky tomu, že jeho elektron vnějším podnětem přijme energii, která ho vybudí (excituje), a tak pošle na dráhu vzdálenější od atomového jádra. Zpět do základního stavu se excitovaný elektron dostane tak, že vyzáří elektromagnetické záření konkrétní vlnové délky; elektron tak přeskočí z vyššího energetického stavu do stavu nižšího.

Emisní – tedy vyzařovací – čárové spektrum vodíku ukazuje připojené schéma. Je na něm dobře vidět, že na straně kratších vlnových délek, tedy blíže k ultrafialové části spektra, jsou emisní čáry vodíku opravdu růžové či modré. Z tohoto důvodu by se nám elfové či skřítci na Jupiteru mohli jevit právě v těchto barvách, jak jsem psala v článku.

Jak bychom viděli na Jupiteru? A. Barevné spektrum, jaké známe například z duhy, je spojité. Stejného efektu dosáhneme v laboratoři, pokud necháme bílé světlo rozložit na difrakční mřížce. B. Pokud bílým světlem posvítíme do prostředí naplněného vodíkem, vznikne čárové absorpční spektrum vodíku. Lidské oko pak může spatřit jen vlnové délky, které vodík nepohltil. C. Pokud však dojde k elektromagnetickému výboji přímo ve vodíku, vznikne čárové barevné spektrum vodíku. Lidské oko v takovém případě vidí jen vlnové délky vyzařované atomem vodíku (v případě popisovaného výboje v Jupiterově atmosféře tedy růžovou či modrou, které ukazují růžové šipky).Schéma podle Jany Morbacherové et al. (on-line)

Pokud vás zajímají pohledy fyziologa a jazykovědce, najdete je v internetové verzi článku.