Historia i perspektywy obserwacji Tatr z Lubelszczyzny
Krzysztof Strasburger, pseudo konspiracyjne: Krzysiek_S :-)

Możliwość obserwacji kilku szczytów Tatr Wysokich z okolic Salomina - wsi, położonej na Wzgórzach Urzędowskich, niedaleko granicy województw Lubelskiego i Podkarpackiego - "odkryto" w środowisku Dalekich Obserwacji ponad 10 lat temu. Szybko została umieszczona na liście Most Wanted - wyzwań ambitnych i trudnych, obecnie w większości już zrealizowanych. Na wirtualnej panoramie, zza horyzontu wyłaniały się szczyty Łomnicy i Lodowego Szczytu. Przez wiele lat pozostawała ona obiektem tęsknych westchnień, aż w roku 2018, Michał Skiba wreszcie ją urzeczywistnił. Od tego momentu, w porównaniu z niemocą, panującą wcześniej, nowe obserwacje posypały się, jak z rękawa.

Okazało się, że przy korzystnych warunkach termicznych, widać znacznie więcej tatrzańskich szczytów, niż przewidywały wstępne symulacje, zakładające typową dla naszego regionu refrakcję, czyli ugięcie linii widzenia, podczas przejścia przez atmosferę. Podjęto też uwieńczone powodzeniem próby obserwacji Tatr z miejsc jeszcze odleglejszych, niż Salomin. Informacje o nich trafiają zazwyczaj najpierw na grupę Tatry z Podkarpacia i inne Dalekie Obserwacje, panuje tam jednak typowa dla facebooka bieżączka i nawet najwartościowsze materiały zostają szybko "zasypane" przez nowsze wpisy. Szczęśliwie są publikowane także na stronie Dalekich Obserwacji i na prywatnych blogach, np. Dalekie obserwacje z regionu świętokrzyskiego - jako gościnne występy, lub Lubelskie horyzonty.

Największa odległość obserwacji została obecnie dociągnięta do 236 km (aktualizacja: 13 lutego 200 pojawiły się nowe obserwacje, na odległości 238.7 km i 239.5 km). Wobec tego, że jestem z Wrocławia i nie mam możliwości działania na Lubelszczyźnie, zająłem się poszukiwaniem miejsc, z których dałoby się ten wynik jeszcze poprawić, na gruncie teorii. Mam nadzieję, że choć trochę przysłużę się w ten sposób kolegom, którzy regularnie operują w terenie, w tamtym regionie.

Warunki termiczne w atmosferze
Do działania pchnęła mnie przede wszystkim obserwacja, uwieczniona przez Rafała Tarnowskiego, 15 marca 2020 roku. Po kolejnych rekordach odległości trochę dyskutowaliśmy o możliwościach dalszego jej wyśrubowania, na forum astropolis.pl Zadałem sobie najpierw pytanie, jakie warunki musiały panować, by refrakcja tak wspaniale wydźwignęła obraz odległych szczytów. Obserwatoria we Wrocławiu, Popradzie i Legionowie, w których 2 razy na dobę wypuszcza się balony meteorologiczne, rejestrujące różne parametry stanu atmosfery, aż po stratosferę, zanotowały inwersję na rozległym obszarze. Wobec braku lepszych danych przyjąłem, że wszędzie było podobnie, jak koło Wrocławia.

Pierwotnie wziąłem do obliczeń dane z południa, gdy inwersja występowała na wysokości około 700-800 m n.p.m. Bardzo szybko jednak zmieniłem je na pochodzące z poprzedzającej nocy, a dlaczego - o tym za chwilę. Spójrzmy na pierwszy wykres, obrazujący temperaturę. Widać na nim, że nocą, nisko nad ziemią powstała pierwsza warstwa inwersyjna, o charakterze radiacyjnym, natomiast znacznie wyżej (1300-1450 m n.p.m.) - druga, spowodowana osiadaniem czystego i suchego powietrza z wyższych warstw atmosfery. Ponieważ inwersja z osiadania zapewniała zawsze najlepsze warunki dalekich obserwacji z gór, to siłą rzeczy (przyzwyczajenia?) uznałem najpierw, że właśnie tego nam trzeba także do rekordowych obserwacji z niewysokich Wzniesień Urzędowskich, a warunki zdawały się być wręcz idealne.

Pionowy rozkład temperatury i ciśnienia przekłada się na współczynnik załamania światła. To w strefach jego szybkiego spadku, z wysokością, obserwuje się silniejsze, niż gdzie indziej, uginanie promieni światła. Strefy takie widać w zakresach wysokości, na których pojawiają się warstwy inwersyjne.

Wygodną i chętnie używaną wielkością, powiązaną z pionowym gradientem współczynnika załamania światła, jest współczynnik refrakcji. Zamiana jednego słowa na inne, bliskoznaczne, w nazwie wielkości, może być myląca i ktoś mógłby pomyśleć, że chodzi o jedno i to samo! Tymczasem nie - ten drugi współczynnik jest ilorazem promieni krzywizny: powierzchni Ziemi (R) i linii widzenia (r). Latem, na terenie Polski, wynosi on zwykle około 0.13-0.15. Im większy, tym silniejszemu zakrzywieniu ulega światło. Celowo unikam terminu "trajektoria światła", ponieważ czegoś takiego nie ma. Światło rozchodzi się jako fale elektromagnetyczne, a linia widzenia jest drogą punktu, położonego na froncie falowym, czyli powierzchni jednakowej fazy fali. Brzmi groźnie? No cóż, bez optyki falowej nie byłoby obserwacji Tatr z Lubelszczyzny :-).

Na wykresach linii widzenia, przekrój zakrzywionej powierzchni Ziemi jest narysowany w kartezjańskim układzie współrzędnych, z osiami wyskalowanymi w kilometrach. Układ ten został dobrany tak, by punkt obserwowany (po lewej stronie) i obserwator (po prawej) mieli tę samą współrzędną y. Wartość y=0 została przyjęta dla punktu na poziomie morza (h=0), w którym styczna do powierzchni h=0 jest pozioma. Teren jest odwzorowany za pomocą danych SRTM-3.

Wydawałoby się, że w warunkach odpowiadających tym z pełnego dnia, gdy współczynnik refrakcji osiągał niebotyczną wartość prawie 0.4, na wysokości 720 m n.p.m., można sięgnąć wzrokiem wyjątkowo daleko. Zobaczmy zatem, jak sprawdzają się one w opisie obserwacji, która faktycznie miała miejsce 7 stycznia 2022 r. - Gerlacha z miejscowości Potok Wielki, z odległości ponad 232 km. Linia widzenia, narysowana kolorem czerwonym, nie budzi zaufania! W odległości 180.5 km od Gerlacha zbliża się do gruntu na zaledwie 5 m, a na zdjęciach satelitarnych widać, że w "podejrzanym" miejscu rośnie las. Linię koron drzew można rozpoznać (sugestia?) też na zdjęciach dalekoobserwacyjnych, np. tutaj. Zakłopotany, sprawdziłem, co się stanie, jeśli w ogóle usunąć inwersję z pionowego profilu temperatury (przyjąć jej liniowy spadek o typowe 0.65 °C na 100 m przyrostu wysokości). Okazało się, że niedużo, więc już nawet nie pokazuję wyników, otrzymanych dla takich warunków. Eksperymenty numeryczne z inwersją na różnych wysokościach pokazały jasno, że jej wpływ na przebieg linii widzenia jest marginalny (metr, najwyżej dwa), jeśli obserwator i punkt obserwowany są po dwóch stronach warstwy z silną refrakcją. Linia widzenia w obserwacjach z gór, nad inwersją, ze wszystkimi zniekształceniami optycznymi i mirażami, którymi tak się zachwycamy, zawsze na długim odcinku jest "zanurzona" w tej warstwie, po czym wraca na tę samą jej stronę.

W pomiarach wykonanych w noc poprzedzającą 15 marca, inwersja z osiadania została zarejestrowana znacznie wyżej. To niżej, niż tatrzańskie szczyty, ale i tak już wiemy, że nie ma większego znaczenia dla obserwacji. Kluczowa okazała się być inwersja przygruntowa, z którą wiąże się bliższa ziemi strefa nasilonej refrakcji. Jest ona wprawdzie znacznie słabsza od tej na dużej wysokości (współczynnik refrakcji w niej nawet nie osiąga wartości 0.3), wystarczy to jednak, by linia widzenia, zaznaczona na niebiesko, podniosła się o przeszło 20 metrów, w porównaniu z czerwoną, nad krytycznym obszarem lasu. Dlatego obliczenia dla kolejnych, tym razem już hipotetycznych obserwacji zostały wykonane w warunkach "nocnych". Oczywiście nie o porę doby tu chodzi, tylko o występowanie niskiej inwersji.

Obserwacje, których (jeszcze, a niektórych - jeszcze do niedawna) nie było

Przenosimy się kilka kilometrów na północ,w stronę Rzeczycy-Kolonii. Teren powoli się wznosi. We wsi Popielarnia, wysokość przekracza 260 m n.p.m. Niedaleko znajduje się miejsce z otwartym widokiem. Przy odrobinie szczęścia, powinno się udać dostrzec z niego Gerlach, z rekordowej odległości prawie 239 km. Na miejscu został już przeprowadzony rekonesans. Trzeba będzie jednak trochę pochodzić w poszukiwaniu dogodnego punktu obserwacyjnego. Oby się znalazł :-).

Aktualizacja: znalazł się :-))). Jest zlokalizowany kilkaset metrów na południowy wschód (50.822278N, 22.255722E), bliżej wsi Stany Nowe.

Być może na tym jeszcze nie koniec. Na sąsiednią, położoną jeszcze wyżej (do około 280 m n.p.m.) Rzeczycę-Kolonię zwrócił uwagę, już w maju 2018 roku, Mariusz Krukar. Koledzy, działający na miejscu, mówią o trudnym terenie, dość gęsto porośniętym drzewami. Zrobiłem obliczenia linii widzenia Gerlacha z dwóch punktów, które wydają się dobrze rokować, by urzeczywistnić przekroczenie dystansu 240 km obserwacji. Oba znajdują się blisko linii kolejowej, po jej południowej stronie.

Na pewno są warte dokładniejszego sprawdzenia, na miejscu. Oprócz lokalnych zadrzewień, przeszkodami mogą okazać się pobliskie wzniesienia, leżące odpowiednio około 8 i 10 km od punktów obserwacji. Linie widzenia przechodzą zaledwie kilka metrów nad nimi. Według zdjęć satelitarnych, pierwsze (50.7913N, 22.1816E) zajmują pola uprawne, między Karkówką, Osinkami i Stawkami, a drugie (50.7630N, 22.1849E) jest na granicy pola i silnie zarastającej łąki(?), na północ od Łysakowa. Nie ma natomiast przeszkód terenowych w większej odległości.

Przenosimy się teraz 3 kilometry na południowy wschód, na punkt widokowy w Polichnie, z którego Michał Skiba uwiecznił Łomnicę i Lodowy, ustanawiając aktualny (wtedy) rekord odległości obserwacji z Lubelszczyzny (236 km). Czy da się z niego dostrzec także Gerlach? Warunki, dla których przeprowadziłem obliczenia, pozwalające na przeprowadzenie linii widzenia z Popielarni i Rzeczycy-Kolonii, niestety nie wystarczą. Nieco ponad 60 km od obserwatora, teren okazuje się zbyt wysoki. Refrakcja musiałaby być jeszcze silniejsza, żeby Gerlach pokazał się na horyzoncie.

Podobne przeszkody terenowe utrudniają potencjalną obserwację króla Tatr z położonych jeszcze dalej na południowy wschód wzniesień, między Wojciechowem i Wierzchowiskami Pierwszymi.

Aktualizacja: niestrudzony Michał Skiba zaobserwował Łomnicę, Durny i Lodowy Szczyt z innego wzniesienia (50.80176N, 22.42537E),niedaleko Wierzchowisk Drugich.

Jeśli ktoś jednak myśli, że do obserwacji Gerlacha stamtąd niewiele brakuje, to kolejny wykres powinien rozwiać wątpliwości, jak ogromną różnicę robi zwiększenie odległości, o około 5 km.

Za to być może uda się przekroczyć granicę 240 km z Kolonii Godziszów Pierwszy.

Na końcu odbywamy podróż aż do Frampola. Powyżej miejscowości, na wzgórzu Kopyczyzna, znajduje się wieża widokowa, z tarasem na wysokości około 320 m n.p.m. Gerlach jest schowany za innymi szczytami Tatr, ale już od jakiegoś czasu, na forach dalekoobserwacyjnych pojawia się hipoteza, że być może dałoby się z niej dostrzec oddaloną o ponad 240 km Łomnicę. Tu jednak również przeszkadza zbyt wysoki teren.

Podsumowanie
Mam nadzieję, że pokazałem w sposób przekonujący, że jest się jeszcze o co bić, gdy mowa o poprawianiu rekordu odległości obserwacji z południowego krańca Lubelszczyzny. Nawet miejsca, z których moje obliczenia nie rokują nadziei na sukces, mogą kiedyś "pęknąć", w warunkach nadzwyczaj silnej refrakcji. Sam, gdybym mógł wziąć w tym czynny udział, skupiłbym się najpierw na Popielarni (ktoś już to zrobił) i Rzeczycy-Kolonii. Sprzyjające warunki termiczne mogą się przytrafić w każde pogodne popołudnie, podczas zimnych pór roku. Przygruntowa inwersja radiacyjna pojawia się wtedy regularnie. Niestety, nie sposób jej odczytać z danych pomiarowych, bo takich pomiarów w tamtym regionie się nie prowadzi. Czy powietrze na małych wysokościach jest wystarczająco przejrzyste - zwykle widać za oknem. W mojej opinii, inwersja z osiadania, na większej wysokości, też nie jest bez znaczenia. Wprawdzie nie wpływa znacząco na przebieg linii widzenia, ale powietrze nad nią jest z reguły suche i czyste, dzięki czemu nawet odległe o ponad 220 km szczyty górskie widać tak wyraźnie, jak podczas obserwacji z 15 marca 2020.