Tytułowa obserwacja, a właściwie cała seria obserwacji z końca maja 2023 była, mówiąc oględnie, nieoczekiwana. Chociaż z drugiej strony, koledzy Paweł Kłak, Łukasz Wawrzyszko i Kamil Gołąb zapewne wiedzieli, po co siedzą w nocy na gołoborzu pod Łysą Górą. Analiza panujących wtedy warunków termicznych zasadniczo została już zrobiona i chciałbym tylko krótko skomentować używanie uśrednionego współczynnika refrakcji (iloraz promienia Ziemi i promienia krzywizny linii widzenia). Obserwatorzy doszli do konkluzji, że do realizacji obserwacji, powinien on wynosić około 0.44. Zależność temperatury od wysokości, zmierzona za pomocą balonu meteorologicznego przez obserwatorium w Legionowie, pozwala na dokładniejszą analizę i też została ona już zaprezentowana. Obliczenia przebiegu linii widzenia wykonano jednak ze średnim współczynnikiem refrakcji. Uwzględnienie zmian, zachodzących z wysokością n.p.m. prowadzi jednak do nieco innego obrazu.

temperatura współczynnik refrakcji

Na potrzeby opisu "najbogatszego" widoku, gdy oprócz świateł najwyższego budynku Varso Tower pojawiły się też inne, niższe nawet o ponad 100 m, musiałem podnieść cały zarejestrowany pionowy profil temperatury o 50 m (linia zielona na wykresie). Bez tego manewru pozorne, obliczone położenie świateł wypadało zbyt nisko. Według tych danych, do wysokości około 250 m n.p.m. rozciągała się warstwa powietrza z inwersją temperatury, a wyżej temperatura spadała, z raczej typowym gradientem około -0.79°C/100m. Po przeliczeniu na współczynnik refrakcji okazało się, że na małej wysokości prekraczał on wartość 1 (superrefrakcja), a powyżej warstwy inwersyjnej spadał do 0.15-0.16. Zadałem sobie pytanie, jak musiałaby się zmieniać temperatura, żeby współczynnik ten utrzymywał się prawie stały i równy około 0.44. Okazało się, że zupełnie nierealistycznie - musiałaby rosnąć o ponad 30°C od 0 do 800 m n.p.m (linia fioletowa). Inwersja całkowicie znikła za dnia. Co więcej, spadek temperatury z wysokością stał się tak silny (linia czerwona), że na małej wysokości współczynnik refrakcji spadł poniżej 0.1.

teren i linie widzenia

Jak to się przekłada na przebieg linii widzenia? To ilustruje następny wykres. Pionowa linia po lewej jego stronie symbolizuje Pałac Kultury i Nauki, a wyższa, po prawej, wysokość, na której znajduje się punkt widokowy na gołoborzu, z którego wykonano obserwacje. Przy stałym współczynniku refrakcji stała jest również krzywizna linii widzenia. Współczynnik zmienny z wysokością powoduje, że linia widzenia ugina się silnie tylko tam, gdzie schodzi na wysokość wystarczająco małą, by "zanurzyć się" w warstwie inwersyjnej. Efektem jest spłaszczenie obrazu - światła położone na wysokościach różniących się o około 50 m zdają się leżeć na jednym poziomie. Tylko najwyższy budynek Varso Tower góruje nad nimi, jednak nie tak bardzo, jak wynikałoby z rzeczywistej przewagi wysokości. W symulacji ze stałym współczynnikiem refrakcji, różnice wysokości budynków zostałyby zachowane, a wszystkie wysokości horyzontalne stałyby się znacznie większe, o około 0.1°. Co więcej, pozornie podniósłby się także sam horyzont i wszystkie bliższe obiekty, choć ten efekt stawałby się tym słabszy, im bliżej obserwatora znajdowałby się dany obiekt. Obraz różniłby się znacznie od zarejestrowanego w rzeczywistości. Za dnia natomiast, gdy znikła inwersja, nie było już najmniejszej szansy, by dostrzec cokolwiek w Warszawie. Poniższy opis, odpowiadający liniom widzenia obliczonym z podniesionym o 50 m pionowym profilem temperatury, został naniesiony na zdjęcie "azymuty", znajdujące się na stronie Dalekie horyzonty.

opis widoku Warszawy

Jak widać, prosty zabieg przesunięcia zmierzonego, pionowego profilu temperatury wystarczył, by wykonać symulację, całkiem wiernie odwzorowującą rzeczywistość. Mniejsze przesunięcie (o 30 zamiast 50 m) powodowało, że w obszarze widzialności pozostawało jedynie światło na Varso Tower. To też zgadza się z zaobserwowanymi zmianami w widoczności świateł Warszawy, więc "falowanie" przygruntowej warstwy inwersyjnej dobrze te zmiany tłumaczy.