Druhé světlo: Alpenglow, Afterglow a Belt of Venus
Proč se krajina po západu slunce ještě jednou rozsvítí — a jak to celé vlastně funguje.
Okamžik, kdy si fotografové znovu sáhnou po spoušti
Slunce zapadlo. Světlo zhaslo. Sbalíte stativ a chystáte se odejít. A pak — pět, deset, někdy i dvacet minut po západu — se to stane. Krajina se znovu rozsvítí. Vrcholky hor začnou žhnout do růžova. Mraky se zbarví do oranžova a fialova. Na východní straně oblohy vyplave růžový pás. A do údolí se vrátí stíny, jen měkčí, barevnější, jaksi nehmotné.
Říká se tomu „druhé světlo" a fotografové ho milují. Ale pod tímhle jedním jménem se skrývají hned tři různé jevy, které spolu souvisí, ale fyzikálně to nejsou totéž. Pojďme si je rozdělit — a pak se podívat, proč to celé funguje.
Proč se vrátí stíny: obloha jako softbox
Nejdřív ale to, co si v té chvíli všimne každý fotograf, i když si toho možná neumí pojmenovat: do krajiny se vrátí stíny. Pár minut po západu, kdy by člověk čekal jen plochý difuzní rozptyl, najednou vidíte měkké, ale jasně směrové osvětlení. Tráva má stranu obrácenou k západu světlejší. Stromy vrhají dlouhé, rozmazané stíny. Stěna domu otočená na západ září, ta na východ je v polotemnotě.
To není alpenglow ani afterglow ve smyslu „barva oblohy". Je to funkční důsledek afterglow pro celou krajinu — a stojí za řeč zvlášť, protože pro fotografa je to ten klíčový pracovní moment.
Mechanismus
Slunce je pod horizontem, ale stále osvětluje horní vrstvy atmosféry nad západní polokoulí oblohy. Konkrétně: když slunce klesne ~3° pod horizont, jeho přímé paprsky stále zasahují atmosféru ve výšce 10–15 km. Tam se rozptylují na molekulách vzduchu a aerosolech a část tohoto světla letí dolů zpět k pozorovateli. Z pohledu člověka v údolí to vypadá, jako by se rozzářila celá západní polokoule oblohy.
Ta osvětlená atmosféra se chová jako obrovský prosvícený panel — fotografovi řečeno jako gigantický softbox, jen místo studiového nylonu je tam několik kilometrů troposféry a stratosféry.
Tři vlastnosti tohoto „nebeského softboxu"
Je obrovský. Pokrývá zhruba polovinu viditelné oblohy. Pro srovnání: studiový softbox má rozměry desítek až stovek centimetrů. Tady je efektivní zdroj stovky kilometrů široký a desítky kilometrů vysoký. Velký zdroj = měkké stíny bez ostrých hran, plynulé přechody. Žádný lighting modifikátor v tomhle měřítku nepostavíš.
Je směrový. Západní polokoule oblohy je výrazně jasnější než východní — typicky o 1 až 2 EV. Světlo tedy nedopadá rovnoměrně ze všech stran, ale převážně z jedné strany. Krajina dostává směrový charakter: západně orientované plochy jsou nasvícené, východně orientované v polostínu. To je důvod, proč je možné fotit klasické landscape kompozice se „směrovým světlem", i když slunce je dávno pryč.
Má neobvyklé spektrum. Tohle je často přehlížené, ale fotograficky zásadní. Světlo přicházející z osvětlené atmosféry má jiný spektrální profil než denní světlo. Krátké modré vlnové délky jsou silně rozptýlené Rayleighem (proto obloha vysoko stále modrá), dlouhé červené ze západu projdou skoro nezměněné. Ale střed spektra — oranžová a žluto-červená — je výrazně zeslaben kvůli absorpci ozónu ve stratosféře (tzv. Chappuisova absorpční pás kolem 600 nm). Při soumraku, kdy světlo prochází atmosférou pod nízkým úhlem, je optická dráha skrz ozónovou vrstvu až 30× delší než ve dne — a Chappuisova absorpce se tak dramaticky zesílí. Výsledkem je bichromatické osvětlení: chladná modrá shora, teplá červeň od západu, s relativní „mezerou" uprostřed. Proto soumraková krajina vypadá specifickým způsobem, který se v žádné jiné denní fázi neopakuje a který nelze plně replikovat ani v postprocesu.
Co to znamená pro fotografa
Kombinace měkký + směrový + bichromaticky teplý je důvod, proč krajinní fotografové nebalí stativ se západem slunce, ale čekají dál.
Přes den máte sice směrové světlo, ale tvrdé — silné stíny, vyhořelé highlighty, nepřekonatelný kontrast. Při zatažené obloze máte měkké, ale neusměrněné — všechno je „placaté", chybí modelace. Při blue hour máte krásnou atmosféru, ale světlo už příliš slabé na detailní práci v krajině.
Tahle krátká fáze — typicky 10–20 minut po západu — vám dá obojí najednou. Plus tři bonusy:
Zvládnutelný dynamický rozsah. Mezi osvětlenou západní oblohou a stíny v krajině bývá 5–8 EV. To je hranice, kterou moderní senzor zvládne bracketingem nebo dobrou expozicí do RAW. Polední scény běžně atakují 12+ EV.
Dlouhé stíny s prostorem. Protože efektivní „zdroj" leží v rovině horizontu, stíny jdou hodně do dálky a vytváří silnou prostorovou strukturu — krajina vypadá hlubší.
Color contrast jako kompoziční nástroj. Bichromatické osvětlení dělá specifické modro-červené kontrasty mezi osvětlenými a stíněnými plochami. Tohle se postprocesem nedá věrohodně vytvořit — buď to máš zachycené, nebo ne.
A jeden netechnický bonus: většina fotografů už odešla, ostatní si dělají selfie u auta. Krajinu máš často sám pro sebe.
Jak dlouho to trvá
Závisí na zeměpisné šířce a ročním období:
Rovník: velmi krátce, ~10 minut. Slunce klesá kolmo, fáze probíhá rychle.
Střední Evropa (~50° s.š.): 15–25 minut v zimě, 20–30 minut v létě.
Severní Skandinávie nebo Island v létě: může trvat hodiny — slunce se po horizontu „valí" velmi pomalu. To je důvod, proč jsou subpolární letní noci tak ikonické pro krajinnou fotografii.
Subpolární zimy: krátce, ale s extrémně dlouhým plochým úhlem světla. Charakteristický „islandský" vzhled zimních snímků pochází přesně odtud.
Po této fázi se obloha začne uniformně tmavit, směrovost zmizí, softbox „zhasne" a začne blue hour — krásná, ale už atmosféricky kontemplativní, ne pracovní.
Tři jevy, které se pletou
1. Alpenglow
Když fotografové mluví o tom, že „hory chytly růžovou", mluví o alpenglow. Je to ten růžovo-oranžový až purpurový nádech, který se objeví na vyvýšeném terénu — na vrcholcích, skalních stěnách, vysokých mracích — krátce po západu slunce nebo před jeho východem.
Klíčové je slovo „nepřímo". Slunce už není nad horizontem z pohledu pozorovatele dole v údolí, ale jeho paprsky pořád prochází horními vrstvami atmosféry. Tam se rozptylují a část jich dopadne shora zpět na zem — konkrétně na to, co ční nejvýš. Vrcholky tedy nesvítí přímým slunečním paprskem, ale rozptýleným světlem z atmosféry nad nimi.
(Drobná terminologická poznámka: v anglosaské literatuře se „alpenglow" často používá i pro poslední přímé paprsky těsně před západem, které barví štíty do růžova. Puristé to oddělují — pravý alpenglow je výhradně to nepřímé světlo po západu. V češtině se občas používá termín „alpská záře" nebo prostě „druhé světlo".)
The Dolomites turn pink - Credit: Tobias Rademacher
2. Afterglow
Afterglow není na zemi, ale na obloze samotné. Je to difuzní červenooranžová až purpurová záře v západní části nebe, která zůstává viset 20 až 40 minut po západu slunce. Často má pásovitou strukturu a nejvýraznější je při dobré viditelnosti a vyšším obsahu aerosolů v horní troposféře a stratosféře.
Vzniká hlavně Mieovým rozptylem slunečního světla na drobných částicích vysoko v atmosféře, doplněným o Rayleighův rozptyl na samotných molekulách vzduchu. Po velkých sopečných erupcích bývá afterglow extrémně silný — vrátíme se k tomu.
Afterglow - Credit: Douglas Taylor
3. Belt of Venus
A pak je tu Belt of Venus (česky někdy „Venušin pás" nebo „protisoumrakový oblouk"). To je úplně jiný směr — díváte se opačně, než zapadlo slunce.
Tam, kde se země stýká s nebem na východě (po západu slunce) nebo na západě (před východem), uvidíte růžový pás široký zhruba 10–20 stupňů. Pod ním je tmavší modro-šedý pruh — to je samotný stín Země vržený do atmosféry. Růžový pás nad ním je část oblohy, která ještě je osvětlena přímým slunečním světlem, jež prošlo dlouhou cestou atmosférou a ztratilo všechny krátké vlnové délky.
Belt of Venus je vlastně „protistrana" toho, co se děje na západě. Ale na rozdíl od afterglow je geometricky vázán na pozici Země a Slunce — můžete ho sledovat, jak postupně stoupá k zenitu, zatímco stín Země roste pod ním. Tento jev systematicky změřil a modeloval Raymond Lee ve své studii v Applied Optics z roku 2015, kde ukázal, že barevné a jasové extrémy se obvykle nacházejí v různých úhlech nad horizontem — tedy nejjasnější místo pásu není totéž jako nejvíc nasycené.
The Belt of Venus can be seen as a pink band above the eastern horizon in this image of a waxing gibbous Moon over the Chiricahua Mountains in southeast Arizona, US. Credit: Alan Dyer
Shrnutí rozdílu:
Alpenglow = nepřímé světlo na terénu (díváte se na hory)
Afterglow = difuzní záře na obloze (díváte se na západ)
Belt of Venus = růžový pás nad stínem Země (díváte se na východ)
Proč to celé funguje: fyzika rozptylu
Aby člověk pochopil, proč „druhé světlo" existuje a proč má růžovou až oranžovou barvu, musí znát dva jevy: Rayleighův a Mieův rozptyl.
Rayleighův rozptyl: proč je obloha modrá (a západy červené)
Když sluneční světlo prochází atmosférou, naráží na molekuly vzduchu — hlavně dusík a kyslík. Tyto molekuly jsou mnohem menší než vlnová délka viditelného světla (řádově 0,3 nm proti 400–700 nm). Pro takový rozměrový poměr platí, že intenzita rozptylu je úměrná 1/λ⁴.
V praxi to znamená, že modré světlo (~450 nm) se rozptyluje asi 5,5× silněji než červené (~700 nm). Proto je obloha přes den modrá — modré paprsky se rozptýlí ze slunečního svazku do celé polokoule oblohy a my je vidíme ze všech směrů.
Při západu slunce ale světlo prochází atmosférou pod velmi nízkým úhlem — místo zhruba 8 km tloušťky atmosféry kolmo vzhůru musí proletět desítkami až stovkami kilometrů šikmo. Modré složky se po cestě téměř kompletně rozptýlí pryč, projdou jen dlouhé vlnové délky. Proto je samo zapadající slunce červené, a proto je červené i světlo, které ho nepřímo osvětluje horní atmosférou a odtud krajinu pod ní.
Tohle je fyzika alpenglow v jedné větě: slunce už nesvítí přímo, ale jeho zbylé červené složky se rozptýlí o horní atmosféru a dopadnou shora na vyvýšený terén.
Mieův rozptyl: kdy začnou hrát roli částice
Rayleighův rozptyl platí pro částice mnohem menší, než je vlnová délka světla. Jakmile máte ve vzduchu aerosoly — prach, sůl, kapičky, kouř, sopečné částice — jejichž rozměry jsou srovnatelné s vlnovou délkou, vstupuje do hry Mieův rozptyl.
Mieův rozptyl má dvě důležité vlastnosti:
Je méně závislý na vlnové délce. Rozptyluje všechny barvy podobně, proto má kouřová obloha bělavý nebo zažloutlý nádech.
Je silně dopředný. Většina rozptýleného světla pokračuje zhruba ve směru, kterým letěl původní paprsek, jen s malou odchylkou.
Pro afterglow je tohle zásadní. Když je slunce už pod horizontem, jeho paprsky procházejí stratosférou ve výšce 20–30 km. Pokud tam jsou aerosoly, Mieův rozptyl je „posune" dolů a do strany — a my je vidíme jako difuzní záři na nebi. Bez stratosférických aerosolů by afterglow byl mnohem slabší a kratší.
Komplexní fyzikální model těchto jevů včetně více-násobného Rayleighova a Mieova rozptylu, refrakce a stínu Země publikovali Haber, Magnor a Seidel v ACM Transactions on Graphics (2005) — práce primárně pro počítačovou grafiku, ale fyzikálně přesná a dodnes citovaná.
Když do hry vstoupí sopky
A teď k té nejzajímavější části — proč se po některých letech objevují západy slunce, jaké jste nikdy předtím neviděli.
Krakatoa, 1883: zelené západy a modrý měsíc
Když 27. srpna 1883 vybuchla Krakatoa, vyvrhla do stratosféry obrovské množství aerosolů — především kapiček kyseliny sírové vzniklých z SO₂. Tyto kapičky se v následujících měsících rozptýlily globálně a po několik let dramaticky měnily vzhled oblohy.
Nejčastější a nejvíc dokumentovaný jev byl intenzivní rudo-purpurový afterglow. Londýňané ho viděli každý večer celé měsíce — tak silný, že hasičský sbor byl několikrát zburcován k neexistujícímu požáru. Edvard Munch později popsal rudé nebe nad Oslem jako inspiraci pro svůj Křik (1893). Astronom Donald Olson z Texas State University v roce 2004 doložil, že intenzita oblohy v obraze odpovídá tomu, co Munch mohl po Krakatoě reálně vidět.
Victorian Era Krakatoa Eruption: Afterglow by William Ashcroft-London 5:15 p.m. on November 26 1883. Image: Royal Society Report.
The Scream by Edvard Munch, 1893. Image: Wikipedia.
Vedle rudých nebes ale lidé hlásili i jevy mnohem vzácnější — zelené západy slunce a modře zbarvený Měsíc. Tyhle efekty se odehrávaly přímo u horizontu během samotného západu (ne jako afterglow po něm) a trvaly krátce. V dochovaných obrazech ani fotografiích z té doby se prakticky nezachovaly — popisují je hlavně textové záznamy v dobových denících a novinách.
Nedávná studie v Atmospheric Chemistry and Physics (Hamill & Toon, 2024) ukazuje, proč: vrstva sulfátových aerosolů ve stratosféře musela mít velmi specifickou velikost částic — kolem 1 mikrometru — aby preferenčně rozptýlila červenou složku přímého slunečního světla a propustila zelenou a modrou. V kombinaci s normálním reddeningem od Rayleighova rozptylu vznikl vzácný zelenavý odstín blízko horizontu. Stejný mechanismus dělal měsíc modrým — když ho člověk pozoroval skrz tu samou stratosférickou vrstvu.
Pinatubo, 1991: dva roky neobvyklých západů
Erupce filipínské Pinatubo v červnu 1991 vyvrhla zhruba 20 megatun SO₂ do stratosféry — druhý největší zásah po Krakatoii za posledních 150 let. Družicové měření (USGS, Self et al.) ukázalo, že aerosolová vrstva se rozprostřela po celé Zemi během několika měsíců a setrvala ve stratosféře přes dva roky.
Důsledek: dlouhé období neobvykle barevných východů a západů slunce, často s viditelnou purpurovou „purple light" vrstvou nad horizontem zhruba 25 minut po západu, jasnými crepuskularními paprsky a typicky bělavým, halovým vzhledem samotného slunce skrz aerosolovou vrstvu.
Co to znamená dnes
Není potřeba mít na svědomí supererupci. I menší události — lesní požáry (kanadské 2023), prachové bouře (Saharský prach nad Evropou), průmyslové znečištění — modulují, jak intenzivní bude afterglow a jaký bude mít odstín. Pokud po západu uvidíte neobvykle silné nebo dlouhé „druhé světlo", stojí za to se podívat, co se v posledních týdnech dělo s atmosférou na vaší polokouli.
Praktické foto-tipy
Teorie je hezká, ale teď k tomu, co fotografa zajímá nejvíc: kdy, kde a jak to fotit.
Načasování
Důležitější než hodina na hodinkách je úhel slunce pod horizontem. Pomáhá si rozdělit soumrak na fáze podle toho, kde je slunce:
Civil twilight (0° až −6°): slunce právě zapadlo, alpenglow na vrcholcích je nejintenzivnější v prvních 5–15 minutách. Krajina dole je ještě dost prosvětlená, takže dynamický rozsah scény je zvládnutelný.
Nautical twilight (−6° až −12°): peak afterglow na obloze, Belt of Venus na východě je nejvýraznější. Tady už začíná „blue hour" — krajina je hluboce modrá, obloha ještě barevná.
Astronomical twilight (−12° až −18°): zbytky barev mizí, nastupuje noc. Pro astrofoto začíná použitelný čas.
Doba trvání každé fáze se mění podle zeměpisné šířky — v Česku trvá civil twilight zhruba 30–40 minut v zimě, déle v létě.
Vybavení a nastavení
Stativ je nutnost. Druhé světlo je o desítky řádů slabší než denní scéna. Expoziční časy jdou v sekundách až desítkách sekund.
Manuální vyvážení bílé. Nenechte fotoaparát „opravit" tu růžovou — to je důvod, proč tam jste. Nastavte cca 4500–5500 K manuálně, nebo střílejte do RAW a řešte to v postprocesu (doporučuji).
Bracketing nebo gradient filtr. Mezi rozsvícenou oblohou a stínovým údolím je často 5–8 EV. Buď focení do RAW s následným zvládnutím dynamiky, nebo HDR bracket, případně reverzní GND filtr.
Histogramem napravo (ETTR). Ve slabém světle šetříte šum tím, že expoziční hodnoty držíte co nejvíc vpravo bez vyhoření zvýraznění.
Kompozice
Tři jevy = tři různé kompoziční přístupy:
Alpenglow: najděte vyvýšenou krajinu, která bude rozsvícená, a tmavé popředí pro kontrast. Hory, skalní masivy, vysoké budovy. Klíč: musí být dost vysoké, aby je ten poslední rozptýlený paprsek vůbec zasáhl.
Afterglow: klasická západní obloha. Hledejte cirry nebo cirrostratus — řasovité mraky ve výšce 6–12 km „chytí" světlo nejintenzivněji. Nízké mraky často zůstanou tmavé.
Belt of Venus:otočte se zády k západu. Většina fotografů to nedělá a přichází o jeden z nejhezčích jevů soumraku. Hledejte čistý nezarušený východní horizont, ideálně s vodní plochou nebo jednoduchou krajinou v popředí.
Plánovací aplikace
Pro vážnější plánování stojí za to PhotoPills nebo The Photographer's Ephemeris — umí spočítat přesný čas civil/nautical/astronomical twilight pro danou lokaci a den. Pokud chcete predikovat barevnost, sledujte aerosolový index (např. NASA Worldview, AOD měření) — vyšší aerosoly = silnější afterglow.
Závěr
Druhé světlo není jeden jev, ale rodina atmosférických efektů, které se objeví ve chvíli, kdy slunce zmizí pod horizontem, ale jeho světlo si pořád razí cestu horní atmosférou. Alpenglow ozáří terén, afterglow obarví oblohu na západě, Belt of Venus ukazuje stín naší vlastní planety, jak roste na opačné straně.
Pod tím vším je relativně jednoduchá fyzika: Rayleighův rozptyl odfiltruje modré, Mieův rozptyl na aerosolech zesílí a roznese to, co zbude. Sopky a požáry občas přidají vlastní podpis, který může trvat měsíce.
Pro fotografa to znamená jednu věc: nebalit stativ příliš brzy. Často to nejlepší přijde patnáct minut po tom, co všichni odešli.
Reference
Lee, R. L. (2015). Measuring and modeling twilight's Belt of Venus. Applied Optics 54(4): B194–B203. https://opg.optica.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-54-4-B194
Haber, J., Magnor, M., Seidel, H.-P. (2005). Physically based Simulation of Twilight Phenomena. ACM Transactions on Graphics 24(4): 1353–1373. https://graphics.tu-bs.de/upload/people/magnor/publications/tog05.pdf
Hamill, P., Toon, O. B. et al. (2024). Explaining the green volcanic sunsets after the 1883 eruption of Krakatoa. Atmospheric Chemistry and Physics 24: 2415–. https://acp.copernicus.org/articles/24/2415/2024/
Self, S., Zhao, J.-X., Holasek, R. E., Torres, R. C., King, A. J. The Atmospheric Impact of the 1991 Mount Pinatubo Eruption. USGS. https://pubs.usgs.gov/pinatubo/self/
Cowley, L. Atmospheric Optics — referenční webová sbírka jevů atmosférické optiky. https://atoptics.co.uk/
Lee, R. L., Hernández-Andrés, J. (2003). Measuring and modeling twilight sky colors. Applied Optics — související práce s analýzou spektra soumrakového nebe.
