Что такое «гало»

Что такое «гало»? Самый простой ответ — радуга вокруг солнца. Радуга, которая создается не капельками воды (как обычная радуга), а радуга, которая создается ледяными кристалликами. Наблюдать гало на небе можно в любое время года, ночью и днем, вокруг солнца или луны и даже вокруг фонарей или ламп (последнее возможно только в холодную погоду). Гало — атмосферное оптическое явление, так же как радуга и северное сияние.

Природа этого явления — дисперсия света в кристаллах льда. В отличии от капелек воды (которые отличаются только размером) ледяные кристаллы бывают разной формы и могут летать в воздухе разными способами: парить, вращаться, медленно падать и т.д. Поэтому радуга всегда располагается в одном месте на небе (нужно стать к солнцу спиной, чтобы ее увидеть), а гало бывают разных видов (около сотни). Теория гало была разработана французским физиком Э. Мариоттом. Осторожно! физика. Кристаллы льда в нашей вселенной имеют определенную форму — шестиугольной призмы. Свет может пройти через такой кристаллик напрямую, либо повернув в сторону. Минимальный угол, на который отклоняется луч света — примерно 22 градуса (это следует из геометрии, как ни крути призму, меньший угол не получится, законом преломления и отражения света, оптических свойств льда).

Поэтому, если смотреть на солнце через облако с кристалликами льда (см. условия возникновения гало, когда такое может быть), то наблюдатель увидит солнце, окруженное кругом — узкой светящейся радужной (или просто светлой или красно-желтая) полосой на расстоянии 22 градуса (1/8 всего небосвода) от солнца. Этот круг сформирован теми кристалликами, которые были повернуты ровно так, чтобы свет отклонился на минимальный угол. За светлым кругом небо немного светлее, чем внутри — эту засветку создают кристаллы, ориентированные произвольно. В облаке кристалликов очень много, поэтому всегда есть самые различные ориентации и формы. Такой круг и называется гало (гало = круг, на одном из языков), конкретно 22 градусным гало. Но всего известно около сотни различных видов гало, они отличаются различным путем прохождения света через кристалл, размерами и ориентацией кристалла. Как отличить гало от радуги? Как отличить гало от северного сияния?

Есть один вид гало, наблюдаемый зимой, который часто путают с северным сиянием, называется световой лес. Найдите гало на картинке. Дальше информация только для заинтересованных, кому интересно разобраться более подробно что такое гало и какое оно бывает. Предлагаю различные способы описания и классификации гало по различным основаниям (признакам) По расположению на небе: гало расположенные близко к солнцу: 22° гало и прилегающие к нему касательные дуги, паргелии, дуги Парри, Ловица, редкие гало пирамидальных кристаллов,световые столбы, эллиптические гало. гало на расстоянии 46° и дальше от солнца: большое гало и его касательные дуги, 46 градусные дуги Ловица, зенитная и окологоризонтная дуги, 44° паргелии, 90° гало. гало, охватывающие все небо: паргелический круг, солнечная петля, дуга Хастингса. гало в противоположной солнцу части неба: 120° паргелии, дуги Вегнера, Гринлера, паргелии Лилеквиста, противосолнце, субсолнечная петля отраженные в плоскости горизонта гало (суб гало): субсолнце, субпаргелии и другие суб- гало. По окрашенности: белые гало: светлые, бесцветные, белые дуги и пятна на небе: паргелический круг. радужные гало, слабоокрашенные: только красный , оранжевый и белый цвет: 22° гало; радужные гало, полноцветные : видны также синий и зеленый цвета: касательные дуги 46° гало, окологоризонтная дуга. По частоте наблюдения: Часто наблюдаемые (несколько раз в год): 22° гало, паргелии (22°), касательные дуги (22°) (верхняя и нижняя касательная дуга, опоясывающее гало), световые столбы, зенитная дуга. редкие гало (один раз в год, в несколько лет): 46° гало, 9° гало, касательные дуги (46°), окологоризонтная дуга, паргелический круг, субсолнце очень редкие гало (наблюдались всего несколько раз): дуги Ловица. не наблюдаемые (предсказанные, но еще ни разу не фотографированные): 46° паргелии. По удаленности источника света: Гало паралельных лучей света (Parallel-light halos, PLH). Это практически все гало от солнца, луны, планет и т.д., так как свет идущий от таких далеких источников можно моделировать параллельными лучами света. Гало расходящихся лучей света (Divergent-light halos, DLH). К данному классу относятся гало от близких источников света, от прожекторов, фонарей, ламп и т.д. Для моделирования таких гало приходится учитывать, что в каждую точку пространства луч света попадает по разному (разные углы падения) и, соответственно, отражается по разному. Теория таких гало более сложная, а выглядят они в расходящихся лучах немного не так, как обычно. По форме и ориентации кристаллов, образующих гало: Произвольно ориентированные кристаллы. Горизонтально ориентированные колоннообразные кристаллы Другие названия: шестигранные столбики (по форме похожие на карандаши) или ледяные иглы, с хорошо развитой главной осью световые столбы (некоторые виды) касательные дуги (22°) паргелический круг (один из способов его образования) касательные дуги 46° дуга Вегнера дуги Гринлера, (Greenler arcs, diffuse arcs, diffuse anthelic arcs A B) антгелий Дуга Трикера (один из способов образования) subheliac arc Горизонтально ориентированные плоские призмы Другие названия: с плохо развитой главной осью, шестигранные пластинки световые столбы (некоторые виды) 22° паргелии зенитная и окологоризонтная дуги паргелический круг (один из способов его образования) субсолнце 120° паргелии паргелии Лилеквиста (Liljequist parhelia) субпаргелии и субпаргелический круг субпаргелии Лилеквиста (Liljequist subparhelia) superparhelia (artificial light source halo) . "upper subsun pillar" (artificial light source halo) . 44° паргелии Ориентация Ловица (плоские вращающиеся пластинки) дуги Ловица отраженные дуги Ловица (Reflected Lowitz arcs (sub-Lowitz arcs)) 120° дуги Ловица (Lowitz arcs, 120° parhelic arcs) 46° дуги Ловица (= 46° contact arcs) Ориентация Парри (горизонтально ориентированные колоннообразные кристаллы с горизонтальными гранями) Дуги Парри (22°) Дуги Парри (46°) дуга Хастингса (Hastings arc, Hastings anthelic arc) Дуга Трикера (один из способов образования) солнечная петля (heliac arc) субсолнечная петля (subheliac arc) subantheliac arc (= antisolar arc) Случайно ориентированные пирамидальные кристаллы (odd radius halos) 9° гало (van Buijsen's halo) 18° гало (Rankin's halo) 20° гало (Burney's halo) 23° гало (Barkow's halo) 24° гало (Dutheil's halo) 35° гало (Feuillee's halo) Ориентированные плоские пирамидальные кристаллы 9° паргелии (= 9° plate arcs) 18° паргелии (= 18° plate arcs) 20° паргелии (= 20° plate arcs) 23° паргелии (= 23° plate arcs) 24° паргелии (= 24° plate arcs) 35° паргелии (= 35° plate arcs) odd radius heliac arc (= pyramidal heliac arc) Ориентированные колоннообразные пирамидальные кристаллы 9° tangent arcs (= 9° column arcs) - аналог опоясывающего гало 18° tangent arcs (= 18° column arcs) 20° tangent arcs (= 20° column arcs) 23° tangent arcs (фотографии отсутствуют пока еще) 24° tangent arcs (= 24° column arcs) 35° tangent arcs (= 35° column arcs) Гало, у которых нет достоверной теории. Многие гало пока не объясняются достоверно, существуют различные теории, версии. В таблицу с классификацией эти гало не включены. Эллиптические гало* (elliptical halos), различают по размеру. Кольцо Боттлингера (Bottlinger's rings), эллипс вокруг субсолнца, бывает двух размеров. *Нетипичные кристаллы обозначает то, они не могут быть объяснены обычными шестиугольными или пирамидальными кристаллами льда. Удовлетворительной теории пока нету. Гало на кубических кристаллах* (Lascar display halos) 19° дуги 19° lateral arcs 19° верхняя дуга 19° нижняя дуга 28° Гало (? Scheiner's halo)** Lascar arcs (28° arcs) upper tangent Lascar arc A lower tangent Lascar arc supralateral Lascar arcs infralateral Lascar arcs 28° паргелии 28° верхний паргелий. * Кубические ледяные кристаллы были предложены для объяснения фотографии в Чили 1997. Это объяснение не достаточно подтверждено и имеет некоторые слабые места, но оно лучшее из всех что есть. Наблюдение 1997 года было уникальным, ничего подобного никогда не описывалось и не встречалось нигде ранее.Достоверно известно только одно: шестиугольными кристаллами его объяснить невозможно. ** 28° гало часто называют "Scheiner's halo", Однако не совсем ясно, что на самом деле наблюдал Scheiner, и это название спорно. Групповые или сложно определяемые эффекты. Ряд наблюдаемых гало (фрагментов) сложно или даже невозможно разделить, определить из каких видов состоит наблюдение, тогда используются групповые (общие названия). К таким относятся. ноги паргелия — либо световой столб от паргелия либо Reflected Lowitz arcs, рукавицы (рукавички, солнце в рукавичках) — боковая часть малого гало вместе с паргелием гало Бугера (Bouguer's Halo) — совместное наблюдение малого гало и туманной радуги. Необъясняемые гало. Moilanen arc (= M-arc) — есть несколько различных теорий, которые более-менее точно подтверждаются расчетами. 5° гало (= 6° halo) 12° гало Паргелические вспышки (Parhelia flares) Все эти гало были сняты, но даже приблизительно обоснования их нет. Информация о редких гало основана на материалах Jarmo Moilanen www.somerikko.net, сообщениях и комментариев в haloreport (Ice Crystal Halos), а так же на переписке с Агнес и Марко (за что им большое спасибо). Названия некоторых редких гало пока не переведены, поскольку в русскоязычной литературе ни разу не употреблялись. Со временем попробую найти адекватный перевод. Поляризация. Поляризация света, исходящего от гало, возникает за счет двух процессов: обычного (френелевского) преломления и двойного лучепреломления в кристаллах. Последнее оказывается определяющим поляризационные характеристики. По существу, каждая компонента двойного лучепреломления дает свое гало, они смещены друг относительно друга на 0,11°. На внутреннем красном крае видна только одна компонента, и степень ее поляризации полная (100%), а далее в сторону от Солнца поляризация уменьшается из-за наложения второй поляризационной компоненты. На расстоянии 0,5° появляется второй максимум поля поляризации с характером поляризации, обратным первому. Полный максимум поляризации можно видеть только в монохроматическом красном свете, другие цветные максимумы из-за их наложения друг на друга не прослеживаются. Высокая степень поляризации наблюдается у внутренних краев паргелиев , у касательных дуг , у околозенитной дуги . Средняя степень поляризации в белом свете у гало 22° около 4%, а у гало 46° около 16%. Этот максимум поляризации можно увидеть визуально, если смотреть через поляризационный фильтр или призму Николя.