Wikipedysta:Tom a/brudnopis/Halo

Halo – zespół zjawisk optycznych zachodzących w atmosferze ziemskiej, obserwowany na niebie w obecności Słońca lub Księżyca. Halo objawia się jako bezbarwne lub barwne łuki, okręgi i plamy światła powstające w wyniku załamywania się i odbijania światła od kryształów lodu zawartych w chmurach lub zawieszonych tuż przy powierzchni ziemi w postaci lodowej mgły (tzw. pył diamentowy). Pojęcie halo obejmuje bardzo szeroki wachlarz zjawisk od najczęściej obserwowanych, np. halo 22° do bardzo rzadkich, jak łuk Kerna. Kształt poszczególnych zjawisk zależy od kształtu kryształów lodu oraz wysokości Słońca (lub Księżyca) nad horyzontem. Ze względu na niewielką odległość niektórych typów halo od Słońca należy zachować szczególną ostrożność podczas ich obserwacji i fotografowania.

Za powstawanie zjawisk halo odpowiedzialne są kryształy lodu wodnego zawarte w chmurach lub pyle diamentowym. Światło, które dociera do kryształu lodu może się od niego odbić lub wniknąć do jego wnętrza ulegając załamaniu. Promień, który wniknął do wnętrza kryształu może wielokrotnie odbijać się od jego ścian, by w końcu opuścić wnętrze ulegając kolejnemu załamaniu. Część światła ulega odbiciu a część załamaniu. Typ halo, jaki zaobserwujemy zależy od kształtu kryształu, jego orientacji w przestrzeni oraz drogi, jaką promień światła pokona wewnątrz kryształu. Teorię powstawania halo komplikuje fakt, że jeden promień światła może natrafić na swej drodze na wiele kryształów lodu. Widziane przez obserwatora halo jest zbiorem błysków światła generowanych przez miliardy kryształków lodu, które posłały część światła w kierunku jego oka.

Ze względu na chemiczną strukturę lodu kryształy lodowe przyjmują najczęściej formę brył o sześciokątnych podstawach. Wyróżnia się następujące typy kryształów lodu:

kryształy płytkowe - zwane również płatkowymi, to kryształy w postaci graniastosłupów sześciokątnych (niekoniecznie foremnych) wyraźnie szerszych niż wyższych.

kryształy słupkowe - czasem nazywane ołówkowymi, to kryształy w postaci graniastosłupów sześciokątnych (niekoniecznie foremnych) których wysokość przekracza szerokość podstawy.

kryształy piramidalne - to nieregularne kryształy, będące zlepkiem kryształów płytkowych i słupkowych o różnych wielkościach podstaw.

Kryształy płytkowe, ze względu na duży opór aerodynamiczny opadają w chmurze ruchem podobnym do opadających liści. Kryształy słupkowe, wąskie i długie na kształt ołówków, przyjmują bardziej dowolne pozycje. Wyrazistość zjawiska halo zależy od jakości kryształów, w których mogą powstawać skazy w postaci pęknięć czy bąbli powietrza.

Wielkość kryształów lodu jest istotnym czynnikiem wpływającym na jakość zaobserwowanego halo. Niewielkie kryształy lodu o rozmiarach nie przekraczających 0.01mm dają halo rozmyte i niewyraźne. Przy tak małych rozmiarach istotne staje się zjawisko interferencji światła. Większe kryształy o rozmiarach rzędu 0.05 - 0.1mm są zazwyczaj wystarczająco duże, mają regularną budowę i mało skaz. Większe kryształy rzadko są wystarczająco czyste optycznie.

Kryształy lodu zawieszone w chmurze czy pyle lodowym stale zmieniają swoje położenie oraz obracają się. Orientacją nazywamy sposób, w jaki kryształ lodu ustawia się względem obserwatora. Ponieważ liczba kryształów zawartych w chmurze jest zazwyczaj bardzo duża, to można wyróżnić wśród nich pewną liczbę grup kryształów, które w danym momencie ustawiły się względem obserwatora w niemal identyczny sposób. Szczególne sposoby ustawienia się kryształów otrzymały nazwy od nazwisk naukowców, którzy wyjaśnili jakie rodzaje halo powstają dzięki takim orientacjom. Wyróżnia się następujące orientacje kryształów w przestrzeni:

orientacja dowolna - najczęstszy sposób ustawienia kryształów lodu. Silne prądy powietrza ustawiają kryształy lodu w całkowicie losowych pozycjach. Odpowiada za powstawanie najczęściej spotykanego typu halo - halo 22°, a także o wiele rzadziej spotykanego halo 46°.

orientacja słupkowa - charakterystyczna orientacja dla słupków długich i wąskich. Długa oś kryształu (przechodząca przez podstawy) ustawia się niemal poziomo do powierzchni ziemi. Kryształy słupkowe ustawione w ten sposób generują takie rodzaje halo, jak łuki styczne, łuk okołozenitalny i okołohoryzontalny. Duże odchylenie od poziomu sprawia, że halo staje się mniej wyraźne, a zaczynają dominować inne rodzaje halo.

orientacja płytkowa - zwana również płatkową, charakterystyczna dla kryształów płytkowych krótkich i szerokich. Kryształy opadają w spokojnym powietrzu prawie poziomo na wzór liści. Ta orientacja odpowiada za powstawanie m.in. Słońc/Księżyców pobocznych czy okręgu parhelicznego/parselenicznego (zależnie od źródła światła).

orientacja Parryego - to orientacja kryształów w orientacji słupkowej, których dodatkowo dwie ze ścian bocznych są ustawione poziomo. Kryształy ustawiają się w ten sposób rzadko. Ten typ orientacji odpowiada za rzadko występujące rodzaje halo, jak łuki Parryego wklęsłe i wypukłe oraz łuki poboczne Parryego.

orientacja Lowitza - to orientacja kryształu lodu, którego tzw. oś Lowitza pozostaje poziomo względem obserwatora. Osią Lowitza nazywa się oś, która przechodzi przez krawędzie łączące naprzeciwległe ściany boczne. Kryształy ustawione w ten sposób odpowiadają za niezwykle rzadko występujące łuki Lowitza.

Pod pojęciem halo kryje się bardzo szeroki wachlarz zjawisk optycznych. Ze względu na ogromną ilość kryształów lodu, jaka może znaleźć się w chmurze oraz mnogość pozycji, jakie mogą one przyjmować, w szczególnych przypadkach całe niebo może być poprzecinane świetlnymi łukami i okręgami. Niektóre typy halo często pozostają niezauważone, ponieważ występują w dużych odległościach kątowych od źródła światła - czasem nawet po przeciwnej stronie nieba.

Słupy są często spotykanym typem halo powstającym głównie dzięki kryształom płytkowym, rzadziej słupkowym. Słup powstaje, gdy światło odbija się od podstawy kryształu i trafia do oka obserwatora. Promień światła może też wniknąć do kryształu przez boczną ścianę, ulec całkowitemu wewnętrznemu odbiciu od podstawy kryształu i opuścić go przez ścianę boczną równoległą do ściany, przez którą wniknął. Duże odchylenia kryształów od poziomu tworzą dłuższe słupy. Ponieważ światło może odbijać się zarówno od kryształów pod, jak i ponad źródłem światła, wyróżnia się słupy dolne i słupy górne. Słup jest niewymagającym typem halo - wysoka czystość optyczna kryształów lodu nie jest konieczna. Z tego powodu słup jest często jedynym obserwowanym typem halo. Słupy mogą powstawać w towarzystwie Słońca, Księżyca, jasnych planet - Wenus i Jowisza, oraz ponad sztucznymi źródłami światła, jak miejskie latarnie (widok wielkiej liczby słupów powstających dzięki światłom miast jest często mylony z zorzą polarną - słupy przyjmują barwę źródła światła). Źródło światła może znajdować się pod horyzontem.

• łuk okołohoryzontalny
• łuki Parry'ego
• łuki Lowitza

Zobacz galerię związaną z tematem: Tom a/brudnopis/Halo

• Zjawiska optyczne w atmosferze
• Zjawiska optyczne w atmosferze (fotografie)
• Zjawiska optyczne w atmosferze (ang.)

Kategoria:Atmosferyczne zjawiska optyczne