Что такое гало?

Гало
Вот такое гало наблюдали по пути из Улан-удэ в Красноярск, 22 июля 2010. Температура
тогда достигала 38 градусов. Солнце судя по всему недалеко от зенита, и окружают его
обычное 22° гало, и редкие гало пирамидальных кристаллов — 9° и 20° гало.
Что такое «гало»?
Самый простой ответ — радуга вокруг солнца. Радуга, которая
создатся 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 относится к атмосферным оптическим явлениям, 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 распогагается в одном месте на небе (нужно стать к солнцу спиной, чтобы ее
увидеть), а гало бывают разных видов (около сотни).
Первая теория гало была дана французским физиком Э. Мариоттом (подробно физика
образования гало описана тут на примере 22 гало)
Фотографии сложных Гало -
Как отличить гало от радуги?
Радуга
Гало
радугу наблюдают стоя спиной к солнцу
гало (кроме несольких редких видов)
наблюдается около солнца
радуга полноцветная, в ней есть все цвета
спектра (Каждый Охотник Желает Знать Где
Сидит Фазан)
в большинстве случаев гало слабо окрашено,
присутствует только красныи и оранжевый
цвета, остальные видны хуже; в редких
случаях гало бывает полноцветным
у радуги красный цвет на внешней стороне,
ближе к центру фиолетовый
у гало ближе к центру (солнцу) красный
Дальше я 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 растоянии 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 редие 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
22° и 46° гало
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 (Feuillée'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




1x
2x
3x
4x
Кольцо Боттлингера (Bottlinger's rings), двух размеров


1x Bottlinger's ring
2x Bottlinger's rings
*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 фоторгафии 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 (фрагметнов) 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 туменной
радуги.
Необьясняемые 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 сфотографированны, 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 рускоязычной 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.