WikiDer > Halo (Lichteffekt)

Halo (lichteffect)
EIN 22° Halo um die Sonne

Der Begriff Heiligenschein wird als Sammelbegriff für eine Familie von Lichtphänomenen am Himmel aufgrund von Eiskristalle in dem Atmosphäre. Es gibt viele Arten von Lichthöfen, von farbigen oder weißen Kreisen bis hin zu Linien und Lichtflecken, normalerweise in der Nähe des Sonne oder Mond. Halos entstehen, wenn Sonnen- oder Mondlicht durch einen dünnen Nebel aus Eiskristallen scheint, der sich in großen Höhen befinden kann (in Form von Zirrus- oder Cirrostratus-Wolken[1]) aber auch näher am Boden.

Formation

Die Lichtbrechung durch einen Eiskristall.

Der Prozess der Halobildung ist dem von a . ähnlich Regenbogen. Der Unterschied besteht darin, dass ein Regenbogen aus flüssigen Wassertröpfchen entsteht, ein Halo aus Eiskristallen. Außerdem befindet sich ein Regenbogen immer auf der der Sonne oder dem Mond gegenüberliegenden Seite des Himmels, während die meisten Halos nur in Richtung der Sonne oder des Mondes liegen. Die Eiskristalle wirken als hexagonal Prismas, die das Licht brechen und/oder reflektieren, was zu einer Vielzahl möglicher Kreise, Bögen und Lichtflecken am Himmel führt. Wenn die verantwortlichen Wolken in der Atmosphäre hoch genug sind, um dauerhaft Eiskristalle zu enthalten, können Halos das ganze Jahr über und in allen Klimazonen beobachtet werden. Bei niedrigen Temperaturen können die Eiskristalle auch näher an der Erdoberfläche schweben (im Englischen bezeichnet man dieses Phänomen als Diamant Staub, "Diamantstaub") und verursachen ebenfalls Halos.[2]

Vielfalt

Es gibt eine Vielzahl von Halos, von denen einige weltweit regelmäßig, andere sehr selten vorkommen. Mehrere Arten von Lichthöfen können gleichzeitig sichtbar sein; welche sie sind, hängt von der Form und Ausrichtung der jeweiligen Eiskristalle ab (siehe Arten von Eiskristallen unten) und die Höhe der Sonne oder des Mondes über dem Horizont. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die häufigeren Arten von Halos.

kleiner Kreis

Ein 22° Halo um den Mond. Beachten Sie den dezenten Farbverlauf von innen rötlich bis außen bläulich.

Das 22° Halo oder kleiner Kreis bildet einen breiten Ring um die Sonne oder den Mond. Es ist bei weitem die häufigste Art von Halo und der Ursprung des Kategorienamens; oft wird es einfach als "Halo" bezeichnet. Der Kreis ist dezent regenbogenfarben, mit einem rötlichen Schimmer auf der Innenseite, der nach außen bläulich verblasst. Charakteristisch ist auch, dass die Innenkante relativ scharf abgegrenzt ist, während die Außenseite stärker gestreut ist. Der Effekt entsteht durch säulenförmige Eiskristalle, die ungerichtet in der Atmosphäre schweben und so das Licht in alle Richtungen zu einem Kreis mit einem Radius von ca. 22 cm biegen. Bogengrade; dies entspricht in etwa der Breite einer ausgestreckten Hand auf Armlänge.[3] Der Name kleiner Kreis ist etwas irreführend, da der Kreis einen großen Teil des Himmels einnimmt; der Begriff dient zur Unterscheidung von den viel selteneren großer Kreis die einen Radius von ca. 46 . hat Bogengrade hast.

Überleben und Beaufsichtigen

Zwei Sonnenschirme bei tiefstehender Sonne, Neu Ulm, Minnesota, USA, 22. Januar 2005.
Ein auffallend gefärbtes rechtes Paris

Sonnenbaden, wissenschaftlicher Name parhelia (Singular Nebensonne), erscheinen als zwei helle Lichtpunkte links und rechts von der Sonne auf gleicher Höhe über dem Horizont. Sonnenschirme können sehr hell sein und den Eindruck erwecken, dass am Himmel drei „Sonnen“ hintereinander stehen. Sie fallen besonders bei tiefem Sonnenstand auf, dann haben sie etwa den gleichen Bogenabstand wie der Vorderstand kleiner Kreis. Je höher die Sonne über dem Horizont steht, desto größer wird der Abstand der Vorformlinge in horizontaler Richtung.

Auffälliger als der kleine Kreis sind Parsolen, die zur Sonne hin leicht rötlich und außen bläulich sind. Sie haben eine etwa dreieckige Form mit jeweils einer flachen, der Sonne zugewandten Seite und einer von ihr weg weisenden Spitze. Die Spitze kann in einem horizontalen 'Schwanz' enden, der allmählich in die parhelischer Kreis (Falls vorhanden).

Wenn der Mond die Wirkung verursacht, wird davon gesprochen erinnern (wissenschaftlicher Name paraselenae, Singular paraselena). Sonnen und Monde werden durch plattenförmige Eiskristalle verursacht, die aufgrund ihrer Form naturgemäß dazu neigen, sich mehr oder weniger horizontal am Himmel auszurichten. Dadurch wird das Licht nicht gleichmäßig gebeugt, sondern horizontal gebündelt, wodurch sich zwei helle Flecken auf gleicher Höhe über dem Horizont wie Sonne oder Mond ergeben. Wenn die Kristalle am Himmel leicht hin und her schaukeln, strecken sich die Sonnen oder Monde vertikal.

Lichtsäulen

Eine Solarsäule in Finistere, Bretagne.

EIN Lichtsäule hat die Form einer vertikalen Lichtsäule, die sich über oder unter einer Lichtquelle zu erstrecken scheint. Die Säule nimmt die gleiche Farbe wie die Lichtquelle an und kann eine beachtliche Länge erreichen. Das Phänomen ist oft bei Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang deutlich sichtbar (man spricht von a Solarsäule),[4] kann aber auch in der Nähe des Mondes oder künstlicher Lichtquellen auftreten.[5]

Lichtsäulen entstehen im Allgemeinen durch Reflexion des Lichts an der Ober- oder Unterseite von plattenförmigen Eiskristallen und wirken somit wie ein kollektiver Spiegel, ein Effekt analog zur Reflexion der Sonne oder des Mondes an einer Wasseroberfläche. Auch andere Arten von Eiskristallen als Blutplättchen können manchmal Lichtsäulen verursachen.

Je nach Position des Betrachters zu den Eiskristallen und der Lichtquelle kann sich der Effekt sowohl oberhalb als auch unterhalb der Lichtquelle ausbilden. Je mehr die Eiskristalle in der Luft hin und her schaukeln, desto länger wird die Säule. Wenn die Kristalle still genug hängen, um eine mehr oder weniger kreisförmige Reflexion unter der Sonne oder dem Mond zu verursachen, gibt es eine Untersonne oder -Mond.

berühren Bögen arch

Ein obenliegender Tangentenbogen bei tiefstehender Sonne.

berühren Bögen arch sind mehr oder weniger bogenförmige Segmente, die kleiner Kreis mit der konvexen Seite oben und unten berühren. Sie erscheinen oft nur als merkliche Verdeutlichung des kleinen Kreises, aber unter günstigen Umständen erstreckt sich der 'Arme' ein Stück weit darüber und darunter. Tangentiale Bögen, wie der kleine Kreis, werden durch säulenförmige Eiskristalle verursacht und können auch dezent gefärbt sein, wobei die rote Seite der Sonne zugewandt ist.

Es wird unterschieden zwischen den Überkopfbogen und der Unterschwingerbogen. Ihre Form hängt stark von der Höhe der Sonne oder des Mondes über dem Horizont ab: Bei niedriger Position ist der obere Tangentenbogen V-förmig scharf zugespitzt und der untere Tangentenbogen zu einem hellen Fleck konzentriert; an einer höheren Position wird ihre Form allmählich abgeflacht bis schwach gewellt mit der konvexen Seite auf dem kleinen Kreis. Wenn die Sonne oder der Mond höher als etwa 30 Grad am Himmel steht, verschmelzen der obere und der untere Tangentenbogen zum umhüllender Heiligenschein. Beide Phänomene sind daher technisch identisch und unterscheiden sich nur durch die Höhe der Lichtquelle.

umhüllender Heiligenschein

Ein umhüllender Heiligenschein um den Mond.

Das umhüllend oder definierter Heiligenschein hat die Form eines abgeflachten Rings, der kleiner Kreis oben und unten berührt und links und rechts davon zwei Aufhängeschlaufen zeigt. Wie oben erwähnt, ist der umhüllende Heiligenschein nichts anderes als die Verschmelzung der beiden Tangenten sobald Sonne oder Mond höher als 30° über dem Horizont steht. Auch der umhüllende Lichthof ändert seine Form entsprechend der Höhe der Lichtquelle: Je höher er am Himmel steht, desto weniger flach wird der umhüllende Lichthof und desto mehr fällt er mit dem kleinen Kreis zusammen. Bei einer Position über etwa 70 Grad sind die beiden Phänomene kaum zu unterscheiden, abgesehen von der Tendenz des umhüllenden Halos, etwas auffälligere Farben als der kleine Kreis zu zeigen.

Zirkum zenitaler Bogen

Ein Zirkumzenitalbogen.

Das Zirkumzenitalbogen hat das Aussehen eines bunten Bogens hoch am Himmel in beträchtlicher Entfernung über der Sonne oder dem Mond, mit der konvexen Seite nach unten. Der Bogen ähnelt einem "umgekehrten Regenbogen" und besteht aus den gleichen Farben, aber reiner im Farbton. Der rote Teil ist unten, der violette oben. Die Bogenlinie liegt etwas oberhalb der (selten vorhanden) großer Kreis[6] und nimmt maximal etwa einen Viertelkreis ein, dessen Mittelpunkt auf dem Zenit Lügen. Die Helligkeit und Länge des Bogens nimmt allmählich ab, wenn die Sonne oder der Mond höher am Himmel wandern; bei einer Sonnen- oder Mondhöhe über 32° verschwindet sie vollständig.

Der Zirkumzenitalbogen ist kein seltenes Phänomen, wird aber aufgrund seiner Position fast direkt über dem Betrachter selten wahrgenommen. Wenn da Parsolen oder Monde sichtbar ist, besteht eine gute Chance, dass auch der Zirkumzenitalbogen vorhanden ist, da beide Phänomene durch die gleiche Art von plattenförmigen Eiskristallen verursacht werden. Es ist daher sinnvoll nach oben zu schauen, wenn Sonnen oder Monde zu sehen sind.

Besun-Ring und Bienenmann-Ring

Ein parhelischer Kreis (horizontal) über einer Südpolstation.

Das Vorformling oder parhelischer Kreis ist ein etwas seltenerer Heiligenschein in Form eines milchig-weißen Kreises, der horizontal durch die Sonne mit dem Zenit als Mittelpunkt verläuft. Im Gegensatz zu den meisten anderen Halos verläuft der Sonnenschirmring parallel zum Horizont und trägt seinen Namen, weil er neben der Sonne die beiden Sonnenbaden durchschneidet. In seiner vollständigen Form umschließt der Ring den gesamten Horizont. Auf dem Mond wird das gleiche Phänomen zum Begleitring oder paraselenischer Kreis erwähnt.

Der Parasun-Ring und der Bienenmond-Ring werden durch die gleichen plattenförmigen Eiskristalle verursacht wie die viel häufigeren Parasuns/Bemoons und die Zirkumzenitalbogen, die daher oft gleichzeitig auftreten. Oft ist der Kreis unvollständig und nur als zwei horizontale „Schwänze“ sichtbar, die aus den beiden Vorformlingen herauslaufen.

In selteneren Fällen enthalten die Vorformlinge neben den normalen Vorformlingen auch die 120° Sonnentage[7] und noch seltener die Gegen Sonne. Zusammen mit der wirklichen Sonne scheint der gesamte Himmel von einer horizontalen Kette von fünf oder sechs miteinander verbundenen "Sonnen" überspannt zu sein.[8]

Zusammengesetzte Lichthöfe

Ein "Kreuz am Himmel": kleiner Kreis, Parsons, Augenbrauenbogen, Sonnensäulen und Parsolring.

Da die gleichen Arten von Eiskristallen mehrere Arten von Halos verursachen können und zudem verschiedene Arten von Eiskristallen gleichzeitig in der Luft vorhanden sein können, kommt es häufig vor, dass mehrere Halos-Arten gleichzeitig auftreten.

Dies können alle möglichen Kombinationen sein, wie die erwähnte Kombination von combination Sonnenbaden, Lichtsäulen, das Zirkumzenitalbogen und der Vorformling. Eine weitere gängige Variante ist die kleiner Kreis mit den beiden Vorformlingen und Tangenten, die dann noch horizontal durch den Schirmring und vertikal durch Lichtsäulen verbunden werden können. Das Gesamtbild vermittelt den Eindruck eines eingekreisten „Kreuzes am Himmel“. Es ist nicht unvorstellbar, dass antike Aufzeichnungen über solche "Wunderzeichen" (ein bekanntes Beispiel ist die Vision von Konstantin der Große)[9] aufgrund einer ähnlichen Konfiguration von Halos.

Seltenere Lichthöfe

Ein schwacher 120°-Pfarrer, der sich auf dem Rohrring befindet.
Ein zirkumhorizontaler Bogen.

Nur die häufigeren Arten von Halos wurden oben diskutiert; die Familie enthält jedoch zahlreiche andere Arten, die (viel) seltener vorkommen, etwa weil sie ungewöhnliche Formen und Ausrichtungen von Eiskristallen benötigen oder eine Sonnenhöhe, die nicht überall auf der Welt erreicht werden kann. Auch der genaue Entstehungsprozess einiger Halos ist noch nicht (vollständig) erklärt. Zu den selteneren Arten von Halos gehören die folgenden:

Kronenblitz

Das Kronenblitz kann gelegentlich in hellen Vorformlingen beobachtet werden. Das Phänomen wird durch elektromagnetisch bewegte Eiskristalle in der Cirruskappe an der Spitze einer Gewitterwolke verursacht (Cumulonimbus). Der Kronenblitz sieht aus wie ein springender oder tanzender Teil des stark deformierten Vorformlings. Auf Englisch ist das auch springender Sundog erwähnt. Verschiedene Beiträge zu Youtube, von aufmerksamen Himmelsbeobachtern zeigen jedoch, dass sich der Kronenblitz auch in anderen Halo-Phänomenen zeigen kann, wie z parhelischer Kreis direkt vor der Sonne.

Arten von Eiskristallen

Plattenförmige und säulenförmige Eiskristalle.

Nicht alle Arten von Eiskristallen eignen sich zur Bildung von Halos: Wichtig ist, dass sie ausreichend transparent sind und eine mehr oder weniger regelmäßige Form haben sechseckige Prismen; das heißt, mit sechs rechteckigen Seitenflächen und zwei sechseckigen oberen und unteren Flächen. dendritisch oder anderweitig unregelmäßig geformte Eiskristalle haben nicht die erforderlichen optischen Eigenschaften, um Halos zu erzeugen.

Ein weiterer wichtiger Unterschied liegt zwischen plattenförmig Kristalle, bei denen die Seiten der Prismen breiter als hoch sind, und säulenförmig Kristalle, deren Seiten höher als breit sind. In seltenen Fällen können die Kristalle auch sechseckigPyramiden als Ober- und Unterseite.

Diese beiden Variationen in bilden als die Orientierung welche die Kristalle in der Atmosphäre annehmen, bestimmen die auftretenden Arten von Halos. Horizontal orientierte plättchenförmige Kristalle sind beispielsweise für Sonnenschirme, Lichtsäulen, den Zirkumzenitalbogen und den Parhelic-Kreis verantwortlich, während zufällig orientierte säulenförmige Kristalle unter anderem den Nebenkreis und Tangentenbögen verursachen. Mehrere Arten und Orientierungen von Kristallen können gleichzeitig auftreten, was zu allen möglichen Kombinationen von Halo-Spezies führt.

Sichtweite

Halos werden oft mit winterlichen Wetterbedingungen in Verbindung gebracht, dies ist jedoch nur teilweise gerechtfertigt. Tatsächlich sind Halos bei niedrigen Temperaturen und in arktischen Regionen aufgrund eines erhöhten Risikos von Eiskristallen in der niedrigen Atmosphäre oder in Bodennähe ("Diamantstaub") weit verbreitet. Aber Halos durch Cirrus- oder Cirrostratus-Wolken sind bei jedem Wetter und überall auf der Welt zu beobachten: Die Wolken sind so hoch, dass ihre Temperatur permanent unter dem Gefrierpunkt liegt und somit immer Eiskristalle enthalten, unabhängig von der Temperatur am Boden.

Bei allen Arten von Halos werden sie erst sichtbar, wenn sich die eisigen Wolken oder Nebel in der richtigen Position am Himmel zum Beobachter und zur Lichtquelle befinden. Ist dies nicht der Fall, sind eventuelle Halos nicht oder nur teilweise sichtbar. Letzteres ist bei Zirruswolken üblich, die oft fleckig am Himmel sind und nur Teile von Halos zeigen, wo sie sich in der richtigen Position relativ zur Sonne oder zum Mond befinden. Cirrostratus-Wolken hingegen neigen dazu, größere Bereiche des Himmels auf einmal zu bedecken und bilden daher eher vollständige Halos. Es stimmt, dass durch Cirrus verursachte Halos aufgrund sauberer geformter und regelmäßiger geordneter Eiskristalle oft heller und heller sind als bei Cirrostratus. Bei beiden Wolkentypen können die Halos immer noch (teilweise) durch tiefer hängende Wolken, die keine Eiskristalle enthalten, verdeckt werden.

Der Claudespiegel

Ein nützliches Werkzeug zur effizienten Beobachtung von Halo-Phänomenen ist das Claudespiegel die ursprünglich dazu gedacht war, die umliegende Landschaft künstlerisch aufzunehmen. Der Claudemirror ist ideal, um Zirrostratus ein Wolkenfeld zu beobachten, in dem sich Halo-Phänomene zeigen können.

Prädiktive Bedeutung

Halos wird traditionell eine prädiktive Bedeutung zugeschrieben: Ein Kreis um die Sonne oder den Mond soll ein Vorbote einer Wetterverschlechterung sein („Ein Kreis um die Sonne gibt Regen im Fass“; „Ein Kreis um den Mond, das wird nicht zuletzt" usw.). Dies kann in der Tat der Fall sein, wenn die eisige Wolke das Ergebnis einer Annäherung ist Warme Vorderseite, aber die gleiche Bewölkung kann auch ohne Wetterumschwung auftreten. Folglich ist ein Halo nicht unbedingt ein zuverlässiger Wettervorhersager.[3]Eine andere prädiktive Bedeutung ist: Niemand kümmert sich um einen Kreis um den Mond. Aber ein Kreis um die Sonne, darum trauern Frauen und Kinder.

Ähnliche atmosphärische Lichtscheine

Halos werden manchmal mit vergleichbarem atmosphärischem Licht verwechselt, aber sie werden nicht von Eiskristallen erzeugt. Einige dieser Phänomene sind:

  • Regenbögen: verursacht durch Wassertropfen (Regen, Wasserfälle usw.), niemals durch Eiskristalle.
  • Nebelbögen: Entstehen wie Regenbogen, aber mit viel feineren Wassertröpfchen.
  • Das Ruhm, ein regenbogenfarbener Kreis um den Schatten des Betrachters, der oft von Flugzeugen oder von Berggipfeln aus gesehen wird.
  • Das Corona, ein perlmuttartiges Leuchten um Sonne oder Mond, verursacht durch feine Wassertröpfchen, manchmal auch durch Eiskristalle. 'Corona' ist leider auch der Name für die Atmosphäre der Sonne was manchmal insgesamt sichtbar ist Sonnenfinsternisse.
  • Das Ring des Bischofs die um die Sonne herum als ein leicht rötlich aussehender breiter, verschwommener Kreis mit einem hellen hellblauen Inneren erscheint. Bishops Ring wurde zuerst von Rev. Sereno Edwards Bishop (1827-1909), der dieses Phänomen auslöste Honolulu beobachtet nach dem Ausbruch des Krakatau (Vulkan) im Jahr 1883. Die sonnenbeschienenen Aschepartikel von Krakatau schwammen in der Stratosphäre und verursachten weltweit auffallend rot gefärbte Dämmerungsphänomene, die grüne und blaue Sonne, und ein optisches Phänomen, das wie ein Heiligenschein aussah; das Ring des Bischofs.

Siehe auch

Literatur

Externe Links

Mediendateien zu diesem Thema finden Sie auf der Seite Heiligenschein auf Wikimedia Commons.
Physikalische Optik

Absorption · luftige Scheibe · Amplitude · Brechungsindex · brauer ecke · Kohärenz · Beugung · Dispersion · Doppler-Effekt · Emission · Phase · Fluoreszenz · Fluoreszenzspektroskopie · Phosphoreszenz · photoelektrischer Effekt · Frequenz · Fresnel-Gleichungen · Fresnel-Zonenplatte · stimulierte Emission · Anzahl der Abbe · Wellenfront · Wellenlänge · Heiligenschein · Holographie · Infrarot · Intensität · Interferenz · Interferometer · Farbe · Laser- · Laser schneiden · Licht · Lichtbrechung · Lichtenergie · leichte Mengen und -Einheiten · Lichtmeter · Lichtgeschwindigkeit · Helligkeit · Lichtstrom · Leuchtdichte · Lumineszenz · Mach-Zehnder-Interferometer · Michelson-Interferometer · monochromatisches Licht · Newton-Ring · Augenempfindlichkeit · Glasfaser · Polarimeter · Polarisation · Poynting-Vektor · Huygens-Fresnel-Prinzip · Prinzip von Fermat · Prisma · Reflexion · Schlierenoptik · spezifischer Lichtstrom · Spektralanalyse · Spektrallinie · Spektroskopie · Spektrum · Strahlungsteiler · Totalreflexion · Bar · Übertragung · transversale Welle · ultraviolett · UV/VIS-Spektroskopie · Beleuchtungsstärke · weißes Licht

David Brewster · Christian Doppler · Charles Fabry · Pierre de Fermat · Joseph von Fraunhofer · Dennis Gabor · Augustin Fresnel · Heinrich Hertz · Christian Huygens · Hendrik Lorentz · Albert Michelson · James Clerk Maxwell · Edward Morley · Isaac Newton · Alfred Peroto · Thomas Jung