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Halos (Singular: der Halo; Plural: Halos oder Halogone) sind Lichteffekte der atmosphärischen Optik, die durch Reflexion und Brechung des Lichts an Eiskristallen entstehen. Dringen Lichtstrahlen in die Kristalle ein, so erzeugen deren vielfältige Brechung und Spiegelung verschiedene Leuchterscheinungen, die alle als Halo-Erscheinungen bezeichnet werden. Das Wort kommt aus dem Griechischen und bedeutet soviel wie runde Fläche. Ein in Richtung der Sonne blickender Beobachter kann unter günstigen atmosphärischen und meteorologischen Bedingungen bestimmte Lichtkreise und -ringe, Lichtsäulen und scheinbare Nebensonnen im engeren und weiteren Umfeld der Sonne wahrnehmen.
Inhaltsverzeichnis |
Damit Halos entstehen können, müssen die Eiskristalle möglichst regelmäßig gewachsen und durchsichtig klar sein. Meist bilden sie sich in großer Höhe von 8-10km und ihr Vorhandensein wird durch Cirruswolken angezeigt. Sie können sich aber im Winter auch in Polarschnee („diamond dust“), Eisnebel oder in der Nähe von Schneekanonen bilden. Die Regelmäßigkeit der Eiskristalle wird durch möglichst langsames Wachstum der Kristalle verursacht, das eine möglichst langsame Sättigung der Luft mit Wasserdampf voraussetzt.
Wasser kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem. Eiskristallformen, die dabei am häufigsten vorkommen und bei der Bildung von Halos vor allem verantwortlich sind, sind dünne sechseckige Plättchen und kleine sechseckige Säulen. Kleine Eiskristalle von wenigen Zehntel Millimeter können lange in der Luft schweben und nehmen dabei keine bevorzugte Orientierung in der Luft ein. Werden die Kristalle jedoch langsam größer weisen sie eine entsprechend größere Sinkgeschwindigkeit auf und nehmen eine Lage ein, die beim Fallen durch einen maximalen Luftwiederstand gekennzeichnet ist. Bei ruhiger Luft liegen die sechseckigen Plättchen dabei horizontal, die Säulen mit ihrer Längsachse parallel zur Fallrichtung. Die häufigsten Halo-Erscheinungen entstehen durch Brechung des Sonnenlichts an solchen Eiskristallen. Bei einigen sind auch Spiegelungen des Sonnenlichts an den Eisflächen der Kristallen beteiligt. Auch um den Mond lassen sich Haloeffekte beobachten. Allerdings ist das menschliche Auge bei geringer Lichtintensität kaum in der Lage Farben wahrzunehmen, weshalb die schwächeren Mond-Halos weiß erscheinen. Halos lassen sich unter obigen Bedingungen um nahezu jede stärkere Lichtquelle beobachten.
Das Bild oben zeigt einige der häufigsten Halo-Erscheinungen und wo sie am Himmel zu finden sind.
| Halo-Erscheinung | Bemerkung |
|---|---|
| 22°-Ring (1) | Dies ist die häufigste Haloerscheinung. Es handelt sich dabei um einen Ring, der vom Beobachter aus 22° entfernt von der Sonne verläuft. Er entsteht an zufällig orientierten Kristallen. |
| Nebensonne (2) | Tritt oft zusammen mit dem 22°-Ring auf (siehe auch Nebenmond). Entsteht an waagerecht schwebenden Eisplättchen. |
| Lichtsäule (Lichteffekt) (3) | Wird durch Lichtspiegelung (Reflexion) an waagerecht schwebenden Eisplättchen verursacht. |
| Horizontalkreis (4) | Ein relativ seltener Lichteffekt, der durch Lichtspiegelung oder -brechung an Eisplättchen oder -säulchen hervorgerufen wird. |
| Zirkumzenitalbogen (5) | Tritt oft in Verbindung mit Nebensonnen auf, da er wie diese durch Lichtbrechung an waagerecht schwebenden Eisplättchen entsteht. |
| Berührungsbögen, umschriebener Halo (6) | Meist sind von den Berührungsbögen nur Teile als "Hörner" zu sehen, die sich dann ab einer Sonnenhöhe von 32° zum umschriebenen Halo zusammenschließen. Entsteht an horizontal schwebenden Eissäulchen. |
| 46°-Ring (7) | Diese Haloerscheinung tritt sehr selten auf und setzt einen sehr hellen 22°-Ring voraus. |
| Untersonne (8) | Diese liegt unter dem Horizont. Sie ist daher nur zu sehen, wenn man von einem Berg ins Tal blickt oder aus dem Flugzeugfenster schaut. |
| Zirkumhorizontalbogen (nicht im Bild) | Entsteht wie der Zirkumzenitalbogen an waagerecht schwebenden Eisplättchen, ist aber nur bei Sonnenhöhen von mehr als 58° sichtbar. |
Sind gleichzeitig verschiedene Formen von Eiskristallen vorhanden, so können auch unterschiedliche Haloeffekte zusammen auftreten. Halos sind auch in Mitteleuropa recht häufig zu sehen, sogar häufiger als Regenbögen. Leider sind die meisten nicht so farbenprächtig wie diese und die meisten stehen in Richtung zur Sonne, wodurch sie weniger auffällig sind und leicht durch das Sonnenlicht überstrahlt werden.
Siehe auch: Glorie, Brockengespenst
 Halo in Ischgl: 22°-Ring, Nebensonne |
 Halo in Ischgl: 22°-Ring, Untersonne |
 22°-Ring, Berührungsbögen oben, zwei Nebensonnen und den Horizontalkreis im Ansatz |
 22°-Ring am Mond |
 Halo am Südpol. Sichtbar sind: 22°-Ring, linke Nebensonne, oberer Berührungsbogen, Horizontalkreis und Parrybogen |
 22°-Ring bei hochstehender Sonne, 17. August 2007, bretonische Küste |
 Umschriebener Halo und Zirkumhorizontalbogen in Tulum, Mexiko am 21. Mai 2008 |
 Umschriebener Halo in Tulum, Mexiko am 21. Mai 2008 |
 Umschriebener Halo in Arica,Chile |
 Zirkumzenitalbogen |
 22°-Ring, Nebensonnen und Horizontalkreis (auf Matschwitz im Montafon) |
Eiskristalle kristallisieren im hexagonalen Kristallsystem. Licht, das diese Kristalle durchläuft, wird dementsprechend so gebrochen, als durchliefe es ein hexagonales Prisma. Lichtstrahlen, die zwei Oberflächen dieser Eiskristalle passieren, die um 60° zueinander gekippt sind, werden im Winkel von etwa 22 bis 46° gebrochen. In genau diesem Winkel zwischen dem primären Leuchtobjekt und Betrachter wird der Halo wahrnehmbar. Er ist, wie auch der Regenbogen und andere Brechungseffekte sowohl von der Position des Leuchtobjekts als auch der des Betrachters abhängig.
Sichtbares Licht hat am hexagonalen Prisma ein Minimum der Ablenkung zwischen 21,7° (rot, 656 nm) und 22,5° (violett, 400nm). Kein sichtbares Licht wird in kleineren Winkeln gebrochen, so dass der Eindruck eines leeren Raums zwischen Leuchtobjekt und Halo entsteht. Die meisten Lichtstrahlen, die zum Betrachter gelangen, werden in Winkeln nahe beim Minimum der Ablenkung gebrochen, wodurch die Wahrnehmung eines hellen inneren Rands entsteht. Ein- und Austrittswinkel sind nicht linear miteinander verknüpft. Mit jedem Grad, den der Eintrittswinkel vom Optimum entfernt ist, wird das Licht stärker gebrochen. Deswegen verblasst der Halo nach außen.
Aufgrund der unterschiedlichen Brechung der Spektralfarben schimmert der Innenrand eines 22°-Ringes häufig rötlich. Nebensonnen entstehen auf die gleiche Weise.
Diese Art Halo entsteht, wenn die Lichtstrahlen entlang zweier Oberflächen des hexagonalen Prismas gebrochen werden, die rechtwinklig zueinander stehen. Dies ist der Fall, wenn ein Lichtstrahl eine Seitenfläche und die Ober- oder Unterseite des Kristalls durchläuft. Das Minimum der Ablenkung in diesem Strahlengang ist 46°, weshalb der Ring genau hier am hellsten ist.
Die Lichtstrahlen müssen in einem engen Winkel auf die Kristalle treffen, damit sie entsprechend gebrochen werden, ansonsten werden sie in Richtungen weg vom Beobachter reflektiert. Aus diesem Grunde erscheinen sie schwächer. Außerdem wird das Licht stärker dispergiert, so dass die Halos bunter sind.
Zirkumzenitalbögen entstehen auf die gleiche Weise.
Commons: Halo – Bilder, Videos und Audiodateien
