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 (смотреть физику гало)

Как отличить гало от радуги?

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

Необьясняемые гало

• Moilanen arc (= M-arc)
• 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.