гало 22°

Гало 22° — атмосферное оптическое явление , состоящее из гало видимым диаметром около 22° вокруг Солнца или Луны . Вокруг Солнца его также можно назвать солнечным гало . ^{[ 1 ]} Вокруг Луны оно также известно как лунное кольцо , штормовое кольцо или зимнее гало . Он образуется, когда солнечный или лунный свет преломляется взвешенных миллионами шестиугольных кристаллов льда, в атмосфере. ^{[ 2 ]} Его радиус, если смотреть с Земли, примерно равен длине вытянутой руки на расстоянии вытянутой руки. ^{[ 3 ]}

Формирование

Несмотря на то, что это один из наиболее распространенных типов гало, форма и ориентация кристаллов льда, ответственных за гало 22°, являются предметом споров. Шестиугольные, случайно ориентированные колонны обычно выдвигаются как наиболее вероятные кандидаты, но это объяснение создает проблемы, например, тот факт, что аэродинамические свойства таких кристаллов заставляют их ориентироваться горизонтально, а не случайно. Альтернативные объяснения включают участие скоплений ледяных столбов пулевидной формы. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Когда свет проходит через угол при вершине шестиугольных ледяных призм 60° , он дважды отклоняется, в результате чего углы отклонения варьируются от 22° до 50°. Учитывая угол падения на шестиугольную ледяную призму $\theta _{\text{incidence}}$ и показатель преломления внутри призмы $n$ , то угол отклонения $\theta _{\text{deviation}}$ можно вывести из закона Снелла :

\theta _{\text{deviation}}=\theta _{\text{incidence}}+\sin ^{-1}\left[n\sin \left({\frac {\pi }{3}}-\sin ^{-1}{\frac {\sin \theta _{\text{incidence}}}{n}}\right)\right]-{\frac {\pi }{3}}.

Для $n$ = 1,309, угол минимального отклонения составляет почти 22° (21,76°, когда $\theta _{\text{incidence}}$ = 40,88°). Точнее, угол минимального отклонения в среднем составляет 21,84° ( $n$ = 1,31); 21,54° для красного света ( $n$ = 1,306) и 22,37° для синего света ( $n$ = 1.317). ^{[ нужна ссылка ]} Это зависящее от длины волны изменение рефракции приводит к тому, что внутренний край круга становится красноватым, а внешний край — голубоватым.

Кристаллы льда в облаках одинаково отклоняют свет, но только кристаллы из определенного кольца под углом 22 градуса способствуют эффекту для наблюдателя на заданном расстоянии. Поскольку свет не преломляется под углами меньше 22°, небо внутри гало темнее. ^{[ 6 ]}

Другой способ интуитивно понять формирование гало 22° — рассмотреть следующую логику:

Все лучи Солнца/Луны падают параллельно наблюдателю.
Можно рассмотреть конкретный случай, когда источник находится прямо на вершине неба.
Шестиугольные кристаллы воды могут принимать любую ориентацию. Но любое вращение за пределы 30° было бы излишним при анализе углов, образуемых выходящими лучами. Это означает, что для всех входящих вертикальных лучей нам нужно учитывать только углы падения в диапазоне от 30 ° до 60 °, которые приходится на один край шестиугольного кристалла; это те, которые достигнут наблюдателя.
Для указанного выше диапазона углов падения мы можем найти угол выходящего луча по отношению к вертикали, который на самом деле является углом, сходящимся в глазу наблюдателя.
Углы выходящих лучей (на графиках справа на рисунке ниже) были получены из уравнения внизу. Для большинства углов вращения среднее значение углов исходящих лучей для красного цвета колеблется около 22° и немного выше для синего.

Угол поворота = $\alpha$

\theta =\sin ^{-1}\left[n\sin \left({\frac {\pi }{3}}-\sin ^{-1}{\frac {\sin \left(\pi /3-\alpha \right)}{n}}\right)\right]-\alpha .

Еще одно явление, приводящее к образованию кольца вокруг Солнца или Луны (и поэтому его иногда путают с гало 22°), — это корона . Однако, в отличие от гало под углом 22°, оно состоит из капель воды, а не из кристаллов льда, и оно гораздо меньше и красочнее. ^{[ 3 ]}

Связь с погодой

В фольклоре говорят, что лунные кольца предупреждают о приближающейся буре. ^{[ 7 ]} Как и другие ледяные ореолы, ореолы 22° появляются, когда небо покрыто тонкими перистыми или перисто-слоистыми облаками , которые часто появляются за несколько дней до сильного штормового фронта. ^{[ 8 ]} Однако те же облака могут возникать и без какого-либо связанного с этим изменения погоды, что делает гало под углом 22 ° ненадежным признаком плохой погоды. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ Стюарт-Улин, Хлоя Роуз (15 апреля 2024 г.). «Полное солнечное затмение создало удивительную тень» . Нью-Йорк Таймс .
^ « Диск с дыркой в небе» . atoptics.co.uk . Проверено 15 октября 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б Лес Коули. «Круглый ореол 22°» . Атмосферная оптика. Архивировано из оригинала 30 ноября 2020 г. Проверено 15 апреля 2007 г.
^ Лента, Уолтер; Мойланен, Ярмо (2006). Атмосферные ореолы и поиск угла x . Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз. п. 15. ISBN 0-87590-727-Х .
^ Коули, Лес (апрель 2016 г.). «Розетки-пули и ореолы 22 °» . Атмосферная оптика . Проверено 30 апреля 2016 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Лес Коули. «Формирование ореола 22°» . Атмосферная оптика. Архивировано из оригинала 19 января 2021 г. Проверено 15 апреля 2007 г.
^ «Почему ореол вокруг Солнца или Луны?» . EarthSky.org . ЗемляНебо . Проверено 3 августа 2016 г. Лунные ореолы — признак приближения штормов.
^ Харрисон, Уэйн (1 февраля 2012 г.). «Нельсон: Кольцо вокруг Луны — признак приближающейся бури» . Денверский канал . Денвер. TheDenverChannel.com. Архивировано из оригинала 3 февраля 2012 года . Проверено 4 февраля 2012 г.

[1] Стюарт-Улин, Хлоя Роуз (15 апреля 2024 г.). «Полное солнечное затмение создало удивительную тень» . Нью-Йорк Таймс .

[2] « Диск с дыркой в небе» . atoptics.co.uk . Проверено 15 октября 2022 г.

[atoptics-circular-halo-3] Jump up to: ^а ^б Лес Коули. «Круглый ореол 22°» . Атмосферная оптика. Архивировано из оригинала 30 ноября 2020 г. Проверено 15 апреля 2007 г.

[4] Лента, Уолтер; Мойланен, Ярмо (2006). Атмосферные ореолы и поиск угла x . Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз. п. 15. ISBN 0-87590-727-Х .

[5] Коули, Лес (апрель 2016 г.). «Розетки-пули и ореолы 22 °» . Атмосферная оптика . Проверено 30 апреля 2016 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[atoptics-circular-halo-formation-6] Лес Коули. «Формирование ореола 22°» . Атмосферная оптика. Архивировано из оригинала 19 января 2021 г. Проверено 15 апреля 2007 г.

[earthsky-7] «Почему ореол вокруг Солнца или Луны?» . EarthSky.org . ЗемляНебо . Проверено 3 августа 2016 г. Лунные ореолы — признак приближения штормов.

[7news-8] Харрисон, Уэйн (1 февраля 2012 г.). «Нельсон: Кольцо вокруг Луны — признак приближающейся бури» . Денверский канал . Денвер. TheDenverChannel.com. Архивировано из оригинала 3 февраля 2012 года . Проверено 4 февраля 2012 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]