Halo

Halonähtuste füüsika

Halonähtuste tekkimise põhjuseks on jääkristallid kiud- ja kiudkihtpilvedes troposfääri ülemises kihis 5–10 km kõrgusel, talvel ka maapinna lähedal. Antarktikas ja Sahhas tekivad halod ka jää-udus.
Kiirte käik jääkristallis ja halo kuju oleneb kristalli kujust ja kristalli asendist päikesekiirte suhtes. Jääkristallid murravad ja peegeldavad valgust nagu väikesed klaasprismad. Osa kiiri peegeldub kristalli välispinnalt, osa kiiri läbib välispinna. Kui päikesevalgus siseneb jääkristalli läbi ühe tahu ja väljub kristallist läbi teise tahu, mis ei ole esimese tahuga paralleelne, siis väljuvad eri lainepikkustega kiired kristallist eri suundades.
Jääkristallidelt peegeldunud ja murdunud valgus jaguneb sageli spektriks ja halo muutub vikerkaarevärviliseks, kuid nõrga valgustuse korral on spektri toonid vaevumärgatavad.
Kui jääkristalle on taevas ainult kohati, siis need kristallikogumid paistavad meile kiudpilvedena. Mõnikord võib aga taevas olla kaetud tervenisti nii hõreda jääkristallide kihiga, et me märkame neid ainult tänu nende tekitatud säravale värvilise servaga ringile ümber Päikese. Kui õhukesed kiudpilved ei kata Päikese või Kuu ümber kogu taevast, siis näeme korraga ainult väikest osa halost.
Eriti efektne on osaline halo juhul, kui väike jääkristallide pilv on ringide ja/või kaarte ristumiskohal: siis on taevas nähtav hele rist. Reaktiivlennukite eelsel ajal peeti helenduvaid riste taevas üleloomulikeks märkideks, mis ennustavad tulevasi sündmusi. Nüüd teame, et halo põhjustavad jääkristallid ning ta annab meile teavet ka kristallide kuju ja õhus paiknemise kohta. Õhukesed kiudpilved tekivad kõige sagedamini suurte pilvemassiivide läheduses. Nii annavad halod märku lähenevatest pilvemassiividest ja võimalikust saju saabumisest.
Halod on atraktiivsed ja suhteliselt kergesti vaadeldavad ilma ühegi abivahendita. Fotoaparaadiga halost pilti teha on märksa keerulisem. Halo on taevas suure ulatusega, nii et tavalise fotoaparaadiga jääb temast korraga pildile vaid väike osa. Sageli on halo vähekontrastne ja kui pilti veidi ala- või ülevalgustada, võib ta pildil hoopis märkamatuks jääda.

Halonähtuste liigid

22-kraadine haloring on kõige sagedasem halonähtus. See esineb tavaliselt nii Päikese kui Kuu ümber. Selle põhjuseks on jääkristallide kuju: kõige sagedamini on need kuuetahulised prismakesed. Enamasti on need õhu turbulentsi tõttu segi paisatud nii, et kristallide välispinnalt peegeldunud valgus hajub enam-vähem võrdselt kõigis suundades. Sel viisil segi paisatud prismadesse läbi külgtahu sisenenud valgusest kaldub kõige rohkem kiiri oma esialgsest suunast umbes 22° kõrvale, kusjuures sinine valgus kaldub veidi rohkem kõrvale kui punane. Nii tekibki Päikese ümber 22° kaugusel ring, mille siseserv on punakas ja teravalt piiritletud, edasi muutub punane sujuvalt kollaseks ja roheliseks, lõpuks siniseks ning seejärel ring kaob. Lisanduda võivad ka puutujakaared, mis on tegelikult väga haruldase ellipsikujulise halo osad.
46-kraadine haloring on halonähtus, mis tekib, kui jääprismade 90° servadel murdunud kiired tekitavad segipaisatud kristallide korral Päikesest 46° kaugusel oleva ringi. Et aga valguse niisuguse murdumise sagedus on väiksem, on ka 46° halo haruldasem ning enamasti selle värvid on nõrgemad ja ring on kahvatum kui 22° halo. Ka selle haloringi puhul võivad lisanduda puutujakaared.
Rõhtring võib tekkida siis, kui jääprismad on nii lühikesed, et meenutavad pigem liistakuid. Liikumatus õhus langedes võtavad niisugused kerged õhukesed plaadikesed kõik enam-vähem horisontaalse asendi. Rõhtring tekib kiudkihtpilvedega üleni kaetud taevas, ta on valge, horisondiga paralleelne ja läbib päikeseketast.
Seniidiring võib tekkida seniidis. Ta on väike ja valge, aga kui temaga liitub nn Kerni kaar, siis ta on värviline.
Valepäikesed ehk ebapäikesed tekivad juhul, kui rõhtring läbib Päikest ja 22° haloringi. Neid tekitavad kuuetahuliste prismade püramiidjates tippudes murdunud kiired. Vahetevahel võib horisontaalringil ebapäikesi näha ka 46° halo läheduses, Päikese vastaspunktis ja 120° kaugusel Päikesest.
Valepäikesed on eredad säravad täpid. Nende täppide värvus muutub punasest päikesepoolselt küljelt, millele järgnevad kollased ja rohelised toonid ning täpi lõpp on sinine. Valepäikesed esinevad ka ilma rõhtringita.
Kui tingimused jääkristallide tekkeks püsivad kauem, liituvad lihtsad prismad ja plaadikesed keerulisema kujuga liitkristallideks. Ka võivad jääkristallid õhus pikkamisi langedes hakata võnkuma, pöörlema või keerlema. Niisugustel juhtudel tekivad taevas mitmesugused kaared, mis on eelkirjeldatud halodele puutujateks.
Lowitzi kaared on heledad kaarjad sabad pikkusega umbes 20°, mis tekkivad juhul, kui valepäikesed on rõhtringil kaugemal kui 22° haloringi lõikumiskoht. Nad võivad liituda 22° haloringiga. Mõnikord on Lowitzi kaarte siseküljed nõrgalt punakad.
Parry kaar on harva nähtav halonähtus, mis on valge või mõnikord värviline elliptiline kaar, mis asub 22° haloringi kohal, aga ringi ei puutu.
Valgussambad on halonähtused, mis tekivad nii all- kui ülalpool päikese- ja kuuketast. Nad tekivad juhul, kui horisontaalsetelt plaadikestelt ja vertikaalsete prismade otstelt peegeldunud päikesekiired moodustavad vertikaalse valge samba Päikese kohal. Külmadel talveöödel võime märgata sambaid ka tänavalaternate ja autotulede kohal. Sel viisil autotulede valgel tekkiv halo sõidab autoga kaasa ja on künklikul maastikul näha ammu enne, kui künka tagant lähenev auto ise paistma hakkab. Tavaliselt on sambad valged, aga päikesetõusu või loojangu ajal on nad tihti oranžid või punakad.
Kui Päikese kohal olev vertikaalne sammas ulatub vahetevahel seniidini ja kaugemalegi, moodustub vertikaaltasandis poolring, mis läbib päikest ja seniiti. Päikese vastas olev poolringi osa on küll enamasti kahvatum ja raskemini märgatav kui otse Päikese kohal olev sammas.
Kui õhus hõljuvatel horisontaalsetel liistakutel on vertikaalsed külgtahud, tekib lisaks Päikese kohal olevale vertikaalsele sambale veel suur horisontaalne ring, mis samuti läbib päikest. Nii vertikaalne sammas kui ka Päikese kõrgusel asuv horisontaalne ring on valged, sest need tekivad peamiselt valguse peegeldumisest ja siis ei lahutu valge valgus spektriks. Kõige heledamad on päikest läbiva horisontaalse ringi ja 22° ringi ristumiskohad.
Vastaspäike on hele täpp, mis tekib otse Päikese vastas rõhtringi peal.
Vastaspäikesega on seotud nn. Bougueri halo, mis on 33° või 38° nurgaraadiusega haloring vastaspäikese ümber.
Tangentsiaalsed halod on haruldasemad ja ka raskemini seletatavad.
Levinumatel halodel on olemas eestikeelsed nimetused, mõnda halo nimetatakse sellele seletuse andnud uurija nime järgi. Mitmeid haruldasi haloliike tuntakse ainult kreekakeelsete nimetustega.