One Ring

背景と経緯

22°ハロは最も一般的なハロの一種ですが、その原因となる氷晶の形状や配向については議論が続いています。六角形でランダムに配向した柱状晶が最も有力な候補とされていますが、この説明には問題があります。例えば、そのような結晶の空気力学的特性により、ランダムではなく水平に配向する傾向があることです。別の説明としては、弾丸形の氷柱の集合体が関与するという説があります。光が六角形の氷晶プリズムの60°の頂角を通過する際、2回屈折し、22°から50°の偏差角が生じます。n = 1.309の場合、最小偏差角はほぼ22°（入射角θ = 40.88°のとき21.76°）です。より具体的には、最小偏差角は平均で21.84°（n = 1.31）、赤色光で21.54°（n = 1.306）、青色光で22.37°（n = 1.317）です。この波長依存性のある屈折の変化により、円の内側の縁は赤みを帯び、外側の縁は青みを帯びます。雲の中の氷晶はすべて同様に光を屈折させますが、特定の距離にいる観測者にとっては、22度の特定のリングからのものだけが効果に寄与します。22°未満の角度では光が屈折しないため、ハロの内側の空は暗くなります。

その歩み

民間伝承では、月輪は嵐の接近を警告すると言われています。他の氷ハロと同様に、22°ハロは、大きな嵐の前線の数日前に現れることが多い薄い巻雲や巻層雲で空が覆われたときに現れます。しかし、同じ雲が天候の変化を伴わずに発生することもあり、22°ハロは悪天候の兆候として信頼できるものではありません。

読者ガイド

太陽や月の周りに輪を生じる別の現象として、コロナがあります。これは22°ハロと混同されることがありますが、22°ハロとは異なり、氷晶ではなく水滴によって生じ、はるかに小さく、より色彩豊かです。22°ハロの形成を理解するには、太陽や月からのすべての光線が観測者に向かって平行に入射することを考慮します。六角形の氷晶は任意の配向をとり得ますが、出射光線の角度を分析する際には、30°を超える回転は冗長になります。すべての入射垂直光線について、六角形結晶の一辺に入射する入射角30°から60°の範囲のみを考慮すればよく、これらが観測者に届く光線です。上記の入射角の範囲について、垂直方向に対する出射光線の角度を求めることができます。これは実際には観測者の目に映る角度です。出射光線の角度は、次の式から得られます：θ = sin⁻¹[n sin(π/3 - sin⁻¹(sin(π/3 - α)/n))] - α。ほとんどの回転角において、赤色光の出射光線角度の平均は約22°で、青色光はそれよりわずかに高くなります。

豆知識

• 22°ハロは最も一般的なハロの一種ですが、その原因となる氷晶の形状や配向については今も議論が続いています。
• 22°ハロの最小偏差角は平均で21.84°で、赤色光は21.54°、青色光は22.37°で偏差します。
• 22°ハロの内側の縁は赤みを帯び、外側の縁は青みを帯びるのは、波長依存性のある屈折の変化によるものです。
• 22°未満の角度では光が屈折しないため、ハロの内側の空は暗くなります。
• コロナは太陽や月の周りに輪を生じる別の現象ですが、氷晶ではなく水滴によって引き起こされ、はるかに小さく、より色彩豊かです。