One Ring

Контекст

Несмотря на то, что это один из самых распространенных типов гало, форма и ориентация ледяных кристаллов, ответственных за гало в 22°, остаются предметом дискуссий. Обычно предполагаются гексагональные, хаотично ориентированные столбики, но это объяснение сталкивается с проблемами, например, с тем, что аэродинамические свойства таких кристаллов заставляют их ориентироваться горизонтально, а не хаотично. Альтернативные объяснения включают участие кластеров пулевидных ледяных столбиков. Когда свет проходит через угол при вершине в 60° гексагональных ледяных призм, он отклоняется дважды, что приводит к углам отклонения от 22° до 50°. Для n = 1,309 угол минимального отклонения составляет почти 22° (21,76°, при θ_падения = 40,88°). Более конкретно, угол минимального отклонения в среднем равен 21,84° (n = 1,31); 21,54° для красного света (n = 1,306) и 22,37° для синего света (n = 1,317). Эта зависимость преломления от длины волны приводит к тому, что внутренний край круга красноватый, а внешний — синеватый. Ледяные кристаллы в облаках отклоняют свет одинаково, но только те, что находятся на определенном кольце в 22 градуса, создают эффект для наблюдателя на заданном расстоянии. Поскольку свет не преломляется под углами меньше 22°, небо внутри гало темнее.

Собственная история

В фольклоре считается, что лунные кольца предупреждают о приближающихся штормах. Как и другие ледяные гало, гало в 22° появляются, когда небо покрыто тонкими перистыми или перисто-слоистыми облаками, которые часто появляются за несколько дней до большого штормового фронта. Однако те же облака могут возникать и без каких-либо связанных изменений погоды, что делает гало в 22° ненадежным признаком плохой погоды.

Путеводитель

Другое явление, приводящее к кольцу вокруг Солнца или Луны — и поэтому иногда путаемое с гало в 22° — это корона. Однако, в отличие от гало в 22°, она образуется каплями воды, а не ледяными кристаллами, и гораздо меньше и красочнее. Чтобы понять образование гало в 22°, учтите, что все лучи от Солнца/Луны падают параллельно по направлению к наблюдателю. Гексагональные водяные кристаллы могут принимать любую ориентацию, но любой поворот более чем на 30° будет избыточным при анализе углов, образуемых выходящими лучами. Для всех входящих вертикальных лучей нам нужно рассматривать только углы падения в диапазоне от 30° до 60°, которые падают на одно ребро гексагонального кристалла; именно они достигнут наблюдателя. Для указанного диапазона углов падения мы можем найти угол выходящего луча относительно вертикали — который, по сути, является углом, образуемым в глазу наблюдателя. Углы выходящих лучей были получены из уравнения: θ = sin⁻¹[n sin(π/3 - sin⁻¹(sin(π/3 - α)/n))] - α. Для большинства углов поворота среднее значение углов выходящих лучей для красного цвета колеблется около 22° и немного выше для синего.

А вы знали?

• Гало в 22° — один из самых распространенных типов гало, однако форма и ориентация ледяных кристаллов, ответственных за него, все еще остаются предметом дискуссий.
• Угол минимального отклонения для гало в 22° составляет в среднем 21,84°, при этом красный свет отклоняется на 21,54°, а синий — на 22,37°.
• Внутренний край гало в 22° красноватый, а внешний — синеватый из-за зависимости преломления от длины волны.
• Свет не преломляется под углами меньше 22°, поэтому небо внутри гало темнее.
• Корона — это другое явление, которое также создает кольцо вокруг Солнца или Луны, но оно вызвано каплями воды, а не ледяными кристаллами, и гораздо меньше и красочнее.