Halo: Ledeni prsten oko Sunca

Piše: Marko Posavec

Halo je velik svijetao prsten oko Sunca ili Mjeseca. Nastaje lomom svjetlosti na kristalićima leda u atmosferi. U užem smislu odnosi se na prsten polumjera 22 stupnja. U širem smislu obuhvaća čitav niz srodnih pojava: druge prstenove i kružnice, lukove, lažna sunca i svjetlosne stupove.

Naziv na engleskom: halo

Halo polumjera 22 stupnja
Halo polumjera 22 stupnja. Snimio Marko Posavec, Koprivnica, 2. travnja 2015.

Halo je tanak, ali velik prsten oko Sunca ili Mjeseca, crvenkast na unutarnjem rubu. Iste je veličine gdje god da se nalazi na nebu. Nekad potraje cijeli dan ili noć, a nekad svega nekoliko minuta. Šira javnost primjećuje samo najsjajnije primjerke, no halo je prilično česta pojava. Obično se može vidjeti barem nekoliko puta mjesečno, u bilo koje doba godine, što ga čini učestalijim od duge.

Prsten nije jedini oblik haloa. Na sličan način nastaju i lažna sunca, razni lukovi poput tangentnih, cirkumzenitni i cirkumhorizontski luk, parhelijska kružnica, svjetlosni stupovi i još štošta. Sve te pojave svrstavaju se u obitelj haloa. No, kad kažemo halo, prvenstveno mislimo na njegovu osnovnu pojavu: prsten oko Sunca ili Mjeseca polumjera 22 stupnja.

Hrvatski naziv za halo polumjera 22 stupnja je “mali halo”, da se razlikuje od “velikog” čiji je polumjer 46°. To baš i nije logično. Taj “veliki halo” polumjera 46° izuzetno je rijedak. Ljudi ga redovito brkaju s puno češćim supralateralnim lukom. Ovaj od 22°, s druge strane, vrlo se često vidi. Stoga ćemo na ovim stranicama pod halo smatrati halo polumjera 22°.

Oprez! Ne gledajte u Sunce golim okom ni kroz objektiv fotoaparata. Možete trajno oštetiti vid (i/ili fotoaparat). Koristite funkciju live view i gledajte u sliku na ekranu fotoaparata. Ili, još bolje, zaklonite si Sunce nekom preprekom.

Halo oko Mjeseca
Halo se bez problema vidi i noću, oko Mjeseca. Ovdje jasno vidimo kako ga uzrokuju oblaci (cirostratus fibratus) – gdje nema oblaka, nema ni haloa. Sjajna točka unutar njega je Jupiter. Snimio Marko Posavec, Lanzarote (Kanarski otoci), 17. 1. 2024.

Kako nastaje halo

Optičke pojave iz obitelji haloa nastaju prolaskom svjetlosti kroz milijune sićušnih ledenih kristalića u atmosferi. Zrake svjetlosti lome se pri ulasku u kristal te još jednom pri izlasku. Ponekad se odbiju na nekoj od stranica kristala. Pritom kristali moraju biti točno određenih oblika i orijentacije u zraku. Sve to skupa određuje kakav će se optički učinak vidjeti.

Oblici kristala

Atmosfera je puna svega i svačega, između ostaloga i vode. U gornjoj troposferi, na visinama od 5 do 10 kilometara, voda je u obliku sitnih kristalića leda. Ti kristali tvore oblake iz roda cirusa i cirostratusa. Zbog molekularnih svojstava vodenog leda, najčešće imaju oblik šesterostrane prizme. Mogu biti šire baze, kraćih stranica (pločice) ili manje baze, duljih stranica (stupići). Nešto rjeđe, umjesto ravnih baza mogu imati šesterostrane piramide.

U jako hladnim uvjetima takvi kristali mogu nastati i blizu tla. Tada ih zovemo ledenim iglicama (eng. diamond dust). Kod nas je to vrlo rijetko. Neki od haloa ponekad se mogu vidjeti na zaleđenim površinama.

Kristali mogu imati različite relativne veličine stranica, čak i nepravilne šesterokutne baze. Ključno je to što su im kutevi između stranica te između stranica i baza uvijek isti. Bez toga ne bi bilo haloa.

  • Naizmjenične stranice prizme – dakle ne susjedne nego svaka druga – uvijek su pod međusobnim kutem od 60°
  • Baze su uvijek pod kutem od 90° u odnosu na stranice

Orijentacija kristala

Oblik kristala nije dovoljan. Da bismo vidjeli haloe, oni svi moraju biti na određeni način orijentirani u zraku. To i nije tako teško postići kako zvuči. Budući da su sličnih oblika, slično se i orijentiraju s obzirom na vjetar i otpor zraka dok lebde ili lagano sipe prema dolje.

Iznimka su kružni haloi polumjera 22° i 46°, gdje su kristali barem donekle nasumično orijentirani.

Boje

Ne lome se sve valne duljine svjetlosti jednako. Crvena, dulja, lomi se slabije od plave, kraće. Prilikom prolaska kroz kristal boje se razdvajaju jer se lome pod malo različitim kutevima. To je rasap ili disperzija svjetlosti.

Halo stoga ima unutarnji crveni i vanjski plavičasti rub. Boje su mu nekad slabije, nekad jače. Općenito, halo ima slabije boje od duge. Crvena se još donekle vidi na unutarnjem rubu, makar kao smećkasta, ali ostale su vrlo blijede. S druge strane, cirkumzenitni i cirkumhorizontski luk imaju živopisne, odlično definirane boje – jasnije od duginih.

Halo polumjera 22°

Ovaj najpoznatiji i najčešći halo nastaje lomom svjetlosti na dvjema stranicama kristala u obliku stupića. Svjetlost ulazi u kristal, pritom se lomi i izlazi s druge strane. Tamo se ponovno lomi, napušta kristal i završava u oku promatrača.

U slučaju haloa polumjera 22°, kristali koji ga formiraju nisu pravilno orijentirani. Nisu baš skroz nasumično porazbacani po nebu nego su “nagnuti” od položaja u kojem bi inače bili u aerodinamičkoj ravnoteži. Važno je da im je duga os okomita na smjer dolazne zrake svjetlosti, pri čemu ne mora biti paralelna s tlom.

Prikaz loma svjetlosti kojim nastaje halo polumjera 22 stupnja
Ilustracija loma svjetlosti kojim nastaje halo polumjera 22 stupnja. Svjetlost ulazi u kristal s lijeve strane. Lomi se pri ulasku i još jednom pri izlasku. Pritom se rasipa na boje, budući da se crvena svjetlost lomi slabije od plave. Tako halo dobiva unutarnji crveni i plavi vanjski rub. Plavi se često ne vidi.

Minimalni otklon zrake je 21,7° za crvenu svjetlost – što daje kutnu udaljenost haloa od Sunca. Zrake ne mogu izaći pod manjim kutem i stoga je nebo unutar haloa tamnije. Na sličan način nastaje Aleksandrova tamna vrpca između glavne i sporedne duge. Najviše svjetlosti iz kristala izlazi pod kutevima blizu 22° i zato je halo tamo najsjajniji. Nešto svjetlosti još ima u širim kutevima, do 50°, pa halo nema oštru vanjsku granicu već suptilno blijedi prema van. Stoga je tehnički govoreći više kao disk s rupom u sredini nego prsten.

Ovo će vam biti jasnije kad pogledate interaktivni primjer na Atmospheric Optics.

Halo je rezultat loma svjetlosti na milijunima takvih kristala visoko u zraku. Kao i dugu, svaki promatrač vidi svoj vlastiti halo. Od silnog broja kristala u zraku, samo oni koji leže pod točno određenim kutem proizvest će pojavu haloa. Drugi će promatraču ostati nevidljivi, ali će možda prikazati halo nekome drugome u blizini.

Kako nastaje 22° halo
Kako nastaje 22-stupanjski halo. Strelice prikazuju dolaznu svjetlost Sunca ili Mjeseca. Halo stvaraju samo one zrake koje stižu pod točno određenim kutem – a najviše ih je oko 22°, stoga je to polumjer haloa. Crvene stižu na unutarnjem rubu, plave na vanjskom. Autor: Dave3457 – Own work, Public Domain / Wikimedia Commons.

Halo kao predznak promjene vremena

U pučkoj meteorologiji halo se smatrao najavom skorašnjeg pogoršanja vremena. To ponekad može biti točno, ali nikako nije pravilo. Cirusi i cirostratusi uistinu mogu biti prethodnica debljih oblaka, odnosno fronte koja je na putu. Ako vidimo halo, a Sunce zađe u sloj oblaka daleko na zapadu, vjerojatno se sprema kiša. Isto tako, ako oblaci tijekom dana postaju sve deblji i halo nestane, također je moguće loše vrijeme. Uz navedeno, jugozapadni vjetar također može biti nagovještaj pogoršanja.

No, halo se često vidi za lijepa i stabilna vremena, bez nadolazeće kiše. Visoki oblaci ne nalaze se samo na rubovima fronti, mogu ploviti nebom i u mirnoj atmosferi. Halo sam po sebi ne znači nužno da slijedi promjena vremena. Međutim, u kombinaciji s drugim znakovima spomenutima u prethodnom odlomku, osobama koje obraćaju pozornost na vrijeme i svijet koji ih okružuje može najaviti da bi bilo dobro ponijeti kišobran.

Što nije halo

Duga – neki oblici haloa, pogotovo lukovi, ponekad se u neupućenim krugovima nazivaju dugama. Vatrenim dugama, obrnutim dugama, kakvim već. Halo i duga vrlo su različite pojave. Nikako nije ispravno nazvati halo dugom ni dugu halom.

Vijenac – također prsten(ovi) oko Sunca ili Mjeseca, ali puno manji i ponavljajući. Halo je (najčešće) jedan, tanak prsten. I prilično je velik.

Aureola – zapravo unutarnji dio vijenca. Svijetliji krug oko Sunca ili Mjeseca te sjajnijih planeta. Nije halo, nastaje ogibom svjetlosti.


Poveznice

Atmospheric Optics: Ice Halos – detaljno, ali sažeto i pregledno iz pera neospornog stručnjaka za optičke pojave u atmosferi, Lesa Cowleyja.

Light scattering by airborne ice crystals – An inventory of atmospheric halos – noviji znanstveni rad (iz studenog 2022.) u kojem je predstavljeno što do sada znamo o haloima i što još ne znamo. Članak navodi 119 poznatih vrsta haloa.

The Halo Vault – blog s aktualnim istraživanjima i pregledom iznimnih pojava haloa.