22° гало (малое гало, малый круг)

Обучение - Современная наука

Теория самого распространенного, самого часто наблюдаемого - малого гало.

Итак, как вам уже известно, гало возникает при прохождении лучей света (от солнца, луны, планет, фонарей и т.д.) через криталлики льда, из которых состоят некоторые облака.

Но почему это так происходит? Белый солнечный свет (или даже свет от лампы) состоит из множества цветов (тут можно вспомнить радугу). А каждый цвет по разному преломляется в кристалле, поскольку, для каждого цвета (и соответствующей ему длины волны) показатель преломления разный. Научное название этого явления дисперсия. В школьных учебниках физики есть картинка, где Ньютон разделил луч света на радугу - это то же самое явление.

На картинке показано, как свет проходит через шестиграный кристал и это не просто так :) Все видели снежинки? Какой они формы? Правильно, шестиугольные. конечно иногда бывают 5 или 7 угольные, но редко. Все дело в том, что монокристаллы льда вырастают при замерзании в виде шестиугольников, длинной  или плоской формы.

Когда луч света проходит через кристалл так, как показано на верхнем рисунке, он отклоняется от своего первоначального направления примерно на 22 градуса. Точнее красный луч отклоняется на 22, а оранжевый, желтый, зеленый и синий немного дальше. Вычислить это отклонение может любой школьник, который знает закон Снелиуса (закон преломления, который говорит как связаны углы падения и углы преломления). Стоит правда уточнить, что 22 градуса получается в простейшем случае: можно крутить кристаллик, заставлять луч света отражаться внутри, но проще всего считать отклонение так как показано ниже: альфа - угол падения, бета - угол преломления, дельта - угол, на который повернул луч после проходжения кристалла. Мы использовали треугольную призму, поскольку для хода луча в этом случае это не важно, зато проще считать.

Переходим от одного кристаллика к облаку. Как получается круг на небе? Ведь немогут же все кристаллы, которые есть в облаках, зависнуть и висеть в строго определенном положении!

В облаках находится очень много мелких кристалликов, намного меньших по размеру чем снежинки, около 0.1 мм (см. фото). Кристаллики плавают, крутятся, вертятся. И в каждую секунду некоторая часть из них будет расположенна именно так, как нужно для отклонения луча на 22 градуса. Намного больше кристаллов расположены в этот момент так, что отклоняют свет на больший угол. Но на угол 22 градуса может отклонится только красный цвет, а на другой, больший угол отклоняются все цвета сразу и опять образуют белый свет.

Получается, что на растоянии больше 22 градусов от солнца глаз видит больше лучей и вся эта область кажется более яркой (смотрите на рисунке ниже). Поэтому хорошо видны только красный и оранжевый цвета, а остальные как бы размыты дымкой, почти незаметны.

На этой же схеме показано, как образуется круг. Лучи света идут от солнца параллельно, встречают на своем пути кристаллики и отклоняются. Конечно, они отклоняются сразу во все стороны, а на рисунке показаны только те, которые дошли до глаза наблюдателя.

Малое гало, 22 градусное гало, малый круг, часто просто гало, 22° halo, 22°-ring, kleiner ring, 22° rengas, аlone a 22°, 22° haloer — все это названия одного и того же явления.

Вот так образуется самое частое гало.