22° halo
En 22°-halo är ett atmosfäriskt optiskt fenomen som består av en halo med en skenbar radie på ungefär 22° runt solen eller månen . När den är synlig runt månen är den också känd som en månring , stormring eller vintergloria . Det bildas när solljus eller månsken bryts av miljontals sexkantiga iskristaller suspenderade i atmosfären. Dess radie är ungefär längden av en utsträckt hand på armlängds avstånd.
Bildning
Även om det är en av de vanligaste typerna av halo, är den exakta formen och orienteringen av iskristallerna som är ansvariga för 22°-gloria ämnet för debatt. Hexagonala, slumpmässigt orienterade kolumner läggs vanligtvis fram som den mest sannolika kandidaten, men denna förklaring ger problem, som det faktum att de aerodynamiska egenskaperna hos sådana kristaller leder till att de orienteras horisontellt snarare än slumpmässigt. Alternativa förklaringar inkluderar inblandning av kluster av kulformade ispelare.
När ljus passerar genom 60° spetsvinkeln på de hexagonala isprismorna, avböjes det två gånger, vilket resulterar i avvikelsevinklar som sträcker sig från 22° till 50°. Givet infallsvinkeln på det hexagonala isprismat och brytningsindexet inuti prismat , då kan avvikelsesvinkeln härledas från Snells lag :
![{\displaystyle \theta =i+\sin ^{-1}\left[n\sin \left({\frac {\pi }{3}}-\sin ^{-1}{\frac {\sin i}{n}}\right)\right]-{\frac {\pi }{3}}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/59b8afed886cf2c5976643580119618eb0b93fea)
För = 1,309 är vinkeln för minsta avvikelse nästan 22° (21,76°, när = 40,88°). Mer specifikt är vinkeln för minsta avvikelse 21,84° i genomsnitt ( = 1,31); 21,54° för rött ljus ( = 1,306) och 22,37° för blått ljus ( = 1,317). [ citat behövs ] Denna våglängdsberoende variation i brytning gör att den inre kanten av cirkeln blir rödaktig medan den yttre kanten är blåaktig.
Iskristallerna i molnen avviker alla ljuset på liknande sätt, men bara de från den specifika ringen vid 22 grader bidrar till effekten för en observatör på ett visst avstånd. Eftersom inget ljus bryts i vinklar som är mindre än 22°, är himlen mörkare inuti halon.
Ett annat sätt att intuitivt förstå bildandet av 22°-halon är att överväga följande logik:
- Alla strålar från solen/månen kommer in parallellt mot observatören.
- Vi kan överväga ett specifikt fall när källan är högst upp på himlen.
- Hexagonala vattenkristaller kan anta vilken orientering som helst. Men varje rotation över 30° skulle vara överflödig när man analyserar vinklarna som täcks av de framträdande strålarna.
- Detta betyder att för alla inkommande vertikala strålar behöver vi bara ta hänsyn till infallsvinklar i intervallet 30° till 60° som finns på ena kanten av den hexagonala kristallen - det är de som kommer att nå observatören.
- För ovanstående omfång av infallsvinklar kan vi hitta vinkeln för den utgående strålen i förhållande till vertikalen - vilket i själva verket är den vinkel som är spänd mot betraktarens öga.
- Utgående strålvinklar (i graferna till höger i figuren nedan) erhölls från ekvationen längst ner. För de flesta rotationsvinklarna svävar genomsnittet av utgående strålvinklar för rött runt 22° och det är något högre för blått.
Rotationsvinkel =
![{\displaystyle \theta =\sin ^{-1}\left[n\sin \left({\frac {\pi }{3}}-\sin ^{-1}{\frac {\sin \left(\pi /3-\alpha \right)}{n}}\right)\right]-\alpha .}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a44be7de45769d97afada0395766119e290fc06d)
Ett annat fenomen som resulterar i en ring runt solen eller månen – och därför ibland förväxlas med 22°-glorian – är koronan . Till skillnad från 22°-glorian produceras den dock av vattendroppar istället för iskristaller och den är mycket mindre och mer färgstark.
Väderförhållande
I folklore sägs månringar varna för annalkande stormar. Liksom andra isglorier uppstår 22°-glorior när himlen är täckt av tunna cirrus- eller cirrostratusmoln som ofta kommer några dagar före en stor stormfront. Men samma moln kan också förekomma utan någon tillhörande väderförändring, vilket gör en 22° gloria opålitlig som ett tecken på dåligt väder. [ citat behövs ]
