Halo's

De verzamelnaam halo's omvat een zeer uitgebreid scala aan lichtverschijnselen aan de hemel. Die worden gevormd door werking van lichtstralen in ijskristalletjes die gewoonlijk het hoofdbestanddeel zijn van Cirrus- en Cirrostratusbewolking. Ook onder de horizon worden halo's gevormd, maar die zijn alleen in de bergen of vanuit een vliegtuig te zien. De meeste van de tientallen bekende halovormen worden maar heel zelden gezien. Veel halovormen kunnen alleen bij bepaalde zonshoogten verschijnen, en tal van halovormen nemen een andere vorm aan bij veranderende zonshoogte. Halo's kunnen overal aan de hemel verschijnen. Het complex van haloverschijnselen is daarmee het omvangrijkste en meest dynamische onderdeel van het onderzoeksgebied optische verschijnselen. Er bestaat een navenant uitgebreide nomenclatuur voor al deze halovormen, maar die staat nog wel internationaal ter discussie.

Halovormen
Halo's worden zowel bij de zon als bij de maan gezien. Hierna zal verder alleen over ‘de zon’ worden gesproken, maar daarmee wordt evengoed de maan als lichtbron bedoeld. In de tekeningen a en b in de eerste afbeelding zijn een aantal in Nederland min of meer frequent voorkomende halovormen weergegeven. Zij zijn met letters aangegeven. Hieronder worden zij in het kort besproken. De lijn hh is geen halo, maar de verticaal door de zon en daarmee de algemene symmetrie-as van de halo's.
Bedenk dat het eerder regel dan uitzondering is dat er maar gedeelten of stukjes van een halo te zien zijn. Een compleet verschijnsel zoals in de tekening komt maar heel zelden voor.

Haloverschijnselen
Afbeelding 1 -- De meest voorkomende haloverschijnselen zijn hier schematisch weergegeven.

a
b
- a
- bb
- cc
- d
- e
- ff
- kk
- r
- ss
-tt
c
d

plaats aan de hemelkoepel. W is de plaats van de waarnemer;
projectietekening van dezelfde figuur in het platte vlak. De letters duiden de volgende halovormen aan:
kring van 22 graden ('kleine kring')
bijzonnen van 22 graden
bovenraakboog en benedenraakboog van 22 graden
circumzenitale boog
bovenzijdelingse raakboog van 46 graden
parhelische ring
benedenzijdelingse raakbogen van 46 graden
zoncave boog van Parry
onderste bogen van Lowitz
bijzonnen van 120 graden
foto van een uitgebreid haloverschijnsel, dat is te vergelijken met de halo in het model links;
voorbeeld van een zeer uitgebreid haloverschijnsel met bogen en bijzonnen overal aan de hemel (Finland, 10 maart 1920)


Kring van 22 graden (a) 'kleine kring'  (gemiddeld op circa 16 dagen per maand ergens in Nederland te zien)
Het meest bekende haloverschijnsel is de kring om de zon met een vaste straal van 22 hoekgraden. Meestal zijn maar gedeelten van deze halo te zien. De kring vertoont kleuren, waarbij de binnenrand oranjerood is en van daaruit naar buiten toe nog geel en soms flets blauwachtig is te zien, maar zuivere spectrale kleuren komen haast nooit voor.
Kring van 22 graden
Afbeelding 2
Onderste gedeelte van de kring van 22 graden.


Bijzonnen van 22 graden (bb) (gemiddeld op circa 18 dagen per maand)
Spectraalgekleurde lichtvlekken op zonshoogte links en rechts van de zon. Dikwijls is maar één bijzon te zien. In bijzondere gevallen kunnen bijzonnen verblindend helder zijn. De kleuren zijn meestal als beschreven bij de kring van 22 graden, maar kunnen soms vrij zuiver spectraal zijn. Bij de maan spreken we uiteraard van bijmanen.
Bijzonnen van 22 graden
Afbeelding 3
De bijzonnen van 22 graden, links en rechts van de zon. Ook is een zwakke kring van 22 graden te zien met de bovenraakboog.


Bovenraakboog en benedenraakboog van 22 graden (cc) (gemiddeld op circa 13 dagen per maand)
Spectraalgekleurde bogen die de kring van 22 graden in het bovenste en onderste punt raken. De benedenraakboog kan pas zichtbaar worden als de zon hoog genoeg staat. De vorm van deze bogen is afhankelijk van de zonshoogte. Als de zon hoog staat sluiten zij zich tesamen rond de kring en vormen dan de omhullende halo. Een volledig gesloten omhullende halo wordt enkele keren per jaar gemeld.
Raakbogen van 22 graden
Afbeelding 4
Links: U-vormige bovenraakboog van 22 graden bij lage zon
Rechts: de heldere bovenraakboog en benedenraakboog vormen bij hoge zonnestand de omhullende halo om de kring van 22 graden.


Circumzenitale boog (d) (gemiddeld op circa 7 dagen per maand)
Cirkelvormige haloboog van ongeveer 90 graden met het zenit als middelpunt. Hij verschijnt hoog aan de hemel bij wat lagere zonshoogten. Deze halo vertoont zuivere spectrale kleuren, als in de regenboog. Daarmee wordt hij ook wel eens verward ('omgekeerde regenboog'). Om deze halo te zien moet u bijna recht omhoog kijken. De boog kan sterk gekleurd en helder zijn, maar vaker is hij vrij lichtzwak.
Circumzenitale boog
Afbeelding 5
Boven in beeld de kleurrijke circumzenitale boog. Rechts splitst zich een wat zwakkere bovenzijdelingse raakboog van 46 graden van de circumzenitale boog af. De bovenzijdelingse raakboog raakt bij iedere zonshoogte aan de circumzenitale boog, dit in tegenstelling tot de kring van 46 graden. Onder is een vrij heldere bovenraakboog van 22 graden te zien.


Bovenzijdelingse raakboog van 46 graden (e) (gemiddeld op circa 2 dagen per maand)
Een ogenschijnlijk kringvormige halo rond de zon. Deze boog vertoont zuivere spectrale kleuren, waarvan het rood en het groen meestal het duidelijkst te zien zijn. De kans om deze halo te zien is vrij groot als een heldere circumzenitale boog (d) en bovenraakboog van 22 graden (c) aanwezig zijn. Hij is meestal maar zwak en raakt altijd aan de circumzenitale boog. Deze boog kan makkelijk worden aangezien voor de echte kring van 46 graden.


Kring van 46 graden (niet in de afbeelding) 'grote kring'  (gemiddeld op minder dan 1 dag per maand)
De reëele kring van 46 graden is maar heel zelden te zien. Bijna altijd worden maar kleine gedeelten van deze kring waargenomen. Deze komen qua uiterlijk sterk overeen met de bovenzijdelingse raakboog (e) en zijn daarvan vaak moeilijk te onderscheiden. Een zekere aanwijzing is het niet raken aan de circumzenitale boog.
Kring van 46 graden
Afbeelding 6
Een dubbele halo bijna recht in het zenit. De bovenste van de twee is de circumzenitale boog die hier bij de zonshoogte van 30 graden al bijna in het zenit verdwijnt. De onderste is een klein deel van de kring van 46 graden. Dat staat hier vast omdat deze zo duidelijk los staat van de circumzenitale boog. Rechts simulaties voor zonshoogten van 9 en van 30 graden van een halo waarin zowel de kring van 46 graden voorkomt als de bovenzijdelingse raakboog van 46 graden en de circumzenitale boog. Daarin is te zien dat de kring en de raakboog heel dicht bij elkaar liggen en de kring los staat van de circumzenitale boog.
Het rode vierkantje geeft de positie van de foto links aan (HaloSim, L. Cowley, www.atoptics.co.uk).


Parhelische ring (f)  'bijzonnenring' (gemiddeld op circa 2 dagen per maand)
Een halokring door de zon en met het zenit als middelpunt. De parhelische ring staat derhalve overal even hoog boven de horizon, op zonshoogte. Deze ring kan in zijn volle ontwikkeling de gehele hemelkoepel omspannen, maar dat wordt slechts zelden gezien. Hoe hoger de zon staat, hoe kleiner de ring wordt. De parhelische ring is ongekleurd.
Parhelische ring
Afbeelding 7
Door de zon, die linksonder achter de boom staat, loopt een groot deel van de parhelische ring naar rechtsboven. Op de parhelische ring is een zwakke bijzon van 22 graden te zien. Er is tevens een deel van de kring van 22 graden aanwezig, met een duidelijke bovenraakboog.


Zuil (niet in de afbeelding)  (gemiddeld op 8 dagen per maand)
Een vertikale lichtbundel door de zon, van zelden meer dan 10 graden hoogte. Deze halovorm wordt het meest gezien bij laagstaande zon, waarbij dan meestal alleen het zuilgedeelte boven de zon zichtbaar is. Een zuil boven en onder de zon kan evenwel tot bij zonshoogten van 35 graden voorkomen. De zuil komt in zoverre met de parhelische ring overeen dat hij ook door de zon gaat, en geen spectrale kleuren vertoont. Hij neemt wel de kleur aan van de lage zon, en kan dus geel, oranje of rood zijn. Soms werd een zuil in hoge bewolking nog tot bijna een uur na zonsondergang gezien.
Zuil
Afbeelding 8
Drie verschillende verschijningsvormen van de zuil. In de middelste opname kleurt de zuil oranjerood, de kleur van de ondergaande zon. Op de rechter opname is de zonshoogte al meer dan 20 graden.


Benedenzijdelingse raakboog van 46 graden (kk) (gemiddeld op minder dan 1 dag per maand)
Meest zwakke, regenboogkleurige boog onder de zon. Bij lagere zonshoogten zijn alleen twee gedeelten ervan links- en rechtsonder de zon te zien, als afzonderlijke bogen laag boven de horizon. Die zijn dan lang niet altijd beide te zien. Bij hoge zonnestanden kan de boog onder de zon doorlopen. Deze zeldzame halovorm kan zich vertonen wanneer de boven- en benedenraakboog van 22 graden uitzonderlijk helder zijn.


Zoncave boog van Parry (r)  (gemiddeld op minder dan 1 dag per maand)
Een gekleurde smalle boog die alleen bij bepaalde zonshoogte-intervallen op geringe afstand boven de bovenraakboog van 22 graden kan verschijnen. De meeste waarnemingen worden gemeld bij zonshoogten tussen 25 en 35 graden. Bij zeer lage zon kan een variant van deze boog verschijnen, de zonvexe boog van Parry. Die neemt een V-vorm aan die iets hoger staat dan de dan eveneens V-vormige bovenraakboog.
Boog van Parry
Afbeelding 9
Sterk ontwikkelde bovenraakboog van 22 graden met vlak daarboven een tweede boogje, de zoncave boog van Parry. In de opname is ook de kring van 22 graden te zien met uiterst rechts een bijzon.


Bogen van Lowitz (ss)  (gemiddeld op 1 dag per maand)
Drie varianten korte schuine bogen door de bijzonnen, die in hun volledige ontwikkeling de kring van 22 graden op verschillende punten raken. In de tekening zijn bij ss alleen het paar onderste bogen van Lowitz weergegeven, die de kring raken in punten onder de bijzonnen. Vorm en positie van deze bogen zijn variabel voor verschillende zonshoogten.
Bijzon met bogen van Lowitz
Afbeelding 10
Linker bijzon van 22 graden met twee typen bogen van Lowitz. Een boogje loopt schuin door de bijzon naar beneden in ongeveer de klokrichting 11 uur - 5 uur. Een tweede boogje, net boven de bijzon, loopt in de klokrichting 7 uur - 1 uur.


Bijzonnen van 120 graden (tt)  (gemiddeld op 2 dagen per maand)
Bijzonnen op azimuthale afstand van 120 graden van de zon, en op gelijke hoogte. Zij liggen dus op de parhelische ring. Vaak is maar één bijzon van 120 graden te zien. Deze bijzonnen zijn ongekleurd, maar kunnen soms een blauwachtige gloed vertonen met een heel vaag roodbruinige rand.
Bijzon van 120 graden
Afbeelding 11
Gedeelte van de parhelische ring met een bijzon van 120 graden. Gedeelte van de parhelische ring met een bijzon van 120 graden.


Wanneer zijn halo's te verwachten?
Haloverschijnselen kun je het hele jaar door zien. Vanwege hun oorsprong in ijskristalletjes zijn haloverschijnselen vooral te verwachten in wolken in de hogere niveaus. Cirrus en Cirrostratus zijn de wolkentypen die de meeste halo's te zien geven, waarbij de uitgebreidste verschijnselen te verwachten zijn in uitgestrekte velden Cirrostratus. Let wel: het komt ook wel eens voor dat in dit soort wolken helemaal geen halo te zien is! Ook kunnen halo's worden gezien in de tot cirrus-achtige 'aambeelden' verijsde toppen van buienwolken (Cumulonimbus).

Bij vorstige condities in de winter verschijnen halo's soms in je directe omgeving. Nu en dan worden delen van de kring van 22 graden gezien in rijpkristalletjes op gras of een sneeuwlaag, kort na zonsopkomst. De kring tekent zich dan af in de vorm van ontelbare kleine fonkelende lichtpuntjes op de grond.
Halo op berijpte sneeuwlaag
Afbeelding 12
Op de berijpte sneeuwlaag op de sloot tekent zich een stukje van de kring van 22 graden af. Te zien is hoe het verschijnsel bestaat uit losse oplichtende puntjes.


Als het vriest tijdens mist kunnen opeens halo's verschijnen zodra de mist begint 'uit te sneeuwen'. Terwijl het zicht iets verbetert raakt de lucht dan gevuld met minuscule motsneeuwkorreltjes die je als zachte prikkeltjes in het gezicht kunt voelen. Die korreltjes zijn ijskristallen, en indien lichtbronnen aanwezig zijn doen die halo's ontstaan. Dat kan een doorbrekende zon of maan zijn, maar ook kunstmatige lichtbronnen als koplampen en straatlantarens. De kristalletjes gaan schitteren in bepaalde patronen waarin de halo's zijn te herkennen. Nabije lichtbronnen leveren afwijkende vormen van de bekende halo's op omdat hun lichtstralen niet evenwijdig zijn.
Halo's in ijsmist
Afbeelding 13
Halo's in fijne ijskristalletjes tijdens uitsneeuwende mist bij een temperatuur van min 7 graden. Links een zuil met een bovenraakboog bij een felle lamp op een spoorwegterrein, rechts de omhullende halo om de boven de mist zichtbare maan, en zuilen boven alle aardse lichtbronnen.


Andere afmetingen
De hier besproken haloverschijnselen ontstaan alle in ijskristallen met brekende hoeken van 60 en 90 graden. Deze brekingshoeken zijn verantwoordelijk voor de reguliere basisafmetingen van de halo's, namelijk 22 graden en 46 graden. IJskristallen kunnen in zeldzame gevallen evenwel ook andere brekingshoeken hebben. Die genereren een bijzondere groep haloverschijnselen van andere afmetingen. Wij noemen hier de kringen van 9, 18, 20½, 23, 24½ en 35 graden, die elk hun complex van raakbogen en bijzonnen hebben. Ook zijn elliptische halo's mogelijk.


Auteur: Peter Paul Hattinga Verschure

Zie ook:
Halo's, ontstaan.
Kring om de zon of de maan.
Atmospheric Optics.
Wikipedia Atmospheric optics.
Atmospheric phenomena.
Diverse foto's van optische effecten.
Richtlijnen


12-05-2015 | Achtergrond_A_Z | 1505
© 2022 Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie