halot

Halonäytelmän jääkiteet mikroskoopissa – suomalaisharrastajat tekivät myös 3D-kuvan

Ke, 12/30/2015 - 13:03 By Jari Mäkinen
Laattamaisia jääkiteitä

Taivaan tarkkailijalle halot ovat tuttu näky: taivaalla on varsin usein erilaisia renkaita, kaaria ja kirkastumia. Etenkin kylminä päivinä etenkin ohuen pilvikerroksen seassa näkyy näitä ilmakehän optisia ilmiöitä, jotka syntyvät kun valo taittuu tai heijastuu ilmassa leijuvista jääkiteistä. Tilastojen mukaan haloja näkyy Suomessa yli satana päivänä vuodessa.

Tyypillisesti haloja näkyy Auringon tai Kuun ympärillä, mutta toisinaan haloja voi olla laajemmallakin alueella – jopa toisella puolella taivasta. 

Samoin haloja voi syntyä keinovaloissa.

Kokeneet haloharrastajat Jarmo Moilanen ja Marko Riikonen ovat kuvanneet erityisen kiinnostavan keinovalosta syntyneen halonäytelmän joulukuun 13. päivänä Rovaniemellä Kemijoen rannassa. 

"Meillä on varta vasten halohavaintoihin tehty auton 12V akulla toimiva valoheitin, jonka valo on vielä muokattu mahdollisimman kapeaksi keilaksi", kertoo Moilanen. 

"Poltin on 6000 K värilämpötilan 75 W HID -autolamppu, joka vastaa valoteholtaan noin 180 W halogeenia. Tällä saavutetaan se, että halot muistuttavat enemmän Auringolla nähtäviä haloja. Katuvaloilla syntyvät divergentin valon halot ovat niin paljon hankalampia mallintaa. Voimme siis sytyttää valon siellä missä on hyvä jääkidepilvi. Tällaisia lamppuja on käytetty halokuvaukseen jo vuosia hyvällä menestyksellä."

Tässä  alla olevassa kuvassa (alkuperäinen on Ursan Taivaanvahdissa) on näkyvissä neljä eri halomuotoa: 22° rengas, auringonpilari, sivuaurinko ja ala-aurinko, joskin tässä tietysti Auringon sijaan ilmiön aiheutti keinovalo. 

Tiheässä jääkidepilvessä syntyneen ilmiön kuvaamisen lisäksi Moilanen ja Riikonen ottivat kiteistä näytteitä ja tutkivat niitä mikroskoopilla. Se, että kiteet paljastuivat laattamaisiksi jääkiteiksi, ei ollut yllätys, mutta mikroskooppikuvat sinällään osoittautuivat upeiksi.

Otsikkokuvassa ja yllä olevassa toisessa kuvassa laattakiteet ovat litteitä jääkiteitä, jotka ovat kuusikulmaisen särmiön muotoisia. Niitä voi pitää lumihiutaleiden erikoistapauksina, sillä lumikiteissäkin on kuusi sakaraa ja niiden muoto riippuu lämpötilasta ja kosteudesta sekä niiden syntypaikassa että matkalla maan pinnalle. Kiteistä voi tulla olosuhteista riippuen kuusikulmaisia levyjä, pilareita, neulasia tai haaroittuvia tähtiä.

Laatta- ja piralikiteetYleensä levymäisiä kiteitä syntyy hyvin lähellä nollaa, kun taas hieman viileämmässä (-3°C – -12°C) pilareita, sitten taas levyjä ja kylmemmässä kuin −22°C  jälleen pilareita.

Mitä vähemmän ilmassa on kosteutta, sitä yksinkertaisempia kiteistä yleensä tulee. Monihaaraiset, tähtimäiset kuviot vaativat suuren kosteuden, ja siksi komeimmat lumipyryt saadaan silloin, kun ilman kosteus on suuri, ja upeimmat halonäytelmät nähdään taivaalla taas ilman ollessa varsin kuiva.

Lisäksi on olemassa pyramidikiteitä ja prismaattisia kiteitä, mutta nämä molemmat ovat harvinaisempia kuin laatta- ja pylväskiteet.

Eri kiteet saavat aikaan eri halomuotoja. Myös kiteiden leijailusuunta vaikuttaa siihen, mikä halo syntyy. Kaikkiaan erilaisia kombinaatioita tiedetään yli 50. Osa niistä, kuten 22° ja 46° sivuauringot, 22° ja 46° renkaat sekä pilarit ovat yleisiä, mutta muutamia haloja on nähty vain muutaman kerran.

Kulmaetäisyydet 22° ja 46° esiintyvät usein haloissa siksi, että valo taittuu jääkiteessä tyypillisesti 22° ja 46° astetta. Siksi ilmiöt näkyvät näiden kulmamittojen päässä valonlähteestä. Pienempi 22° on huomattavasti yleisempi ja aina kirkkaampi kuin 46° asteen taittuma.

Eräs omituisimmista haloista on Moilasen vuonna 1995 Oulunsalossa havaitsema kaari, joka tunnetaan nyt Moilasen kaarena. Se on himmeä V:n muotoinen kaari Auringon yläpuolella 22° renkaan sisäpuolella, ja se havaitaan yleensä vain lumitykkien jääsumussa. Sen aiheuttavaa kidettä ei tunneta.

Haloja voidaan tutkia myös simuloimalla, eli antamalla tietokoneen laskea erilaisia valon kulkireittejä kidepilvien läpi. Tärkeää näissäkin simulaatioissa on kiteiden muodon tunteminen; siksi kiteitä on hyvä tutkia.

Alla on vielä Moilasen ja Riikosen tekemiä kauniita 3D-kuvia Rovaniemen keinovalohalon aiheuttaneesta kidepilvestä otetusta näytteestä.

Kiteitä kolmiulotteisina

Kyseessä on ns. anaglyfikuvat kidenäytteestä, eli niiden kolmiulotteisena näkeminen vaatii puna-sinilasit (puna-syaanilasi).

Hyvä lukupaketti haloista on Ursan Ilmakehän optisten ilmiöiden sivuilla.

(Juttua on päivitetty 30.12. klo 19:42 halohavaintoon käytetyn lampun kuvauksella.)

Harvinaisia valoilmiöitä näkyi pääkaupunkiseudun taivaalla

La, 07/25/2015 - 17:10 By Jari Mäkinen

Tänään iltapäivällä näkyi ainakin pääkaupunkiseudun taivaalla harvinaisen hienoja pyramidihaloja, eli omalaatuisilta ympyräsateenkaarilta näyttäviä ilmiöitä, joilla ei kuitenkaan ole sateenkaarten kanssa juurikaan mitään tekemistä.

Omituinen nimi tulee siitä, että nämä rinkulat johtuvat siitä, että Auringon valo taipuu ilmassa olevissa hieman pyramidin muotoisissa pienissä jääkiteissä. Kiteitä on erilaisia ja riippuen niistä sekä niiden liiketilasta saadaan aikaan erilaisia kaaria ja ympyröitä. Yleistäen valolla voi olla kuusi erilaista reittiä jääkiteen läpi ja kiteen liiketila synnyttää sitten joko renkaita, sivuavia haloja tai ns. parhelioita, eli Auringon sivuilla näkyviä "valoilmiöitä"..

Suurin osa yleisimmistä haloista syntyy laattakiteistä, jolloin tuloksena on normaalisti "tavallisia" ympyröitä Auringon tai kuun ympärillä. Nyt sen sijaan taivaalla näkyy (kuten Samuli Vuorisen ottamassa otsikkokuvassa) erikoisempia ilmiöitä, epätavallisempia renkaita sekä hieman soikeita haloja. Näitä kaikkia ei edes tunneta vielä hyvin, ja siksi kannattaa katsella taivaalle sekä ottaa kuvia, sillä hyvällä onnella sieltä saattaa löytyä kokonaan uusi halomuoto. 

Suomalaiset ovatkin saaneet kuvattua koko joukon omituisia pyramidikiteiden aikaan saamia haloja. Niistä, sekä pyramidikiteistä ja niiden aiheuttamista haloista laajemmin voi lukea tarkemmin mm. Ursan oppaasta. Kuvia tullee pian myös Ursan Taivaanvahtiin.

Kaikki pyramidikiteiden halot luokitellaan joka tapauksessa harvinaisiin haloihin – eli taivaalla oli (ja jossain saattaa olla edellään meneillään) varsin harvinainen näytelmä!

Kuva: Samuli Vuorinen

Päivitys klo 20:15
Tilanne on ainakin pääkaupunkiseudulla ohi, joten jutun "näkyy juuri nyt" -henkeä on muutettu yleisemmäksi.

Tagit

Melkoinen halopäivä

Ke, 05/14/2014 - 23:53 By Markus Hotakainen

Puolimatkassa toukokuuta taivasta koristi halonäytelmä, joka oli paitsi poikkeuksellisen kirkas myös poikkeuksellisen laaja-alainen ja pitkäaikainen. Jokseenkin kautta maan ja käytännössä koko päivän tähti- ja ilmakehäharrastajat mutta myös tavalliset kadunmiehet ja -naiset saivat ihmetellä taivaalla loistavia renkaita ja kaaria.

Korkealla ilmakehässä oli runsain mitoin jääkiteitä, joissa taittunut ja heijastunut auringonvalo sai aikaan halomuotoja, niin kaikkein yleisimpiä, mutta myös varsin harvinaisia. Halojen kirkkaus ja runsaslukuisuus vaihteli paikasta ja samalla paikallakin kellonajasta toiseen.

Tyypillisesti näkyvissä oli 22 asteen rengas ja sitä sivuavat kaaret, jotka parhaimmaillaan muodostivat soikion renkaan ympärille. Molempien synty selittyy kuusikulmaisilla, lyijykynänpätkää muistuttavilla jääkiteillä, joiden läpi kulkevat valonsäteet taittuvat kahteen kertaan.

22 asteen rengas pysyy samanlaisena Auringon korkeuden muuttuessa, mutta sivuavien kaarien ulkomuoto riippuu voimakkaasti Auringon korkeudesta. Aamulla ja illalla ylläsivuava kaari muodostaa jyrkän v:n, aamu- ja iltapäivällä loivat "lokinsiivet", ja keskipäivällä Auringon ollessa korkeimmillaan sivuavat kaaret näkyvät 22 asteen rengasta loivasti ylä- ja alapuolelta viistävänä soikiona.

Auringon molemmin puolin näkyivät sivuauringot, jotka syntyvät niin ikään kuusikulmaisissa, mutta laattamaisissa kiteissä, jotka leijailevat ilmassa vaaka-asennossa. Sivuaurinkojen etäisyys 22 asteen renkaasta muuttuu korkeuden mukaan. Auringon ollessa matalalla ne ovat kiinni 22 renkaassa, mutta korkeuden kasvaessa ne etääntyvät siitä yhä kauemmas.

Valon taittuessa jääkiteissä se myös hajoaa väreiksi samaan tapaan kuin prismassa tai sadepisaroissa, jolloin tuloksena on sateenkaari. 22 asteen renkaassa, sivuavissa kaarissa ja sivuauringoissa voi siksi nähdä sateenkaaren värit.

 
 
Näytelmän aikana nähtiin myös erikoisen kirkas horisonttirengas, joka kiersi suuren osan päivästä koko taivaan. Rengas syntyy auringonvalon ainoastaan heijastuessa kuusikulmaisista laattajääkiteistä, joten se on aina valkoinen. Koska horisonttirengas kiertää taivaan samalla korkeudella kuin Aurinko kulloinkin on, sen koko muuttuu. Kun Aurinko on korkealla, rengas on pienempi kuin Auringon ollessa matalalla.

Laattamaisissa jääkiteissä syntyvät myös horisonttirenkaalla toisinaan – kuten tällä kertaa – näkyvät 120 asteen sivuauringot. Niiden etäisyys Auringosta on horisonttirengasta pitkin mitattuna ja kulmamitoissa 120 astetta. Aurinko ja 120 asteen sivuauringot muodostavat taivaalle suuren tasasivuisen kolmion.

 

 

Monin paikoin taivaalla näkyi halomuotoja paljon enemmänkin. Niiden esiintymiseen vaikutti jääkidepilvien tiheys, erilaisten jääkiteiden runsaus ja asennot, sekä tietysti alempana olevat mahdolliset keski- ja alapilvet, jotka iltapäivästä alkoivat peittää taivasta ainakin eteläisessä Suomessa.

Usein laajat jääkidepilvet kulkevat saderintamien edellä, mihin pohjautuu vanhan kansan oikeaan osunut uskomus, että Kuuta ympäröivä iso rengas enteilee sadetta. Tällä kertaa jääkiteet kulkivat saderintaman jälkipuolella ja levittäytyivät kattamaan koko Suomen.

Taivaallisia koruja

Ke, 04/03/2013 - 14:12 By Toimitus
Haloja

Huhtikuu on oivallista aikaa tarkkailla paitsi kevään etenemistä myös taivaalla kimmeltäviä haloja. Päivätaivaan ilmiöistä halot ovat ehkä kaikkein näyttävimpiä – ainakin upeimmillaan. Auringon valon heijastuessa ja taittuessa jääkiteissä syntyy erilaisia renkaita, kaaria ja valoläikkiä, jotka voivat olla toisinaan huomiotaherättävän kirkkaita. Yleisin halomuoto on 22 asteen rengas. Nimensä rengas on saanut siitä, että se ympäröi Aurinkoa 22 asteen etäisyydellä (suoraksi ojennetun käsivarren etäisyydellä vaaksa on hieman alle 20 astetta). Rengas syntyy kuusikulmaisissa, lyijykynänpätkää muistuttavissa jääkiteissä, joiden läpi kulkevien valonsäteiden suunta muuttuu juuri tuon 22 asteen verran. Samalla kun valo taittuu, se hajoaa väreiksi samaan tapaan kuin prismassa tai sateenkaaren syntyessä vesipisaroissa. Siten halorenkaassa voi nähdä sateenkaaren värit, mutta päinvastaisessa järjestyksessä: sisäreunalla punaista ja ulkoreunalla sinistä, joka kuitenkin näkyy yleensä vain kaikkein kirkkaimmissa haloissa. Halon voi nähdä myös Kuun ympärillä, mutta silloin se on himmeämpi – koska Kuu on himmeämpi kuin Aurinko – ja yleensä väritön tai pikemminkin valkea.

22 asteen renkaan tai sen palasen voi nähdä jopa parisataa kertaa vuodessa. Seuraavaksi yleisimpiä ovat sivuauringot eli auringonsapet ja auringonpilarit. Sivuauringot näkyvät Auringon oikealla tai vasemmalla puolella (tai molemmin puolin) 22 asteen renkaan kohdalla tai hieman sen ulkopuolella. Koska myös sivuauringot syntyvät valon taittuessa jääkiteissä, niissä näkyy värejä 22 asteen renkaan tapaan. Auringonpilari sen sijaan syntyy auringonvalon heijastuessa laattamaisista jääkiteistä, joten se on väritön – paitsi auringonnousun tai -laskun tienoilla, jolloin pilari on punertava kuten lähellä horisonttia oleva Aurinkokin. Kenties kaikkein upein halomuoto on zeniitinympäristönkaari, jota sanotaan myös halojen kuningattareksi. Se kaartuu nimensä mukaisesti taivaan lakipisteen lähistöllä suoraan katsojan pään yläpuolella. Se näyttää komeimmillaan kuin väärään paikkaan eksyneeltä sateenkaarelta, mutta jää silti helposti huomaamatta, ellei muita haloja katsellessaan äkkää vilkaista ylöspäin.

Näiden kirkkaiden halomuotojen lisäksi on kymmeniä muita erikokoisia renkaita, eripituisia kaaria ja eri puolilla taivasta näkyviä läikkiä, jotka ovat himmeämpiä ja harvinaisempia, ja siten myös vaikeammin havaittavia. Usein erilaisia haloja näkyy yhtä aikaa useita: komeassa halonäytelmässä voi taivasta koristaa pitkälti toistakymmentä halomuotoa, osa jopa vastakkaisella puolella taivasta kuin Aurinko. Jos näkee kirkkaan 22 asteen renkaan, kannattaa katsella ympäri taivasta: tarjolla saattaa olla paljon muutakin ihasteltavaa. Haloja synnyttävät jääkiteet ovat yleensä kilometrien korkeudella olevissa yläpilvissä, joita esiintyy erityisen runsaasti kevätkuukausina. Parhaimpaan haloaikaan huhtikuussa saattaa taivaalla komeilla halo lähes päivittäin. Talvisaikaan maanpinnan lähellä esiintyy toisinaan jääsumua, joka koostuu yläpilvien tapaan pienistä jääkiteistä. Silloin voi nähdä kirkkaita ja värikkäitä jääsumuhaloja, jotka ovat hyvin lähellä, vain metrin tai parin päässä eli lähes käsinkosketeltavissa.