Zahlen, bitte! 22°-Halo – Wenn die Sonne ein Lichtkreis umrahmt

Lichtphänomene wie 22°-Halos, die die Sonne umrahmen, sind immer wieder faszinierend anzuschauen. Doch wie entstehen sie?

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  • Markus Will

Wenn es die Wetterbedingungen hergeben, dann erscheinen um die Sonne faszinierende Lichtspiele: Kreise, Bögen, ja sogar anscheinend eine Nebensonne, ein wenig wie auf Tatooine. Sie werden kleiner Kreis, oder Halo genannt. Letzterer Begriff stammt aus dem Griechischen und bezeichnete einen Lichtring um die Sonne oder dem Mond. Verursacher dieser Halos sind Cirrus bzw. Cirrostratus-Wolken in großer Höhe, wenn nach einem stabilen Hochdruckgebiet aus westlicher Richtung ein Tief anrückt.

Zahlen, bitte!

In dieser Rubrik stellen wir immer dienstags verblüffende, beeindruckende, informative und witzige Zahlen aus den Bereichen IT, Wissenschaft, Kunst, Wirtschaft, Politik und natürlich der Mathematik vor.

Sie bilden sich in 5 bis 13 Kilometern aus hochsteigenden Wassertropfen die in dieser Höhe gefrieren, idealerweise mit einem sehr langsamen Wachstum, verursacht durch eine gemächliche Sättigung der Luft mit Wasserdampf. Diese Eiskristalle sind oft sehr gleichmäßig und haben jeweils die Form eines hexagonalen Prismas. Der Unterschied zum Regenbogen ist, dass hier das Licht über die Eiskristalle gebrochen wird – nicht über die Wassertropfen.

Und in diesen abermillionen Miniprismen wird das Sonnenlicht beliebig gebrochen, im Winkel von 22° tritt dabei allerdings eine Aufhellung auf. Der Lichtstrahl tritt in eine Prismenfläche ein und wird – eben wie in einem hexagonalen Prisma – im Winkel von circa 22° bis 46° gebrochen und über die übernächsten Prismafläche ausgeworfen. In diesem Winkel zwischen dem Lichtobjekt wie der Sonne und dem Betrachter wird der Halo wahrnehmbar. Das wird auch Mindestablenkung genannt.

In dieser Südpol-Aufnahme von 1980 sind mehrere Halos zu sehen: 22°-Ring, zwei Nebensonnen, oberer Berührungsbogen, Parrybogen, sowie Horizontalkreis.

(Bild: NOAA's National Weather Service)

Typischerweise ist der Ring eines Halos dünn und hell. Der innere Rand ist scharf umrissen und geht farblich ins Rötliche, wie oft auch der Bereich darunter. Das liegt daran, dass am Minimum der Ablenkung die meisten Lichtstrahlen zum Betrachter gelangen. Je weiter sich der Eintrittswinkel von diesem Maß entfernt, umso stärker werden die Lichtstrahlen gebrochen. Daher ist der äußere Rand meist milchig-diffus.

Auch um den Mond sind Halos zu sehen. Da die Farb-Rezeptoren im menschlichen Auge eine bestimmte Helligkeit benötigen, um Farben erkennen zu können, werden da Halos nur in weißen und grauen Abstufungen wahrgenommen. Bei einem Fakt hoffen Star-Trek-Fans, dass SCI-FI-Starregisseur J.J. Abrams nie davon erfährt, um ihn nicht auf dumme Gedanken zu bringen: Halos sind unter den Bedingungen um jede Lichtquelle möglich. Selbst schneebedeckte Hänge können unter bestimmten Voraussetzungen bestimmte Arten von Halos erzeugen. Dabei ist das Phänomen keine kurze Angelegenheit und auch nicht vom Sonnenstand abhängig: Ein 22°-Halo ist oft über mehrere Stunden am Himmel zu sehen.

Sehr starke Halos in einem Skigebiet in Schweden. 22°-Halo, 46°-Halo, Nebensonnen und weitere. Ein faszinierendes Himmelsschauspiel!

Eine Auswahl weiterer Halo-Arten ist in der unteren Textbox zu sehen. Bei verschiedenen Eiskristallformen ist es möglich, dass unterschiedliche Halo-Arten zusammen auftreten. Manche Halos treten dabei nur in Verbindung mit Anderen auf. Wichtig ist noch der Hinweis, dass solche Sonnenphänomene niemals mit einem direkten Blick der ungeschützten Augen auf die Sonne zu betrachten sind, um mögliche Augenverletzungen zu vermeiden. Daher sollte die Sonne stets abgedeckt sein, beispielsweise durch ein Verkehrsschild oder Lichtmast.

Zahlen, Bitte! Halo-Arten (Auswahl)

22°-Halo:
Ein Ring 22° um die Sonne herum. Häufigste Ring-Erscheinung. 80-120 Tage im Jahr zu sehen.
Die Brechung entsteht in der Mindestablenkung.

Nebensonne:
Zwei helle Lichtflecken waagerecht neben der Sonne. Entsteht an waagerecht schwebenden Eiskristallen.

Berührungsbogen:
Oberere & Untere Berührungsbogen oberhalb und unterhalb der Sonne. Entsteht durch horizontal schwebende Eissäulen.

Lichtsäule:
Eine Lichtsäule oberhalb oder unterhalb der Sonne. Entsteht durch waagerecht schwebende Eisplättchen.

Horizontalkreis:
Weißer Lichtkreis, der Parallel zum Horizont verläuft und die Sonne schneidet. Entsteht aus Reflexion bzw. Brechung durch Eisplättchen oder -säulen.

Zirkumzenitalbogen:
Mondförmiger vielfarbiger Bogen, nahe dem Zenit zu erblicken. Ursache sind waagerecht schwebende Eisplättchen. Tritt gehäuft mit Nebensonnen auf.

Zirkumhorizontalbogen:
Vielfarbiger Lichtbogen unterhalb der Sonne, nur wenige Grad über dem Horizont zu sehen.
Ursache sind waagerecht schwebende Eisplättchen zu sehen. Nur bei Sonnenhöhen oberhalb von 58° zu sehen.

46°-Ring:
Ein zusätzlicher Ring, der stets nur um einen sehr hellen 22°-Ring auftritt und im Abstand von 46° verläuft.

(mawi)