Что такое эффект гало, как он выглядит и почему возникает на Солнце и Луне
Иногда, глядя на небо, вокруг Солнца или Луны можно заметить необычное светящееся кольцо, вертикальный световой столб или яркие пятна по бокам от светила. Это не мираж и не игра воображения, а оптическое явление — гало. Почему вокруг небесных объектов возникает свечение, как оно образуется и какие формы может принимать — расскажем в нашем материале.
Еще несколько столетий назад эффект, получивший название «гало», считали небесным знамением, предвестником войн или великих бедствий. Сегодня мы знаем, что за такой магией стоят вполне понятные физические законы, связанные с особенностями распространения света в атмосфере.
Что такое гало
Гало — это оптическое явление, которое возникает в атмосфере Земли, когда вокруг источника света, чаще всего Солнца или Луны, появляется светящееся кольцо, дуга или столб. Этот эффект связан с преломлением и отражением света в кристаллах водяного льда, находящихся в тропосфере — нижнем слое земной атмосферы высотой от 8 до 18 км [1].
Несмотря на кажущуюся необычность, гало — хорошо изученный эффект, описанный в рамках оптики и атмосферной физики. Явление наблюдается по всему миру и не является редкостью, однако его выраженность и разнообразие форм зависят от состояния атмосферы. Само слово «гало» происходит от древнегреческого hálōs (халос), что означает «круг» или «диск», и точно описывает самую распространенную форму этого явления.
Это одно из самых крупных атмосферных оптических образований, которое может наблюдать человек: его размеры на небе во много раз превышают видимый диаметр Солнца или Луны. Увидеть гало можно в любое время года, но особенно часто оно проявляется в холодную погоду. Иногда эффект происходит у самой земли, когда в сильный мороз крошечные кристаллики льда, напоминающие алмазную пыль, опускаются в нижние слои атмосферы. В таких случаях свет, отражаясь от них, создает вертикальные светящиеся столбы, которые тянутся вверх от фонарей или других источников света. Иногда свечение можно увидеть и летом, если в верхних слоях атмосферы присутствуют подходящие облака.
Частота наблюдений гало напрямую зависит от климатических условий и географической широты. В средних широтах, включая большую часть территории России, гало можно видеть довольно часто зимой, если быть внимательным. В арктическом и антарктическом регионах, где царят постоянные морозы и воздух часто насыщен ледяными кристаллами, гало наблюдается практически ежедневно при ясном небе.
Как выглядит гало
Внешний вид гало может заметно различаться, однако чаще всего наблюдатели видят его как большое светящееся кольцо вокруг Солнца или Луны. Этот круг обычно имеет довольно большой радиус, поэтому выглядит гораздо шире, чем, например, солнечный или лунный диск. В ясную погоду кольцо может занимать значительную часть неба и его хорошо видно даже на расстоянии. Иногда оно выглядит почти белым, а иногда по краям появляется слабая окраска, напоминающая радугу.
Если присмотреться, у солнечного гало нередко заметна цветная структура: внутренняя часть кольца может иметь легкий красноватый оттенок, а внешняя — переходить в желтоватые или голубоватые тона. Однако цвета обычно выражены намного слабее, чем у радуги, поэтому при ярком дневном свете они могут казаться почти незаметными.
Вокруг Луны гало, как правило, выглядит еще более бледным и почти всегда воспринимается как мягкий молочно-белый круг, потому что человеческий глаз в условиях слабого освещения хуже различает цвета.
Иногда гало выглядит не как сплошное кольцо, а как отдельные световые участки на небе. По обе стороны от Солнца могут появляться яркие пятна, похожие на дополнительные маленькие светила. Такое явление называют паргелием (происходит от древнегреческого para — «рядом» и helios — «Солнце»), или «ложным солнцем». Эффект происходит из-за преломления света в ледяных кристаллах перистых облаков шестигранной призматической формы.
В других случаях можно заметить световые дуги над или под солнечным диском, а также вертикальные световые столбы, которые тянутся вверх или вниз от источника света. Эти элементы могут существовать одновременно, создавая на небе сложную и довольно необычную картину. В очень редких случаях, когда кристаллы имеют идеальную форму, а глаз наблюдателя находится точно под правильным углом, можно заметить и более экзотические формы: касательные дуги, напоминающие крылья, или даже зенитную дугу — перевернутую радугу, которая возникает высоко в небе, если смотреть от горизонта.
Яркость и четкость гало сильно зависят от состояния атмосферы. Иногда кольцо выглядит очень контрастным и хорошо различимым, а иногда — заметно лишь как слабое светлое сияние вокруг Солнца или Луны. Нередко наблюдатели сначала замечают именно это мягкое свечение, и только затем различают более четкую форму круга или отдельных дуг.
Как образуется гало
Природа этого явления кроется в оптических свойствах льда. Гало возникает из-за преломления и отражения солнечного или лунного света в ледяных кристаллах, из которых состоят высокие перисто-слоистые облака, расположенные на высоте от 5 до 10 км над Землей. Эти кристаллы, как правило, имеют форму шестигранных призм. Проходя через них свет меняет свое направление, в результате чего мы видим на небе яркие круги или радужные пятна.
Поскольку в облаке находятся миллионы и миллиарды таких кристаллов, огромное количество лучей одновременно изменяет направление и формирует на небе характерные световые структуры. Наиболее известный и распространенный вид гало образуется благодаря тому, что свет проходит через боковые грани шестигранных ледяных кристаллов. В таком случае лучи отклоняются примерно на 22° от первоначального направления.
Если ледяные призмы парят в воздухе хаотично, свет преломляется равномерно во все стороны, и мы видим классическое светящееся кольцо вокруг светила. Однако в спокойном воздухе кристаллы имеют свойство опускаться «прямо», подобно опадающим листьям, занимая строго горизонтальное положение. В этом случае лучи света, отражаясь от их граней, создают не кольцо, а вертикальный столб света, уходящий вверх от источника света. Если же кристаллы выстраиваются вертикально, словно маленькие колонны, свет отклоняется в горизонтальной плоскости, порождая те самые «ложные солнца» — яркие пятна по бокам от настоящего светила.
Окраска гало также связана с преломлением света. Лучи отклоняются на немного разные углы: красный свет — чуть меньше, а синий и фиолетовый — немного больше. Поэтому, как мы уже отмечали ранее, внутренний край кольца часто имеет слабый красноватый оттенок, а внешняя часть может переходить в голубоватые тона.
Виды гало
Многообразие гало не исчерпывается простым кругом вокруг Солнца или Луны. В зависимости от формы, размера и ориентации ледяных кристаллов в атмосфере, а также от высоты светила над горизонтом можно наблюдать десятки различных вариаций этого явления.
Ученые Хельсинкского и Уральского федерального университетов в 2022 году выделили 119 различных форм гало, структурировав их по типу ориентации кристаллов и редкости явления [2]. Однако существуют несколько основных, наиболее часто встречающихся видов:
Малое гало (гало 22°). Самый распространенный вид, когда гало выглядит как яркое кольцо вокруг Солнца или Луны с угловым радиусом около 22°. Внутренний край круга иногда имеет слабый красноватый оттенок, а внешний — более холодные, голубоватые тона. Такое гало образуется, когда свет проходит через боковые грани шестигранных ледяных кристаллов, хаотично расположенных в облаках. Именно этот вид чаще всего имеют в виду, когда говорят о гало в целом.
Большое гало (гало 46°). Более редкая разновидность, представляющая собой гораздо более широкий светящийся круг вокруг светила — примерно в 46° от него. Оно выглядит значительно крупнее и обычно заметно хуже, чем малое гало. Такой эффект возникает, когда лучи света проходят через другие грани ледяных кристаллов и отклоняются на больший угол. Кольцо также имеет окраску, напоминающую радугу.
Паргелии («ложные солнца»). Так называют яркие световые пятна по обе стороны от Солнца, обычно расположенные на том же уровне над горизонтом. Они выглядят как два дополнительных светила, иногда с радужной окраской. Паргелии возникают, когда солнечный свет преломляется в плоских ледяных кристаллах, которые во время падения ориентируются горизонтально. Чаще всего такой эффект виден в 22° от светила, прямо на малом гало, но могут возникать и дальше — на 44°, 120° и даже 180°, где наблюдается антигелий — так называемое «второе солнце».
Световой столб. Вертикальная полоса света, которая может тянуться вверх или вниз от Солнца, Луны или даже от ярких источников искусственного света. Эффект происходит из-за отражения света от горизонтально ориентированных ледяных кристаллов, напоминающих тонкие пластинки. Чаще всего такие явления наблюдают в холодную погоду или в условиях ледяного тумана.
Касательные дуги. Так называют дугообразные световые структуры, которые располагаются над или под солнечным гало. Они как бы «касаются» основного кольца и могут менять форму в зависимости от высоты Солнца над горизонтом. Касательные дуги возникают при прохождении света через вытянутые столбчатые ледяные кристаллы. При изменении положения Солнца форма этих дуг постепенно меняется.
Околозенитная дуга («перевернутая радуга»). Один из редких, но впечатляющих видов гало. Эффект выглядит как яркий радужный отрезок, расположенный высоко в небе, почти в зените, выгнутый вверх и касающийся верхней точки 46-градусного круга вокруг светила. Угловая длина дуги и радиус зависят от высоты Солнца над горизонтом.
Наблюдаются также более редкие виды гало. Мойланен и Грицевич отнесли к ним дуги Парри, дуги Ловица, гало от кристаллов с пирамидальными гранями. Исследователи отдельно выделяют «экзотические» формы, природа которых остается загадкой. Среди них — эллиптические гало и кольца Боттлингера, дуга Мойланена и «прожекторные» гало.
Солнечное гало
Солнечное гало — это наиболее часто наблюдаемая разновидность атмосферного явления, и именно его человек может заметить невооруженным глазом при ясной морозной погоде. Чаще всего оно выглядит как яркое белое или радужное кольцо вокруг светила.
Внешний вид такого гало напрямую зависит от положения Солнца над горизонтом: когда светило находится низко, на закате или рассвете, чаще можно увидеть не кольцо, а вертикальный световой столб, уходящий вверх от Солнца. Иногда небо украшают одновременно несколько элементов: например, классическое малое гало и световой столб.
Наблюдать солнечное гало можно в разное время года и суток, однако есть определенные условия, которые способствуют его появлению. Чаще всего явление возникает в зимний период, причем в сильные морозы, когда температура воздуха опускается ниже -20°C, а небо остается ясным или покрыто тонкими перистыми облаками.
Однако, как поясняют метеорологи, солнечное гало может появляться и летом — для этого необходима прозрачная атмосфера и наличие высоких перистых облаков на высоте 5–10 километров, где даже в теплый сезон сохраняются низкие температуры, позволяющие формироваться ледяным кристаллам. В умеренных широтах такие облака нередко возникают на периферии атмосферных фронтов или перед приближением циклонов. Поэтому появление свечения вокруг Солнца иногда рассматривают как возможный признак приближающихся перемен в погоде — усиления облачности или осадков.
Лунное гало
Лунное гало — это атмосферное оптическое явление, при котором вокруг Луны появляется светящееся кольцо или слабый ореол на заметном расстоянии от ее диска. По своему механизму оно практически не отличается от солнечного: эффект возникает из-за преломления и отражения лунного света в ледяных кристаллах, находящихся в высоких облаках. Наиболее распространенный вариант также имеет угловой радиус около 22°.
Внешне лунное гало обычно выглядит более мягким и менее контрастным, чем солнечное. Чаще всего это светлый молочно-белый круг вокруг Луны, который постепенно растворяется в ночном небе. Цвет здесь практически полностью отсутствует или заметен крайне слабо. Причина в том, что лунный свет значительно слабее солнечного, а человеческий глаз при низкой освещенности хуже различает цвета. Поэтому большинство людей воспринимает лунное гало как однотонное светящееся кольцо.
Наблюдать такое явление можно в любое время года, но чаще всего оно появляется зимой, когда воздух насыщен мельчайшими ледяными кристаллами — обычно в ясную или слегка облачную погоду. Однако увидеть его можно только ночью. Особенно хорошо свечение заметно, когда Луна находится в фазе, близкой к полной, поскольку в этот период она достаточно яркая. Когда лунный диск слабее освещен, например в фазах первой или последней четверти, эффект может быть гораздо менее заметным или вовсе не различимым.
Фазы Луны: сколько их, на что они влияют, календарь на 2026 год
Иногда лунное гало может сопровождаться и другими световыми эффектами — например, слабым вертикальным световым столбом или бледными дугами. Однако такие детали заметны гораздо реже, чем при солнечном гало, потому что ночное освещение значительно слабее.
Частые вопросы
Как правильно наблюдать гало?
Наблюдение гало не требует специального оборудования — большинство эффектов прекрасно видны невооруженным глазом. Однако важно соблюдать правила безопасности: ни в коем случае нельзя смотреть прямо на Солнце, поскольку это может привести к повреждению зрения.
Чтобы рассмотреть солнечное гало, необходимо заслонить светило рукой, деревом, зданием или любым другим объектом. Это позволит безопасно разглядеть светящееся кольцо вокруг него.
Для поиска самого распространенного гало с радиусом 22° можно использовать простой прием: вытяните руку и широко расставьте пальцы — расстояние от большого пальца до мизинца составит примерно 20°. Если закрыть Солнце большим пальцем, то гало окажется около кончика мизинца [3].
Чтобы запечатлеть солнечное гало на камеру, фотографы советуют использовать широкоугольный объектив и заранее настроить фокусировку на «бесконечность», поскольку автоматический фокус может сбиваться при съемке неба. Самое главное — почаще смотреть вверх, ведь наиболее эффектные и редкие виды гало длятся всего несколько минут.
Чем гало отличается от радуги и других оптических эффектов?
Несмотря на визуальное сходство гало и радуги, природа этих явлений принципиально различается. Во-первых, радуга возникает при преломлении света в каплях воды, а гало — в ледяных кристаллах облаков. Во-вторых, радуга всегда наблюдается в противоположной от Солнца стороне неба, поскольку свет сначала входит в каплю, отражается от ее задней стенки и лишь затем выходит в сторону наблюдателя. Гало же, напротив, всегда появляется вокруг источника света, потому что свет проходит сквозь кристаллы напрямую, преломляясь, но не отражаясь внутри них.
Еще одно отличие — цветовая насыщенность. Цвета радуги яркие и четкие, тогда как окраска гало обычно бледная, с наиболее насыщенным красным краем, обращенным к светилу. Исключение составляют редкие зенитная и горизонтальная дуги, которые могут быть очень яркими [4].
Может ли эффект гало появляться вокруг других объектов, помимо Солнца и Луны?
Гало может возникать и вокруг других ярких источников света, хотя это происходит гораздо реже и при особых условиях. Если в воздухе присутствует ледяной туман или алмазная пыль — взвешенные мельчайшие кристаллики льда, то гало можно увидеть вокруг уличных фонарей, прожекторов и других мощных искусственных источников света. В сильный мороз свет фонарей, отражаясь и преломляясь в ледяных кристаллах, создает вертикальные световые столбы, уходящие вверх [5].
Как отмечают исследователи из Хельсинкского и Уральского федерального университетов, гало также могут образовываться в атмосферах Венеры, Марса, Юпитера и их спутников. В частности, такие явления, образованные кристаллами льда, зафиксированы в атмосфере Красной планеты [6].
Главное о гало
Гало — это оптическое явление в атмосфере Земли, которое выглядит как светящееся кольцо, дуга, столб или яркое пятно вокруг источника света, обычно Солнца или Луны.
Гало возникает из-за преломления и отражения света в ледяных кристаллах, из которых состоят высокие перисто-слоистые облака или ледяная алмазная пыль в морозном воздухе.
Ледяные кристаллы, создающие гало, имеют преимущественно форму шестигранных призм — столбиков или пластинок, которые работают как крошечные линзы или призмы.
Самая частая форма гало — круг вокруг Солнца радиусом 22°, внутренний край которого окрашен в красноватый цвет, а внешний — в голубоватый.
Солнечное гало чаще всего наблюдается зимой в сильные морозы, но может появляться и летом при наличии высоких перистых облаков.
Лунное гало выглядит менее ярким и обычно кажется белым, так как глаз в сумерках хуже различает цвета, хотя на фото можно увидеть радужную «окантовку».
В сильный мороз гало можно наблюдать и вокруг искусственных источников света — уличных фонарей или прожекторов.
Ранее мы рассказывали о том, когда будет лунное затмение в 2026 году — как его наблюдать и как происходит это явление.
Читайте также:
