Halobeobachtungen

von Gerald Berthold und Wolfgang Hinz, Chemnitz

Haloerscheinungen sind optische Erscheinungen in der Troposphäre. Sie entstehen durch Lichtbrechung und Spiegelung an hexagonalen Eiskristallen. Die vielfältigen Formen von optisch relevanten Eiskristallen rufen eine erstaunliche Anzahl von Haloarten hervor. Je nach Form und Größe, sowie die Ausrichtung um eine, jeder Kristallrichtung eigenen, bevorzugten Schwebestellung beim Fall durch die Atmosphäre entstehen Ringe, Säulen, Kreise, Bögen und Flecken. Die meisten Haloerscheinungen sind darüber hinaus noch von der Sonnenhöhe abhängig - das heißt, sie verändern Form und Intensität in Abhängigkeit vom Stand der Sonne.

Haloerscheinungen treten wesentlich häufiger auf als alle anderen Erscheinungen der Atmosphärischen Optik zusammengenommen, wie Höfe, Kränze, Regenbögen etc. Und doch sind sie einem großen Teil der Bevölkerung gänzlich unbekannt. Dies hat mehrere Gründe. Zum einen sind Halos in der Regel ziemlich lichtschwache Erscheinungen und treten meist in der näheren Umgebung zur Lichtquelle auf (der Einfacheit halber soll hier immer nur von der Sonne die Rede sein, gleiches gilt mit einigen Einschränkungen auch beim Mond), was die Beobachtung durch die Blendwirkung erschwert. Ein Regenbogen dagegen ist heller, farbiger und auf Grund der günstigen Position (Sonne im Rücken und die Erscheinung nahe am Horizont) einfacher zu erfassen als die meisten aller Haloerscheinungen. Es gibt aber auch helle und schöne farbige Halos, doch nehmen diese eine exotische Stellung am Himmel ein, wie zum Beispiel der Zirkumzenitalbogen, welcher nur in der Nähe zum Zenit auftritt. Zum anderen werden viele Haloerscheinungen vielleicht zwar registriert aber nicht als solche erkannt. Eine Lichtsäule wird vom "Unkundigen" als Reflex oder als Streuung interpretiert. Er sagt dann volkstümlich: "Die Sonne zieht Wasser." Oder ein, am Mond meist gut zu beobachtender 22 Grad Ring wird als Hof oder als Kranz fehlgedeutet.

Ein aufmerksamer und kundiger Halobeobachter kann durchschnittlich an über 100 Tagen im Jahr in Mitteleuropa Haloerscheinungen beobachten. Der Durchschnittsbeobachter wird es aus Zeitgründen in der Regel aber nicht mehr als auf 60 bis 80 Tage bringen. Ein Laie, welcher regelmäßig Wetter und Wolken betrachtet, wird vielleicht an 10 bis 20 Tagen helle Haloerscheinungen wahrnehmen. Die Konsequenz dieser Tatsache liegt auf der Hand. Um erfolgreich Halos zu beobachten, muß man einiges beachten:

Wann ist mit einem Auftreten von Haloerscheinungen zu rechnen ?

Wie eingangs schon erwähnt, treten Halos an Eiskristallen auf, welche hauptsächlich in den Cirruswolken vorkommen. Überzieht sich der blaue Himmel mit diesen Schleierwolken, ist höchstwahrscheinlich mit dem Auftreten von Haloerscheinungen zu rechnen. Im Winter, bei tiefen Temperaturen, können diese Bedingungen auch in Erdobodennähe vorkommen, so daß nicht unbedingt Cirrus vonnöten ist. Man spricht dann vom so genannten "Eisnebel".

Wo am Himmel muß man Ausschau nach Halos halten ?

Jede der über 50 bekannten, verschiedenen Haloarten hat ihren angestammten Platz am Himmel. Zu den häufigsten Haloarten zählen wir den 22 Grad Ring (ca. 40 Prozent), die 22 Grad Nebensonnen (ca. 30 Prozent), Bestandteile des umschriebenen Halos, wie der obere und untere Berührungsbogen zum 22 Grad Ring (ca. 12 Prozent), Lichtsäulen (ca. 8 Prozent) und Zirkumzenitalbogen (ca. 5 Prozent). Diese fünf Haloarten machen also 95 Prozent aller Haloerscheinungen aus. Als beginnender Halobeobachter sollte man sich vorerst auf diese 5 Haloarten konzentrieren. Hat man eine gewisse Routine beim Beobachten erlangt, kann man nach und nach die restlichen Haloarten theoretisch studieren und dann versuchen, bei einer größeren Haloaktivität, nach ihnen Ausschau zu halten. Im folgenden sollen diese fünf Haloarten kurz beschrieben werden.

Der 22 Grad Ring (1), oder auch kleiner Ring wie er gelegentlich genannt wird, umgibt - wie der Name schon vermuten läßt - die Sonne in einen Radius von 22 Grad. Oft ist nur der obere Scheitel des Ringes zu beobachten. Die Erscheinung ist nicht sonderlich hell, meistens jedoch farbig. Dabei ist die Farbfolge rostbraun-rot, gelb, bläulich-weiß. Rot liegt wie bei allen farbigen Halos näher zur Sonne als die anderen Farben, also hier auf der Innenseite des Ringes. Bei einem hellen, gut ausgeprägten Ring fällt auf, daß der Bereich innerhalb des Ringes dunkler erscheint als der Bereich außerhalb. Der Grund liegt darin, daß beim Durchgang durch einen Kristall mit einem effektiven Brechwinkel von 60 Grad die Minimalablenkung 21.7 Grad beträgt und nicht unterschritten werden kann. Der Ring kommt also durch die Häufung von Licht um die Minimalablenkung von rund 22 Grad in regellos orientierten Kristallen zustande.

Die 22 Grad Nebensonnen (2/3) sind meist hellere und farbintensive Lichtflecken. Sie stehen in selber Höhe wie die Sonne recht und links neben ihr, gelegentlich mit einem von der Sonne weg gerichteten Schweif. Der Abstand beträgt bei tiefstehender Sonne 22 Grad. Steigt die Sonne, vergrößert sich der Abstand der Nebensonnen, da mit schrägem Lichteinfall an den Seiten der Eisplättchen mit senkrechter Hauptachse die Minimalablenkung zunimmt. Bei einer Sonnenhöhe von 30 Grad beträgt der azimutale Abstand der Nebensonnen zur Sonne 29 Grad, bei 40 Grad 36 Grad, bei 50 Grad schon 51.5 Grad. Die Nebensonnen verschwinden bei einer Sonnenhöhe von 60.75 Grad.

An waagerecht orientierten Säulenkristallen entstehen der obere (5) und untere (6) Berührungsbogen zum 22 Grad Ring, welcher in seinen Formen stark von der Sonnenhöhe abhängig ist. Bei niedrigen Sonnenhöhen erscheint der obere Berührungsbogen in Gestalt eines gerundeten V im oberen Scheitelpunkt des 22 Grad Ringes. Nimmt die Sonnenhöhe zu, wird der Bogen allmählich flacher und geht langsam in eine konkave, sich dem kleinen Ring anschmiegende Form über. Die Metamorphose des unteren Berührungsbogens ist ähnlich. Bei einer Sonnenhöhe von mehr als 32 Grad vereinigen sich beide Bögen zum sogenannten umschriebenen Halo (7), der sich, je höher die Sonne steht, immer enger an den 22 Grad Ring anschmiegt. Diese ebenfalls farbige Haloart kann eine beträchtliche Helligkeit erreichen, besonders in den Scheitelpunkten mit dem kleinen Ring, wo beide Lichteindrücke verschmelzen.

Die vierthäufigste Haloart ist die Lichtsäule. Sie entsteht, wenn Sonnenlicht an den Basisflächen schaukelnder Plättchenkristallen oder an den Seitenflächen von waagerechten Säulenkristallen reflektiert wird. Da es sich hier um eine Spiegelungserscheinung handelt, ist sie in der Regel weiß, sie kann aber auch die rötliche Färbung der tiefstehenden oder bereits untergegangenen Sonne annehmen. Die Höhe der Lichtsäule ist ebenfalls von der Sonnenhöhe abghängig; je tiefer die Sonne, desto höher ist die Lichtsäule und umgekehrt. Bei Sonnenhöhen von mehr als 20 Grad treten Lichtsäulen praktisch nicht mehr auf. Es kommt sowohl die obere (8) als auch die untere (9) Lichtsäule vor. Die obere Lichtsäule ist jedoch wesentlich häufiger als der untere Teil und meist auch höher. Auch diese Haloart kann sehr hell werden.

Schließlich wäre da noch der Zirkumzenitalbogen (ZZB) (11), die farbigste und wohl beeindruckendste Haloart. Sie entsteht durch 90 Grad Brechung an Plättchen mit senkrechter Hauptachse und kann nur bei Sonnenhöhen unter 32 Grad entstehen. Bei einer Sonnenhöhe von 22 Grad berührt der ZZB den 46 Grad Ring bei dessen Vorhandensein im oberen Scheitelpunkt und kann als Halbkreis parallel zum Horizont hoch am Himmel bis zu 180 Grad azimutale Ausdehnung erreichen. Er hat besonders reine Farben und kann auch sehr hell werden, wodurch man ihn schon oft mit dem Regenbogen verwechselte. Rot liegt hier auf der Außenseite des Bogens, also ebenfalls der Sonne zugewandt.

Zu erwähnen sind noch der 46 Grad Ring (12) (ca. 2 Prozent) - ein farbiger Ring von 46 Grad und der Horizontalkreis (13) (ca. 1 Prozent), welcher parallel zum Horizont die Sonne durchquerend den ganzen Himmel - gleich einem gigantischen Kondensstreifen - umspannen kann, meistens sind aber nur Teile sichtbar. Diese Erscheinung ist farblos, da es sich um ein Spiegelungshalo handelt. Alle weiteren Haloarten sind noch seltener. Die Lowitzbögen (14/15), die von den 22 Grad Nebensonnen seitlich in den 22 Grad Ring übergehen; der Parrybogen (27) - ein kurzes Bogenstück über dem Scheitel des kleinen Ringes zwischen den Ästen des oberen Berührungsbogens; seltene Nebensonnen mit 46 Grad, 98 Grad, 120 Grad, 134 Grad und 180 Grad Abstand zur Sonne, alle in Höhe der Sonne und meist auf dem Horizontalkreis liegend. Letztere bezeichnet man als Gegensonne.

Sehr selten sind Ringe mit ungewöhnlichen Radien um die Sonne. Es kommen folgenden Ringradien vor: 9-10 Grad (Hall), ca. 18 Grad (Heiden), 20 Grad, 23 Grad, 24 Grad und 35 Grad (Feuillee). Für den Interessierten gibt es eine Reihe guter Haloliteratur, welche auch auf optisch-physikalische Details eingeht, auf die hier aus Platzgründen verzichtet werden mußte.

Die Nummern entsprechen der Nummerierung der Haloerscheinungen im Text und sind identisch mit der Angabe im Haloschlüssel der SHB /siehe Skizze).

Wie beobachtet man Halos ?

Wenn man Haloerscheinungen mit dem bloßen Auge beobachtet, sollte man darauf achten, daß man nicht vom Sonnenlicht geblendet wird. Bei sonnennahen Halos empfiehlt es sich, die Sonne durch ein geeignetes Hindernis abzudecken, wie zum Beispiel durch einen Hausgiebel. In der freien Natur benutzt man am besten die halb ausgestreckte Hand. Günstig sind auch Hilfsmittel wie Sonnenbrille oder schwarzer Spiegel. Sie dämpfen nicht nur das störende Sonnenlicht, sondern erhöhen auch den Kontrast zwischen Halo und Himmelshintergrund. Ein schwarzer Spiegel läßt sich leicht aus einem möglichst sphärischem (damit bleiben Verzerrungen in erträglichen Grenzen) Uhrenglas mit nicht allzu kleinem Durchmesser (ca. 15 bis 20 cm sind optimal) herstellen, indem man die konkave Seite mit schwarzem Lack überzieht. Sehr gut geht das mit Spray-Farbe, welche man in zwei bis drei dünnen Schichten aufsprüht. Man blickt dann mit der Sonne im Rücken auf die konvexe Seite des Spiegels und hat neben der Dämpfung des Sonnenlichtes und der Kontrastverstärkung auch noch einen günstigen Weitwinkeleffekt. Notiert werden neben der Art des Halos folgende Daten: Tag, Monat, Jahr, Beginn der Beobachtung MEZ (!); Ort der Beobachtung, Dauer der Halolerscheinung; Art der tiefen und mittelhohen Wolken sowie die der hohen Wolken, zudem der Grad der Bedeckung mit Cirren und deren Dichte. Weiterhin können noch sonstige Begleiterscheinungen notiert werden, wie zum Beispiel Verlauf der Haloerscheinungen, etwaige Unterbrechungen der Beobachtung durch Pausen, Wolken oder sonstige Widrigkeiten. Nach dem Ende einer Haloerscheinung ist auf den weiteren Verlauf des Wettergeschehens zu achten und eventuell auftretender Niederschlag in Stunden nach Beobachtungsbeginn der Haloerscheinung zu notieren. All diese Daten können mit dem Haloschlüssel in eine kompakte Form gebracht werden. Somit ist eine schnelle Auswertung per Computer möglich.

Oft treten mehrere Haloarten gleichzeitig auf. Dann repräsentiert jede Datenzeile eine Haloerscheinung. Sind fünf oder mehr verschiedene Haloarten gleichzeitig sichtbar, spricht man von einem Halophänomen. Hier gilt im Gegensatz zum Haloschlüssel, minutengenau zu sein. Eine Zeichnung oder gar ein Photo erleichert die Beschreibung. In guten Jahren können durchaus an fünf bis zehn Tagen solche Halophänomene auftreten.

Schließlich kann man Haloerscheinungen auch noch photographieren. Gerade hier liegt ein noch fast unbearbeitetes Terrain; bis auf wenige Ausnahmen (z.B. der Finne Pekka Parviainen und auch der Schweizer K. Lenggenhager) sind kaum längere Photoreihen von Halos bekannt. Wer Halos photographiert, sollte folgendes beachten: Am geeignetsten sind Kameras mit einstellbarer Blende und veränderlichen Belichtungszeiten. Man sollte sich nicht unbedingt auf die Werte der Belichtungsmesser verlassen, sondern eher leicht unterbelichten. Die Sonne ist, wie auch bei der visuellen Beobachtung, abzudecken. Je großflächiger das/die Halos, umso kürzer sollte die Brennweite des Objektivs sein. Für Halophänomene sind starke Weitwinkelobjektive sehr vorteilhaft. Bei einfachen Erscheinungen, wie Lichtsäule oder Nebensonnen, ist eher ein Normalobjektiv angebracht. Doch jeder muß erst durch ausprobieren das Optimum bei der Halophotographie herausfinden.

Erfassung von Haloerscheinungen in der Sektion Halobeobachtungen (SHB) des Arbeitskreises Meteore e.V. (AKM)

Die SHB ist ein Zusammenschluß von z.Z. 30 begeisterten Beobachtern, welche seit 1978 ihre Halobeobachtungen Monat für Monat in verschlüsselter Form zur Sammelstelle nach Chemnitz schicken, wo sie im Rechner erfaßt und mit einem speziellen Auswertungsprogramm aufbereitet werden. Voraussetzung einer sinnvollen Auswertung ist die kontinuierliche Beobachtung von Haloerscheinungen. Die langjährigsten Beobachter in der SHB, können auf kontinuierliche Reihen seit 1953 bzw. 1961 zurückgreifen.

Die Ergebnisse werden monatlich in den "Mitteilungen des AKM" (Meteoros) veröffentlicht. Neben der Beobachtung von Meteoren und Haloerscheinungen widmet sich der AKM auch anderen Erscheinungen der Erdatmosphäre, wie den Leuchtenden Nachtwolken und den Polarlichtern.

Seit Juni 1992 betreut die SHB die Fachgruppe "Atmosphärische Erscheinungen" der Vereinigung der Sternfreunde e.V. (VdS). Sie ist neben den Haloerscheinungen Ansprechpartner besonderer atmosphärischer Erscheinungen, wie z.B. Regenbogen, Glorien, seltene Dämmerungserscheinungen, Bishop'scher Ring oder des Grünen Strahls an der Sonne.

Kontaktanschrift: Claudia und Wolfgang Hinz Irkutsker Str. 225 09119 Chemnitz E-Mail: hinz@glorie.de

Auch ein Blick in unsere Homepage ist sicherlich lohnend. Darin sind Beschreibungen, Beobachtungshinweise und viele, viele Fotos zu Halos und anderen Atmosphärischen Erscheinungen zu finden: www.meteoros.de

Interessantes auf Astronomie.de

Sie möchten mehr über Haloerscheinungen erfahren? Dann schauen Sie sich dazu unseren Artikel auf Astronomie.de an !

Haloerscheinungen

nach oben

Anzeige

Werbung - Polaris-Tours