Halojen havainto-opas

• <link harrastus jaostot ilmakehan-optiset-ilmiot havaitseminen havainto-ohjeita-ja-oppaita halojen-havainto-opas yleista-havaitsemisesta.html>Yleistä havaitsemisesta
• <link harrastus jaostot ilmakehan-optiset-ilmiot havaitseminen havainto-ohjeita-ja-oppaita halojen-havainto-opas havaintojen-teko.html>Havaintojen teko
• Raportointi
• <link harrastus jaostot ilmakehan-optiset-ilmiot havaitseminen havainto-ohjeita-ja-oppaita halojen-havainto-opas valokuvaus.html>Valokuvaus
• <link harrastus jaostot ilmakehan-optiset-ilmiot havaitseminen havainto-ohjeita-ja-oppaita halojen-havainto-opas polarisaatio.html>Polarisaatio
• <link harrastus jaostot ilmakehan-optiset-ilmiot havaitseminen havainto-ohjeita-ja-oppaita halojen-havainto-opas jaakidenaytteet.html>Jääkidenäytteet

Viimeisenä kohtana käsitellään valon polarisoitumisen vaikutusta haloihin. Polarisaation tunteminen on havaitsijalle hyödyllistä, sillä polarisaatio saattaa joissain tilanteissa olla tehokas keino selvittää, mikä toisiaan suuresti muistuttava halo todella on taivaalla (esimerkiksi 22° ylläsivuava vaiko 23° ylempi parheelia). Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, jossa sähkö-ja magneettikentät värähtelevät toisiaan vastaan kohtisuorassa. Jos kaikkia värähtelysuuntia on läsnä yhdenvertaisesti, sanotaan, että valo on polarisoitumatonta. Jos puolestaan tiettyä värähtelysuuntaa esiintyy selvästi muita runsaammin, valon sanotaan olevan polarisoitunutta. Polarisaatiota voidaan tutkia esimerkiksi polarisaatiosuodattimella, joita ovat lähes kaikki nykyään myytävät aurinkolasit.

Haloja aiheuttavien valonlähteiden, Auringon ja Kuun, valo on tämän tarkastelun puitteissa polarisoitumatonta. Kun säde etenee jääkiteen sisällä, siitä kuitenkin tulee polarisoitunutta kahden mekanismin vaikutuksesta. Ensinnäkin, säteen taittuessa tai heijastuessa kiteen pinnasta, eri polarisaatiosuunnat taittuvat tai heijastuvat selvästi eri voimakkuuksisina. Kyseessä on sama ilmiö, joka itse asiassa johtaa polaroid-aurinkolasien tarpeeseen; vaakasuorasta pinnasta (märästä tien pinnasta) heijastuva valo värähtelee voimakkaimmin vaakasuorassa tasossa. Sen sanotaan silloin olevan vaakapolarisoitunutta, ja sen intensiteettiä voidaan vähentää kääntämällä suodin eli aurinkolasit siten, että ne päästävät lävitseen pääasiassa pystysuorassa värähtelevää eli pystypolarisoitunutta valoa. Jos asetat aurinkolasit päähäsi normaalilla tavalla, ja aurinkolasisi ovat oikein valmistetut, ovat ne edellä mainitussa asennossa. Halomuodoista ala-aurinko on periaatteessa vain heijastus vaakasuorasta (kide)pinnasta, ja näin ollen sen kirkkauden tulisi olla pienempi katsottaessa sitä normaalisti aurinkolasien lävitse, ja kasvaa, jos aurinkolaseja käännetään 90°. Tällainen ilmiö on raportoitu ainakin ala-aurinkoa synnyltään suuresti muistuttavilla keinovalopilareilla.

Toinen mekanismi, joka johtaa halojen polarisaatioon, on jääkiteiden kahtaistaittavuus. Tämä merkitsee sitä, että jään taitekerroin on hieman eri suuruinen (ero 0.0014) kiteen optisen akselin eli pääakselin suhteen eri suuntiin värähtelevälle valolle. Ilmiö johtuu periaatteessa jään mikrorakenteesta ja on yleinen muillekin kiteisille aineille. Kiteiden kahtaistaittavuus johtaa siihen, että useimmat halot koostuvat itse asiassa kahdesta liki identtisestä halosta, jotka sijaitsevat hyvin lähellä (n. 0.1°) toisiaan. Näiden kahden halon polarisaatiosuunta on kuitenkin kohtisuorassa toisiaan vastaan. Kääntämällä suodinta saadaan suotimen asennosta riippuen vain toinen näistä kahdesta komponentista esille. Tämä heikko mekanismi suo mahdollisuuden tunnistaa liki erehtymättömästi tiettyjä halomuotoja, sillä halon voi suotimen läpi katseltaessa ja sitä käänneltäessä nähdä "liikkuvan", kun eri kokoiset komponentit ovat vuorollaan näkyvissä. Kun esimerkiksi käännetään aurinkolasit normaaliasennosta 90°, 22° ylläsivuava kaari ja sivuauringot kokevat käänteiset polarisaatiosiirtymät. Havaitaan, että sivuaurinko on hieman kauempana auringosta, kun lasit ovat normaaliasennossa, mutta 22° ylläsivuava kaari onkin lähempänä aurinkoa. Ero on pieni, mutta pitämällä lasia silmien edessä, toistamalla liikkeen nopeaan tahtiin useita kertoja ja seuraamalla halon sijaintia suhteessa johonkin kaukaiseen kohteeseen, esimerkiksi pilvikuituun, efektin tulisi näkyä. Jotta siirtymä näkyisi, halon tulee yleensä olla tavallista kirkkaampi.

Todellista käyttöä polarisaatiotuntemukselle on yritettäessä tunnistaa auringon päällä majailevaa, 22° ylläsivuavan näköistä kaarta. Jos kaari on yksinäinen eikä 22° allasivuavasta näy jälkeäkään pitkänkään havaintoajan kuluessa, kokenut havaitsija osaa oitis epäillä 23° parheelian mahdollisuutta. 23° parheelialla ja 22° ylläsivuavalla on päinvastaiset polarisaatiosiirtymät, mutta epäonneksi 23° parheelian siirtymä on kuitenkin erittäin pieni, tuskin havaittavissa. Periaatteessa kuitenkin normaaliasentoisten aurinkolasien tulisi siirtää 23° kauemmaksi, ja 22° ylläsivuava lähemmäksi Aurinkoa. 23° parheelian pienestä siirtymästä johtuen käytännön havaintotilanteessa kuitenkin ilmeisesti ainoa mahdollisuus on tutkia, tapahtuuko siirtymää lähemmäksi Aurinkoa lasien ollessa normaaliasennossa. Jos halo on kirkas, ja siirtymä on selvä, kyseessä on 22° ylläsivuava. Jos mitään siirtymään viittaavaa ei saa pitkästä yrittämisestä huolimatta aikaan kirkkaankaan kaaren tapauksessa, puoltaa se 23° parheelia. Edellä kuvattua efektiä on kokeiltu ja käytetty tositilanteissa muiden tunnistamiskeinojen tukena. Minkä tahansa halon tunnistaminen pelkästään polarisaation avulla on ehkä hieman arveluttavaa, ja parhaimmillaan polarisaatio toimii tunnistamisen yhtenä apuvälineenä.