aureola de 22°

Fenómeno óptico atmosférico.

Halo de 22° alrededor del Sol.

Halo de 22° alrededor de la Luna.

Un halo de 22° es un fenómeno óptico atmosférico que consiste en un halo con un radio aparente de aproximadamente 22° alrededor del Sol o la Luna . Cuando es visible alrededor de la Luna, también se le conoce como anillo lunar , anillo de tormenta o halo de invierno . Se forma cuando la luz del sol o la luz de la luna es refractada por millones de cristales de hielo hexagonales suspendidos en la atmósfera. ^[1] Su radio, visto desde la Tierra, es aproximadamente la longitud de una mano extendida con el brazo extendido. ^[2]

Formación

Camino de la luz a través de un prisma hexagonal en el ángulo óptimo que resulta en una desviación mínima.

Camino de la luz desde las nubes hasta el observador.

Aunque es uno de los tipos de halo más comunes, la forma y orientación de los cristales de hielo responsables del halo de 22° son tema de debate. Las columnas hexagonales orientadas aleatoriamente suelen proponerse como las candidatas más probables, pero esta explicación presenta problemas, como el hecho de que las propiedades aerodinámicas de tales cristales llevan a que estén orientadas horizontalmente en lugar de aleatoriamente. Las explicaciones alternativas incluyen la participación de grupos de columnas de hielo en forma de bala. ^{[3] [4]}

Cuando la luz pasa a través del ángulo del vértice de 60° de los prismas de hielo hexagonales , se desvía dos veces, lo que da como resultado ángulos de desviación que oscilan entre 22° y 50°. Dado el ángulo de incidencia sobre el prisma de hielo hexagonal y el índice de refracción dentro del prisma , entonces el ángulo de desviación se puede derivar de la ley de Snell : ${\displaystyle \theta _{\text{incidence}}}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle \theta _{\text{deviation}}}$

${\displaystyle \theta _{\text{deviation}}=\theta _{\text{incidence}}+\sin ^{-1}\left[n\sin \left({\frac {\pi }{3}}-\sin ^{-1}{\frac {\sin \theta _{\text{incidence}}}{n}}\right)\right]-{\frac {\pi }{3}}.}$

Para = 1,309, el ángulo de desviación mínima es de casi 22° (21,76°, cuando = 40,88°). Más concretamente, el ángulo de desviación mínima es de 21,84° en promedio ( = 1,31); 21,54° para luz roja ( = 1,306) y 22,37° para luz azul ( = 1,317). ^{[ cita necesaria ]} Esta variación en la refracción dependiente de la longitud de onda hace que el borde interior del círculo sea rojizo mientras que el borde exterior es azulado. ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle \theta _{\text{incidence}}}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle n}$

Todos los cristales de hielo en las nubes desvían la luz de manera similar, pero sólo los del anillo específico a 22 grados contribuyen al efecto para un observador a una distancia determinada. Como la luz no se refracta en ángulos inferiores a 22°, el cielo es más oscuro dentro del halo. ^[5]

Otra forma de entender intuitivamente la formación del halo de 22° es considerar la siguiente lógica:

• Todos los rayos del Sol/Luna llegan de forma paralela hacia el observador.
• Podemos considerar un caso específico cuando la fuente está justo en la cima del cielo.
• Los cristales de agua hexagonales pueden adoptar cualquier orientación. Pero cualquier rotación superior a 30° sería redundante al analizar los ángulos subtendidos por los rayos emergentes. Esto significa que para todos los rayos verticales entrantes, sólo necesitamos considerar ángulos incidentes en el rango de 30° a 60° que corresponden a un borde del cristal hexagonal; estos son los que llegarán al observador.
• Para el rango anterior de ángulos incidentes, podemos encontrar el ángulo del rayo saliente con respecto a la vertical, que de hecho es el ángulo subtendido en el ojo del observador.
• Los ángulos de los rayos salientes (en los gráficos de la derecha en la figura siguiente) se obtuvieron a partir de la ecuación en la parte inferior. Para la mayoría de los ángulos de rotación, el promedio de los ángulos de los rayos salientes para el rojo ronda los 22° y es ligeramente mayor para el azul.

Posibles orientaciones de los cristales de agua y ángulos de rayos salientes resultantes.

Ángulo de rotación = ${\displaystyle \alpha }$

${\displaystyle \theta =\sin ^{-1}\left[n\sin \left({\frac {\pi }{3}}-\sin ^{-1}{\frac {\sin \left(\pi /3-\alpha \right)}{n}}\right)\right]-\alpha .}$

Otro fenómeno que resulta en un anillo alrededor del Sol o la Luna (y por lo tanto a veces confundido con el halo de 22°) es la corona . Sin embargo, a diferencia del halo de 22°, está formado por gotas de agua en lugar de cristales de hielo y es mucho más pequeño y colorido. ^[2]

Relación climática

Halo solar de 22° con nubes cirroestratos muy delgadas .

En el folclore se dice que los anillos lunares advierten de la proximidad de tormentas. ^[6] Al igual que otros halos de hielo, los halos de 22° aparecen cuando el cielo está cubierto por finas nubes cirros o cirroestratos que a menudo aparecen unos días antes de un gran frente de tormenta. ^[7] Sin embargo, las mismas nubes también pueden ocurrir sin ningún cambio climático asociado, lo que hace que un halo de 22° no sea confiable como señal de mal tiempo. ^{[ cita necesaria ]}

Halo solar de 22° con parhelio y arco tangente inferior .

Ver también

• halo de 46°
• Arco circuncenital
• Arco circunhorizontal
• Perro de sol
• Perro de la luna
• arco lunar

Referencias

1. ""Disco con un agujero "en el cielo". atoptics.co.uk . Consultado el 15 de octubre de 2022 .
2. Les Cowley. "Halo circular de 22°". Óptica Atmosférica. Archivado desde el original el 30 de noviembre de 2020 . Consultado el 15 de abril de 2007 .
3. Cinta, Walter; Moilanen, Jarmo (2006). Halos atmosféricos y la búsqueda del ángulo x. Washington, DC: Unión Geofísica Estadounidense. pag. 15.ISBN​ 0-87590-727-X.
4. Cowley, Les (abril de 2016). "Rosetas de bala y halos de 22 °". Óptica Atmosférica . Consultado el 30 de abril de 2016 .^{[ enlace muerto permanente ]}
5. Les Cowley. "Formación Halo 22°". Óptica Atmosférica. Archivado desde el original el 19 de enero de 2021 . Consultado el 15 de abril de 2007 .
6. "¿Por qué un halo alrededor del sol o la luna?". Earthsky.org . CieloTierra . Consultado el 3 de agosto de 2016 . Los halos lunares son señales de que hay tormentas cercanas.
7. Harrison, Wayne (1 de febrero de 2012). "Nelson: anillo alrededor del signo lunar de una tormenta que se acerca". El canal de Denver . Denver. TheDenverChannel.com. Archivado desde el original el 3 de febrero de 2012 . Consultado el 4 de febrero de 2012 .