Quelltext der Seite Halo (Lichteffekt)

[[Datei:HALO-S south pole.jpg|mini|Mehrere Halo-Erscheinungen: 22°-Ring, zwei Nebensonnen, oberer Berührungsbogen, Parrybogen und Horizontalkreis]]
[[Datei:Kreisrunder-regenbogen-serfaus.jpg|mini|Halo]]
[[Datei:Mehrfaches Halophänomen mit 22°-Halo, oberem Berührungsbogen und Zirkumzenitalbogen.jpg|mini|Mehrfaches Halophänomen mit 22°-Halo, oberem Berührungsbogen und Zirkumzenitalbogen]]
'''Halo''' ([[Singular]] ''der Halo''; [[Plural]] ''Halos'' oder ''Halonen'') oder '''Lichthof''' bzw. '''Hof'''<ref>[https://www.duden.de/rechtschreibung/Halo]</ref> ist ein Sammelbegriff für Lichteffekte der [[Atmosphärische Optik|atmosphärischen Optik]], die durch [[Reflexion (Physik)|Reflexion]] und [[Brechung (Physik)|Brechung]] von [[Licht]] an [[Schnee#Kristallbildung|Eiskristallen]] entstehen.

Je nach Größe und Orientierung der Eiskristalle sowie dem Winkel, unter dem Licht auf die Kristalle trifft, entstehen an verschiedenen Stellen des Himmels teils weißliche, teils farbige Kreise, Bögen, Säulen oder Lichtflecken.

== Etymologie ==
Das Wort ''Halo'' ist aus dem [[Mittellatein]] entlehnt worden, wo ''halō'' aus dem Akkusativ des seltenen [[latein]]ischen Wortes ''halōs'' entstanden ist.<ref>[https://www.duden.de/rechtschreibung/Halo ''Halo''] im Duden</ref> (Der normale lateinische Ausdruck ist ''corona''.) Dies war ein griechisches Fremdwort im Lateinischen, das (in lateinischen Buchstaben) die Form, Aussprache und Bedeutungen des [[Altgriechisch|griechischen]] Wortes {{lang|grc|ἅλως}} (''hálōs'') übernahm. Die ursprüngliche Bedeutung des griechischen Wortes war „Dresch[[tenne]]“. Dort liefen die Ochsen im Kreis, woher dann die späteren, zusätzlichen Bedeutungen „Scheibe“ und „Sonnen- oder Mondscheibe“ und dann auch „Lichthof von Sonne oder Mond“ kamen.<ref name="m-w">[https://www.merriam-webster.com/dictionary/halo ''halo''] im ''[[Merriam-Webster]]'' (abgerufen am 6. März 2010)</ref><ref name="eod">[https://www.etymonline.com/index.php?term=halo ''halo''] im ''Online Etymology Dictionary'' (abgerufen am 6. März 2010)</ref> Der Ursprung des griechischen Wortes ist unbekannt.

== Äußere Voraussetzungen ==
[[Datei:Hexagonal Ice Crystals.svg|miniatur|Wasser kristallisiert bevorzugt als dünne sechseckige Plättchen und kleine sechseckige Säulen]]

Damit Halos entstehen können, müssen die Eiskristalle möglichst regelmäßig gewachsen und durchsichtig klar sein. Meist bilden sie sich in großer Höhe von 8 bis 10&nbsp;km und ihr Vorhandensein wird durch [[Cirrus (Wolke)|Cirruswolken]] angezeigt. Sie können sich aber im Winter auch in [[Polarschnee]] (''diamond dust''), [[Nebel#Eisnebel|Eisnebel]] oder in der Nähe von [[Schneekanone]]n bilden. Die Regelmäßigkeit der Eiskristalle wird durch möglichst langsames Wachstum der Kristalle verursacht, das eine möglichst langsame Sättigung der Luft mit Wasserdampf voraussetzt.

Wasser kristallisiert im [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonalen Kristallsystem]]. Dünne sechseckige Plättchen und kleine sechseckige Säulen sind die Eiskristallformen, die dabei am häufigsten vorkommen und hauptsächlich für die Bildung von Halos verantwortlich sind. Kleine Eiskristalle von wenigen Zehntel Millimeter können lange in der Luft schweben und nehmen dabei keine bevorzugte Orientierung in der Luft ein. Werden die Kristalle jedoch langsam größer, weisen sie eine entsprechend größere Sinkgeschwindigkeit auf und nehmen eine stabile Lage ein, verursacht durch symmetrische Wirbel an der der Fallrichtung abgewandten Seite. Dies ist in der Regel nur bei vertikaler Symmetrieachse möglich, weshalb die Kristalle durch ihre Form beim Fallen einen maximalen Luftwiderstand besitzen. Bei ruhiger Luft liegen somit die sechseckigen Plättchen dabei horizontal, ebenso wie die Längsachse der Säulen.

Das Sonnenlicht wird beim Eindringen in solche Eiskristalle gebrochen und tritt in Abhängigkeit von der Orientierung der Kristalle und dem Einfallswinkel des Lichts nach (mehrfacher) Reflexion im Inneren der Kristalle wieder aus. Beim Austritt wird es ein weiteres Mal gebrochen. Die Lichtbrechung ist dabei für die sichtbare Aufspaltung der Farben des Lichts verantwortlich. Die direkte Spiegelung des Lichts an den äußeren Kristallflächen spielt bei Haloerscheinungen eine untergeordnete Rolle.

Auch um den Mond lassen sich Haloeffekte beobachten. Allerdings ist das menschliche Auge bei geringer Lichtintensität kaum in der Lage, Farben wahrzunehmen, weshalb die schwächeren Mond-Halos weiß erscheinen. Halos lassen sich unter obigen Bedingungen um nahezu jede stärkere Lichtquelle beobachten.

Darüber hinaus können sich auch auf schneebedeckten Flächen Eiskristalle bilden,<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/arbeit-des-akm/schneedeckenhalos-unterhalb-irdischer-lichtquellen/ Artikel zu Schneedeckenhalos] bei [https://www.meteoros.de/ meteoros.de] (abgerufen 16.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref> die bestimmte Arten von Halos hervorrufen.<ref>''[[s:Atmosphärisch-optische Erscheinung, beobachtet von Hrn. Langberg|Atmosphärisch-optische Erscheinung, beobachtet von Hrn. Langberg]]'' auf [[Wikisource]] – Historische Aufzeichnung eines Schneedeckenhalos</ref>

== Arten von Halos ==
[[Datei:Halo beschreibung.png|450px|zentriert|Die wichtigsten Haloerscheinungen und ihre Lage am Himmel]]

Die Grafik oben zeigt die Lage von Haloerscheinungen am Himmel bei einem Sonnenstand von 25° Höhe. Die Darstellung ist nicht vollständig. Die Bezeichnungen in der Grafik finden sich in der Tabelle unten in der 2. Spalte „Halo-Erscheinungen“ in Klammern wieder

{| class="wikitable zebra"
!Haloschlüssel ||Halo-Erscheinung ||Beschreibung ||Entstehung ||Bemerkung
|-
|EE01
|22°-Ring (1)
|Es handelt sich dabei um einen Ring, der vom Beobachter aus 22° entfernt von der Sonne oder dem Mond verläuft.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee01/ 22°-Ring] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an zufällig orientierten Eiskristallen
|Dies ist die häufigste Haloerscheinung.
|-
|EE02/03/04
|[[Nebensonne]] (2)
|Zwei helle Lichtflecken links und rechts von der Sonne.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee020304/ Nebensonne] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an waagerecht schwebenden Eisplättchen
|Tritt oft zusammen mit dem 22°-Ring auf (siehe auch [[Nebenmond]]).
|-
|EE05/06/07
|Oberer & Unterer Berührungsbogen (3/4) / Umschriebener Halo
|Meist sind von den Berührungsbögen nur Teile als „Hörner“ zu sehen, die sich dann ab einer Sonnenhöhe von 32° zum umschriebenen Halo zusammenschließen.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee05/ Oberer Berührungsbogen] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref><ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee06/ Unterer Berührungsbogen] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref><ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee07/ Umschriebener Halo] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an horizontal schwebenden Eissäulchen
|
|-
|EE08/09/10
|[[Lichtsäule (Lichteffekt)|Lichtsäule]]
|Eine Lichtsäule oberhalb oder unterhalb der Sonne.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee08/ Obere Lichtsäule] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref><ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee09/ Untere Lichtsäule] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Reflexion an waagerecht schwebenden Eisplättchen
|
|-
|EE13
|Horizontalkreis (5)
|Ein weißer ''Lichtkreis,'' der parallel zum Horizont verläuft. Er schneidet die Sonne.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee13/ Horizontalkreis] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Reflexion oder Brechung an Eisplättchen oder -säulchen
|
|-
|EE11
|[[Zirkumzenitalbogen]] (6)
|Ein mondförmiger bunter Bogen, der nahe dem Zenit zu sehen ist.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee11/ Zirkumzenitalbogen] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an waagerecht schwebenden Eisplättchen
|Tritt oft in Verbindung mit Nebensonnen auf.
|-
|EE23
|[[Zirkumhorizontalbogen]]
|Ein bunter Lichtbogen unterhalb der Sonne, der nur wenige Grad über dem Horizont zu sehen ist.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee23/ Zirkumhorizontalbogen] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an waagerecht schwebenden Eisplättchen
|Ist nur bei Sonnenhöhen von mehr als 58° sichtbar. Erregt bei Zufallsbeobachtung oft große Aufmerksamkeit.
|-
|EE12
|46°-Ring (7)
|Ein Lichtring um die Sonne herum, der im Abstand von 46° verläuft.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee12/ 46°-Ring] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an zufällig orientieren Säulchen
|Diese Haloerscheinung tritt sehr selten auf und setzt einen sehr hellen 22°-Ring voraus.
|-
|EE44
|Untersonne (8)
|Ein weißer Lichtfleck, der unterhalb des Horizonts liegt.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee44/ Untersonne] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Reflexion an waagerecht schwebenden Eisplättchen
|Die Untersonne ist nur zu sehen, wenn man von einem Berg ins Tal blickt oder aus dem Flugzeugfenster schaut.
|-
|EE21
|[[Supralateralbogen]] (9)
|Er bildet einen parabelförmigen Bogen oberhalb des 22°-Rings, dessen Scheitelpunkt auf dem Zirkumzenitalbogen liegt.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee21/ Supralateralbogen] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an einfach orientierten Eissäulchen
|Der Supralateralbogen verändert mit der Sonnenhöhe seine Gestalt. Er kann mit dem 46°-Halo verwechselt werden.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee21/46-ring-vs-supra/ Unterscheidung von 46°-Ring und Supralateralbogen]</ref>
|-
|EE22
|[[Infralateralbogen]] (10)
|Der Infralateralbogen ist ein farbiger konvexer Bogen, der links oder rechts von der Sonne zu finden ist.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee22/ Infralateralbogen] (abgerufen 16.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an einfach orientierten Eissäulchen
|Der Infralateralbogen verändert mit der Sonnenhöhe seine Gestalt. Die beiden Bögen berühren sich ab etwa 60° Sonnenhöhe.
|-
|EE27
|Parrybogen (11)
|Der Parrybogen hat vier Ausprägungen und wird unterteilt in: Oberer/unterer konkaver/konvexer Parrybogen<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee27/ Parrybogen] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an doppelt orientierten Eissäulchen
|Der Parrybogen ist eine der seltenen Haloarten.
|-
|EE61
|Sonnenbogen (12)
|Der Sonnenbogen sieht aus wie eine Schleife und kreuzt dabei die Sonne wie ein „X“.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee61/ Sonnenbogen] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Reflexion an doppelt orientierten Eissäulchen
|Diese Haloart ist sehr selten, kann aber häufiger im Eisnebel beobachtet werden.
|-
|EE56
|Wegeners Gegensonnenbogen (13)
|Wegeners Gegensonnenbogen verläuft als Schleife innerhalb des Horizontalkreises. Dabei kreuzt er die Gegensonne und sein Scheitelpunkt liegt auf dem oberen Berührungsbogen.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee56/ Wegeners Gegensonnenbogen] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung und Reflexion an einfach orientierten Eissäulchen
|Diese Haloart ist sehr selten.
|-
|EE45/46/47
|Unternebensonne (14)
|Die Unternebensonnen sind die Nebensonnen der Untersonne.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee454647/ Unternebensonne] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung und Reflexion an waagerecht schwebenden Eisplättchen
|Kann nur unter dem Horizont beobachtet werden.
|-
|EE40
|Unterhorizontalkreis (15)
|Verläuft ähnlich wie der Horizontalkreis unter dem Horizont.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee40/ Unterhorizontalkreis] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung und Reflexion an waagerecht schwebenden Eisplättchen
|Kann nur unter dem Horizont beobachtet werden. Sehr seltene Haloart.
|-
|EE60
|Tapes Bogen (16)
|Erscheint als 4 V-förmige kurze Bögen, die den Supralateralbogen/Infralateralbogen berühren.<ref>[https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ee60/ Tapes Bogen] (abgerufen 17.&nbsp;Oktober&nbsp;2015)</ref>
|Brechung an doppelt orientierten Eissäulchen
|Sehr seltene Haloart.
|}

Sind gleichzeitig verschiedene Formen von Eiskristallen vorhanden, können auch unterschiedliche Haloeffekte zusammen auftreten. Halos sind in Mitteleuropa recht häufig zu sehen, sogar häufiger als [[Regenbogen|Regenbögen]]. Sie sind nicht so farbenprächtig wie diese, und die meisten stehen in Richtung zur Sonne, wodurch sie weniger auffällig sind und leicht durch das Sonnenlicht überstrahlt werden.

Neben den oben genannten Arten gibt es noch weitere seltener auftretende Haloarten, unter anderem die ''Trickers Gegensonnenbogen,''<ref>[https://www.meteoros.de/arten/ee57.htm meteoros.de 57.]</ref> den ''9°-Ring'',<ref>[https://www.meteoros.de/arten/ee31.htm meteoros.de 31.]</ref> den ''Moilanenbogen''<ref>[http://www.atoptics.co.uk/halo/marc.htm atoptics.co.uk]</ref> und die ''Gegensonne'' (das ''Anthelium'').<ref>[https://www.meteoros.de/arten/ee17.htm meteoros.de 17.]</ref> Noch seltener werden ''[[Lichtsäule (Lichteffekt)|Lichtsäulen]]'' beobachtet, wie im Januar 2026 in Russland.<ref>[https://www.geo.de/wissen/seltenes-frostphaenomen--was-steckt-hinter-den-lichtsaeulen-in-russland--37076086.html ''Was steckt hinter den Lichtsäulen in Russland?'', mit Foto dazu], abgerufen am 28. Januar 2026.</ref>

=== Klassifizierung des Arbeitskreises Meteore e. V. ===
Der [[Arbeitskreis Meteore|Arbeitskreis Meteore e. V.]] hat eine Klassifizierung zur Bestimmung der einzelnen Haloarten entwickelt, den sog. Haloschlüssel. Im Haloschlüssel werden alle bekannten Haloarten, aber auch nicht geklärte Erscheinungen, erfasst.<ref>[https://www.meteoros.de/fileadmin/user_upload/halos/other/haloschl.pdf Haloschlüssel des AKM e.&nbsp;V.] (abgerufen 16.&nbsp;Oktober 2015)</ref>

=== Bilder ===
<gallery mode="packed">
 Halos Mexico.jpg|Umschriebener Halo und Zirkumhorizontalbogen in Tulum (Mexiko) am 21.&nbsp;Mai 2008
 Halo auf zugefrorenem see.jpg|Halo durch abgelagerte Eiskristalle auf zugefrorenem See, Sigtuna (Schweden)
 Halo Lenzerheide-CH Dez-2012.jpg|Halo oberhalb der [[Lenzerheide/Lai|Lenzerheide]] (Schweiz) am 19.&nbsp;Dezember 2012
 Doppelsonne Halo Echzell Hessen 12-08-2012.jpg|Halo mit [[Nebensonne]]n bei [[Echzell]]/[[Hessen]] am 12.&nbsp;August 2012
 Mond Halo (Lichteffekt), Graz, Österreich, 23. Oktober 2010.jpg|22°-Mond-Halo am 23.&nbsp;Oktober 2010, gesehen von [[Graz]], [[Österreich]] aus
 Sunvex Parry Arc.jpg|Oberer Berührungsbogen und konvexer Parrybogen bilden kurz vor Sonnenuntergang ein „Doppel-V“.
 Halo Altenberg 0098.JPG|Rechte Nebensonne, 22°-Ring, 46°-Ring, Horizontalkreis und rechte Tapes-Bögen bei [[Altenberg (Erzgebirge)|Altenberg]] am 25.&nbsp;Januar 2014
 9-ring.jpg|9°-Ring um die Sonne, aufgenommen am 27.&nbsp;März 2013 in Wildau
 Halo-Nassfeld.jpg|Verschie&shy;de&shy;ne Halos um die Sonne auf Madritsche-Nassfeld in Kärnten
 N71 2052 nef 3000px.jpg|22°-Halo um den Mond, gesehen in Wallerfing am 5.&nbsp;Februar 2017
 Doppelsonne Halo Hoherodskopf Hessen 15-07-2017.jpg|Halo mit [[Nebensonne]]n am [[Hoherodskopf]]/Hessen am 15.&nbsp;Juli 2017
 Halo-Großkrotzenburg-2020.09.06.jpg|22°-Halo in [[Großkrotzenburg]]/Hessen am 6. September 2020
 220302 Halo Ramsau-am-Dachstein.jpg|alt=März 2022|Halo am 2. März 2022 in Ramsau am Dachstein, Steiermark, Österreich
 Halo über dem Untersberg bei Salzburg am 2. März 2022.jpg|alt=|Halo über dem Untersberg bei Salzburg am 2. März 2022.
 23 Estancia de Constantino (Visión de la Cruz).jpg|Die [[Schlacht an der Milvischen Brücke#Die Vision Konstantins|Erscheinung eines Lichtkreuzes]]<ref>Friederike Mehrtens: ''Eusebius zu Konstantins Vision''; ([[Eusebius von Caesarea]]: ''de vita Constantini'', 1,28-31 nach der Übersetzung von [[Andreas Bigelmair]]; [https://emanualaltegeschichte.blogs.uni-hamburg.de/443-2/ Website] im ''eManual Alte Geschichte'' der Universität Hamburg).</ref> nördlich von Rom Ende Oktober 312, in moderner Literatur oft als Halo interpretiert,<ref>Peter Weiß: ''Die Vision Constantins''. In: [[Jochen Bleicken]] (Hrsg.): ''Colloquium aus Anlass des 80. Geburtstages von Alfred Heuß''. Lassleben, Kallmünz 1993, S. 143–169, u.&nbsp;a.</ref> [[Raffael]], [[Gianfrancesco Penni]]: Fresko im [[Stanzen des Raffael#Sala di Costantino (Saal des Konstantins)|Saal des Konstantins der Stanzen]], vor 1524
 Wittenberg Halo 1592.jpg|Altkolorierter Holzschnitt eines Halo oder einer [[Korona (atmosphärische Optik)|Ko&shy;rona]] über [[Lutherstadt Wittenberg|Wit&shy;ten&shy;berg]]<ref>[[Georg Mylius (Theologe, 1548)|Georg Müller]]: ''Ein Christliche Predigt … in der Churfuerstlichen Schloßkirchen zu Wittenberg gethan … Sampt agehengten Gnadenzeichen, welches zwischen werender Predigt am hellen Himel vmb die Sonnen der gnedige Gott … hat scheinen vnd leuchten lassen''. Andreas Burger, Regensburg 1592, Bl. Diii ([https://www.digitale-sammlungen.de/de/view/bsb11071355?page=1 Digitalisat]) der Bayerischen Staatsbibliothek München mit [https://www.digitale-sammlungen.de/de/view/bsb11071355?page=29 Abbildung].</ref> am Sonntag [[Lätare]] {{JULGREGDATUM|15|3|1592|Link=1}}
 Kreuznach 1592.jpg|alt=25. März 2022|Altkolorierter Holzschnitt einer Haloerscheinung („Wunderzeichen“) über [[Bad Kreuznach|Kreuznach]]<ref>o. V.: ''Newe Zeittung Unnd Abcontrafactur der Stadt Creutzennach, sampt einem Wunderzeichen, so alda am Himmel gesehen worden, den 15. Martzij Anno 1592''. Nikolaus Henrich d. Ä., [[Obeursel|Ursel]] 1592 ([https://books.google.de/books?id=k3habAQa22YC&hl=de&pg=PP3 Google-Books]).</ref> am {{JULGREGDATUM|25|3|1592|Link=1}}
</gallery>

== Naturwissenschaftliche Erklärungen ==
[[Aristoteles]] erklärte alle Halo- und Regenbogenerscheinungen durch Reflexion des Lichts an den Wolken.<ref>Bericht über einen Vortrag von Kaspar Schips: ''Aristoteles und die Halophänomene'', gehalten am 19. November 1896 in Aulendorf. In: ''Jahreshefte des Vereins für vaterländische Naturkunde in Württemberg'' 52 (1896), S.&nbsp;55 ([https://books.google.de/books?id=EvxRAQAAIAAJ&hl=de&pg=PT55 Google-Books]); [[Gustav Johannes Kleinstück|Hans Kleinstück]] (1884–1958): ''Antike Beobachtungen zur meteorologischen Optik''. In: ''Philologische Wochenschrift'' 52 (1932), Sp. 237–244 ([https://books.google.de/books?id=migLAAAAMAAJ&hl=de&pg=RA1-PA237 Google-Books]).</ref>
Schon im Eingangsteil von ''[[De re publica]]'' (I,15; verfasst 54 bis 51 v. Chr.) von [[Marcus Tullius Cicero]] sprechen die Gäste über die gerade zu beobachtende Naturerscheinung der Haloerscheinung einer „zweiten Sonne …, wovon im Senat die Rede war. Denn es sind nicht wenige und nicht Leichtfertige, die behaupten, sie hätten zwei Sonnen gesehen, so dass es nicht so sehr um Glaubwürdigkeit geht wie um die Suche nach einer Erklärung“,<ref>„neque enim pauci neque leves sunt qui se duo soles vidisse dicant, ut non tam fides non habenda quam ratio quaerenda sit“.</ref> um daran zu veranschaulichen, dass naturwissenschaftliche Erkenntnisse einen großen Nutzen für das Leben der Menschen haben können.<ref> [[Cicero]]: ''Der Staat / De re publica. Lateinisch - Deutsch''. Hrsg. und übers. von [[Rainer Nickel]], Artemis & Winkler, Mannheim 2010, Einleitung, S.&nbsp;19 und 23, Text S.&nbsp;75.</ref> [[Plinius der Ältere|Plinius Secundus]] erwähnt das Phänomen mehrerer Sonnen in der um 77 n. Chr. entstandenen [[Naturalis historia]] II,99 (31).<ref>Deutsche Übersetzung von Johann Daniel Denso ([https://books.google.de/books?id=LZ9AAAAAcAAJ&hl=de&pg=RA1-PA27 Google-Books]); Lateinisch/englische Fassung auf einer ([https://penelope.uchicago.edu/Thayer/L/Roman/Texts/Pliny_the_Elder/2*.html Website] der University of Chicago).</ref>

== Physikalische Grundlagen des 22°-Rings ==
[[Datei:22 Degree halo Rotating Hexagonal Ice Crystal Partial cycle.gif|miniatur|Strahlengang in einem hexagonalen Prisma]]
[[Datei:Wie kommt es zur Haloerscheinung?.webm|mini|Video: Wie kommt es zur Haloerscheinung?]]

[[Schnee#Kristallbildung|Eiskristalle]] kristallisieren im [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonalen Kristallsystem]]. Licht, das diese Kristalle durchläuft, wird dementsprechend so gebrochen, als durchliefe es ein hexagonales [[Prisma (Optik)|Prisma]]. Lichtstrahlen, die zwei Oberflächen dieser Eiskristalle passieren, die um 60° zueinander gekippt sind, werden im Winkel von etwa 22° bis 46° gebrochen. In genau diesem Winkel zwischen dem primären Leuchtobjekt und Betrachter wird der Halo wahrnehmbar. Er ist, wie auch der [[Regenbogen]] und andere Brechungseffekte, sowohl von der Position des Leuchtobjekts als auch der des Betrachters abhängig.

Sichtbares Licht hat am hexagonalen Prisma ein Minimum der Ablenkung zwischen 21,7° ([[rot]], 656&nbsp;nm) und 22,5° ([[violett]], 400&nbsp;nm).
Kein sichtbares Licht wird in kleineren Winkeln gebrochen, so dass der Eindruck eines leeren Raums zwischen Leuchtobjekt und Halo entsteht. Die meisten Lichtstrahlen, die zum Betrachter gelangen, werden in Winkeln nahe beim Minimum der Ablenkung gebrochen, wodurch die Wahrnehmung eines hellen inneren Rands entsteht. Ein- und Austrittswinkel sind nicht linear miteinander verknüpft. Mit jedem Grad, den der Eintrittswinkel vom Optimum entfernt ist, wird das Licht stärker gebrochen. Deswegen verblasst der Halo nach außen.

Aufgrund der unterschiedlichen Brechung der Spektralfarben schimmert der Innenrand eines 22°-Ringes häufig rötlich. [[Nebensonne]]n entstehen auf die gleiche Weise.

== Physikalische Grundlagen des 46°-Rings ==
Diese Art Halo entsteht, wenn die Lichtstrahlen entlang zweier Oberflächen des hexagonalen Prismas gebrochen werden, die rechtwinklig zueinander stehen. Dies ist der Fall, wenn ein Lichtstrahl eine Seitenfläche und die Ober- oder Unterseite des Kristalls durchläuft. Das Minimum der Ablenkung in diesem Strahlengang ist 46°, weshalb der Ring genau hier am hellsten ist.

Die Lichtstrahlen müssen in einem engen Winkel auf die Kristalle treffen, damit sie entsprechend gebrochen werden, ansonsten werden sie in Richtungen weg vom Beobachter reflektiert. Aus diesem Grunde erscheinen sie schwächer. Außerdem wird das Licht stärker [[Dispersion (Physik)|dispergiert]], so dass die Halos bunter sind.

[[Zirkumzenitalbogen|Zirkumzenitalbögen]] entstehen auf die gleiche Weise.

== Künstliche Halos ==
=== Allgemeines ===
Die natürlichen atmosphärischen Lichterscheinungen können auch auf künstliche Weise erzeugt bzw. experimentell demonstriert werden. Zum einen können Computer-Experimente, also Simulationen von Halos durch Raytracing erstellt werden.<ref>HaloSim3 by Les Cowley and Michael Schroeder [http://www.atoptics.co.uk/halo/halfeat.htm link]</ref><ref>HaloPoint 2.0 {{Webarchiv | url=http://www.saunalahti.fi/~jukkruos/halopoint2.html | wayback=20161007061251 | text=link}}</ref> Andererseits können auch chemische Reaktionen und mechanische Ansätze verfolgt werden. In letzterem Falle rotiert man dafür einen einzelnen Kristall (typischerweise aus Acrylglas, Glas oder Eis) um die entsprechende(n) Achse(n). Eine weitere Variante besteht in der Betrachtung äquivalenter Brechungsgeometrien.

=== Ansatz 1: Analoge Brechungen ===
Dieser Ansatz eignet sich lediglich zur experimentellen Demonstration einiger weniger Halo-Arten. Darunter fallen jedoch die auf andere Art nur schwer realisierbaren Zirkumzenitalbögen und Zirkumhorizontalbögen sowie Parrybögen. Die Idee hierfür beruht auf der Tatsache, dass die relevante Brechung durch ein hexagonales Prisma im Mittel (über alle Orientierungen bezüglich der senkrechten Achse) derjenigen entspricht, welche paralleles Licht beim Einfall auf einen Zylinder aus Wasser erfährt.<ref name="ArtCZA">M. Selmke, S. Selmke: ''Artificial circumzenithal and circumhorizontal arcs.'' In: ''American Journal of Physics.'' Band 85(8), 2017, S.&nbsp;575–581. {{doi|10.1119/1.4984802}}.</ref><ref>Bilder künstlicher Zirkumhorizontal / Zirkumzenital / Parrybögen: [http://photonicsdesign.jimdo.com/physics-at-home/]</ref> Dabei ist der Brechungsindex von Wasser sehr nahe demjenigen von Eis. Ein Parrybogen lässt sich durch Lichtbrechung durch ein Cocktail-Glas (in Gestalt eines Martini-Glases) realisieren.<ref name=ArtCZA/> Das Wasserglas-Experiment ist seit wenigstens 1920 bekannt,<ref>Gilbert light experiments for boys – (1920), p. 98, Experiment No. 94 [https://archive.org/stream/gilbertlightexpe00lynd#page/98/mode/2up link]</ref> wird jedoch vielfach fälschlicherweise mit dem Regenbogen in Verbindung gebracht.

=== Ansatz 2: Chemische Reaktionen ===
Die ersten künstlichen Halos wurden entsprechend einem Vorschlag von Brewster um das Jahr 1889 von A. Cornu studiert.<ref>“Sur la reproduction artificielle des halos et des cercles parh eliques”, Comtes Rendus Ac. Paris 108, 429–433, A. Cornu, 1889.</ref> Die Idee hierbei ist die Erzeugung regulärer Kristallpopulationen durch das Ausfällen von Salzen aus einer Lösung.<ref name=Tammer1998>“Laboratory experiments in atmospheric optics”, Opt. Express 37(9), 1557–1568, M. Vollmer and R. Tammer, 1998. [https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-37-9-1557 link]</ref> Die unzähligen Kristalle in der Lösung erzeugen dann unter dem Einfall von parallelem Licht entsprechende Halos. Die genaue Erscheinung hängt dabei von der Geometrie der erzeugten Kristalle ab und ist häufig in Lösung ringförmig.<ref>“Tabletop divergent-light halos”, Physics Education 42(6), L. Gisle and J. O Mattsson, 2007. [http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-9120/42/6/003/pdf link]</ref> Auf Youtube sind einige Videos hierzu zu finden. Aber auch Parrybögen wurden auf diese Art schon im Labor erzeugt.<ref>Z. Ulanowski, “Ice analog halos,” Appl. Optics 44(27), 5754–5758, 2005. [https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-44-27-5754 link]</ref>

=== Ansatz 3: Mechanische Orientierungsrealisationen ===
==== Eine Achse ====
Die ersten Experimente durch Rotation eines einzigen Kristalls werden [[Auguste Bravais]] um das Jahr 1847 zugeschrieben.<ref>M. Élie de Beaumont, Memoir of Auguste Bravais (Smithsonian Institution, Washington, 1869)</ref><ref name="Bravais">"Mémoire sur les halos et les phénomènes optiques qui les accompagnent", 1847, J. de l'École Royale Polytechnique 31(18), p. 1–270, §XXIV – Reproduction artificielle des phénomènes optiques dus à des prismes à axe vertical, Figures: PL I: Fig. 48, PL II: Fig. 49–54.</ref> Bravais benutzte dabei ein gleichseitiges Dreiecksprisma aus Glas, welches er um die vertikale Achse drehte. Unter Beleuchtung erzeugte dies den wohl ersten künstlich erzeugten Horizontalbogen mit vielen seiner eingebetteten Nebensonnen. Ähnlich benutzte A. Wegener rotierende hexagonale Kristalle um die unteren Nebensonnen zu erzeugen.<ref>“Die Nebensonnen unter dem Horizont,” Meteorol. Z. 34–52(8/9), 295–298, A. Wegner, 1917.</ref> Die Benutzung von hexagonalen Kristallen erlaubt dabei die Untersuchung von einer Vielzahl von Nebensonnen (120°, 22°, 90°, 90° (2ter Ordnung), eine Serie von scharfen Maxima, cyan blaue Flecken).<ref>"Intensity distribution of the parhelic circle and embedded parhelia at zero solar elevation: theory and experiments", Applied Optics (Appl. Opt.), Vol. 54, Issue 22, 6608–6615, S. Borchardt and M. Selmke, 2015. [https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-54-22-6608 link]</ref> Kommerziell erhältliche Lichtleiterstäbe mit hexagonalem Querschnitt können für solche Experimente genutzt werden.<ref>Homogenizing Light rods / Light pipes [https://www.edmundoptics.com/optics/prisms/light-pipes-homogenizing-rods/ link]</ref> Einfache Experimente mit rotierenden Prismen können als Demonstrationsexperimente im Unterricht dienen und klassische Experimente zum Regenbogen ergänzen / ersetzen.<ref name=Tammer1998/><ref name=Selmke2015>"Artificial Halos", American Journal of Physics (Am. J. Phys.), Vol. 83(9), 751–760, M. Selmke, 2015. [http://scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/83/9/10.1119/1.4923458 link]</ref> Auch Parrybögen können auf diese Art erzeugt werden.

Schon vor A. Bravais hat der italienische Wissenschaftler F. Venturi mit wassergefüllten zugespitzten Prismen experimentiert, im Besonderen um den Zirkumzenitalbogen zu erklären.<ref>F. Venturi, "Commentarii sopra ottica", p. 219, Tav VIII, Fig 17, arc: PGQ, Fig 27, p. 213.</ref><ref>"Physikalisches Wörterbuch", neu bearbeitet von Brandes. Gmelin. Horner. Muncke. Pfaff, p. 494, [https://books.google.de/books?id=euIPAAAAQAAJ&printsec=frontcover&dq=bibliogroup:%22Physikalisches+Wörterbuch,+neu+bearbeitet+von+Brandes.+Gmelin.+Horner.+Muncke.+Pfaff%22&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwjE4uf_rIDOAhVClxoKHTHSAjwQ6AEIMDAD#v=onepage&q&f=false]</ref> Seine Erklärung stellte sich später jedoch als falsch heraus und wurde durch Bravais' Erklärung ersetzt.<ref name=Bravais/>

Künstliche Eis-Kristalle können ebenfalls benutzt werden um Halos zu erzeugen die mit Glas-Kristallen nicht realisierbar sind. So wurde beispielsweise der Zirkumzenitalbogen mit einem künstlich hergestellten makroskopischen Eiskristall erzeugt.<ref>Homepage: Arbeitskreis Meteore e.&nbsp;V. [https://www.meteoros.de/akm/halotreffen/2015/ link]</ref> Einige wenige andere Materialien haben ebenfalls einen Brechungsindex nahe demjenigen von Eis, zum Beispiel [[Natriumfluorid]].<ref>"An Analog Light Scattering Experiment of Hexagonal Icelike Particles. Part II: Experimental and Theoretical Results", JOURNAL OF THE ATMOSPHERIC SCIENCES, Vol. 56, B. Barkey, K.N. Liou, Y. Takano, W. Gellerman, P. Sokolkly, 1999.</ref>

==== Zwei Achsen ====
Um künstliche Tangential-Halos oder Lowitz-Halos zu erzeugen, muss man einen Kristall um zwei Achsen gleichzeitig drehen. Der mechanische Aufwand für derartige Experimente ist damit etwas größer. Die erste solche Halo-Maschine wurde 2003 gebaut<ref>“Halo and mirage demonstrations in atmospheric optics,” Appl. Opt. 42(3), 394–398, M. Vollmer and R. Greenler, 2003. [https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-42-3-394 link]</ref>, und einige weitere folgten.<ref name=Großmann2015>“Artificially generated halos: rotating sample crystals around various axes”, Applied Optics Vol. 54, Issue 4, pp. B97–B106, Michael Großmann, Klaus-Peter Möllmann, and Michael Vollmer, 2015. [https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-54-4-B97 link]</ref><ref name=SelmkeSelmke2016>"Complex artificial halos for the classroom", American Journal of Physics (Am. J. Phys.), Vol. 84(7), 561–564, M. Selmke and S. Selmke, 2016. [http://scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/84/7/10.1119/1.4953342 link]</ref><ref>Experimente von Michael Großmann auf Haloblog.net: [http://www.haloblog.net/2016/07/04/experimental-demonstrations-of-column-halos/ link]</ref> Setzt man eine solche Halomaschine in einen Kugelprojektionsschirm, so entsteht nach dem Prinzip der ''sky transform''<ref>"Sky Transform" on atoptics.co.uk: [http://www.atoptics.co.uk/fz983.htm link]</ref> eine verzerrungsfreie nahezu perfekte Analogie zum natürlichen Phänomen am Himmel.<ref name=ArtCZA/><ref name=SelmkeSelmke2016/><ref name=BoredPanda>Article with images on BoredPanda: [https://www.boredpanda.com/we-recreate-beautiful-atmospheric-ice-halos-using-spinning-glass-crystals/ Spherical projection screen for artificial halos]</ref> Überlagert man viele solcher Halo-Projektionen, so kann man komplexe Halo Erscheinungen künstlich erzeugen.<ref name= SelmkeSelmke2016/><ref name=BoredPanda/>

==== Drei Achsen ====
Die Realisation von mechanisch erzeugten kreisrunden (Ring-)Halos erfordert besondere Tricks, da hier eine simultane Rotation eines Kristalls um drei Raumachsen nötig ist ohne dabei den Strahlengang zu blockieren. Im Ansatz über chemische Reaktionen hingegen sind die runden Halos die einfachsten. Die mechanische 3D-Reorientierung zur Erzeugung künstlicher Ring-Halos wurde auf zwei Arten bewerkstelligt: Zum einen durch ein ausgefeiltes und kompliziertes mechanisches Gerüst,<ref name=Großmann2015/> und zum anderen mithilfe einer auf Arduino-Technologie basierenden Random walk Maschine, welche einen in eine dünnwandige Hohlkugel eingebetteten Kristall dreht.<ref name=Selmke2015/>

== Veränderliche Halos ==
Gelegentlich werden sich schnell verändernde Halos in der Nähe von Gewitterwolken, meist direkt im Eisschirm von [[Cumulonimbus]]wolken beobachtet. Diese Eiswolken entstehen durch den raschen Aufstieg warmer feuchter Luft bis an die [[Tropopause]]. Kurz davor kühlt die Luft unter den Gefrierpunkt ab und bildet den klassischen Eisschirm der Wolke. Die dabei entstehenden Eispartikel können durch das starke elektromagnetische Feld der Gewitterwolke ebenfalls regelmäßig angeordnet werden und Halo-Effekte durch das einfallende Sonnenlicht erzeugen. Wechselt das elektromagnetische Feld der Wolke durch einen [[Blitz]], orientieren sich die Partikel spontan um, was zu schnellen und teils spektakulären Bewegungsmustern der Halo-Erscheinungen führt.

Die Lichterscheinungen werden aufgrund ihres Entstehungsortes am oberen Rand der Gewitterwolken auch ''[[Crown Flash]]es'' („Kronenblitze“) oder ''Jumping Sundogs'' genannt.<ref>Crown Flash im Wetterlexikon von WetterOnline.de: [https://www.wetteronline.de/wetterlexikon?topic=crown-flash link]</ref>

== Siehe auch ==
* [[Korona (Atmosphärische Optik)]]
* [[Glorie]]
* [[Heiligenschein (Naturerscheinung)]]
* [[Brockengespenst]]

== Weblinks ==
{{Commons|Halo}}
* [https://www.meteoros.de/themen/halos/ Was sind Haloerscheinungen?]
* [https://www.meteoros.de/themen/halos/haloarten/ Liste der Haloarten]
* [[Joseph von Fraunhofer]]: ''Theorie der Höfe, Nebensonnen und verwandter Phänomene mit Versuchen zur Bestätigung derselben'' (1825), {{urn|nbn:de:bvb:12-bsb10058365-7}}
* [https://old.meteoros.de Website] des Arbeitskreises Meteore&nbsp;e.&nbsp;V., u.&nbsp;a. mit einem [https://www.halo-bibliographie.net Unterabschnitt] ''Halo - Bibliography'' der ''Sektion Halobeobachtung''

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4158860-5|LCCN=sh/85/58512}}

[[Kategorie:Photometeor]]
[[Kategorie:Flugmeteorologie]]
[[Kategorie:Himmelsbeobachtung]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]