Ученые Хельсинкского и Уральского федерального университетов Ярмо Мойланен и Мария Грицевич впервые за всю историю наблюдений систематизировали сведения обо всех формах атмосферных гало, зафиксированных человечеством на конец 2021 года. Из многочисленных источников данных о наблюдениях, история которых насчитывает 4-5 тысячелетий, на сегодня известно о 119 различных формах атмосферных гало (существуют также внеатмосферные гало и гало, которые можно разглядеть на различных поверхностях). Статья с описанием проведенной работы и выводов из нее опубликована в Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
Фотография гало из алмазной пыли сделана 12 декабря 2010 года в Темпере (Финляндия). Фото: Марко Рийконена
В исследовании ученые обобщили не только общие сведения, но и такие необходимые для рассеивания света условия (формирование в атмосфере кристаллов льда или других минералов), как температура, влажность. Кроме того, авторы статьи обозначили пробелы в исследованиях атмосферных гало и перспективные методы наблюдений и обработки полученных данных. В их числе — новые методы цифровой фотографии, которые применяются для улучшения качества документирования атмосферных гало и ведут к открытию их новых форм.
Ученые сгруппировали атмосферные гало в категории часто наблюдаемых и редко встречающихся. Считается, что, если определенная форма гало наблюдается не реже раза в год, она относится к первой категории; гало с редкой конфигурацией источников света, ориентацией или необычной формой кристаллов составляют лишь около 1% от всех наблюдаемых гало.
Часто наблюдаемые гало обычно образуются рассеиванием, преломлением и фокусировкой света шестиугольными кристаллами льда с неупорядоченной, горизонтальной или вертикальной ориентацией. Основными источниками света, вызывающими гало, являются Солнце и Луна, а также искусственные источники. Редкие гало, в свою очередь, подразделяются на те, чье происхождение установлено, и еще недостаточно изученные и пока не поддающиеся моделированию — экзотические.
«Как правило, гало образуются в результате взаимодействия света с шестиугольными кристаллами водяного льда. Однако некоторые из задокументированных, экзотические, гало не могут быть объяснены таким образом. К примеру, тайны происхождения некоторых эллиптических и круглых гало не разгаданы с момента их обнаружения в начале ХХ века. В числе загадочных и так называемая дуга Мойланенa, впервые зафиксированная мною в 1995 году», — рассказывает Ярмо Мойланен, соавтор статьи, научный сотрудник Финского института геопространственных исследований, аспирант Хельсинкского университета.
В случае с экзотическими гало наука предположительно имеет дело с аномальными формами кристаллов (например, кубическими кристаллами водяного льда), с их неоднородностью или с кристаллами каких-либо еще минералов, рассеянными в воздухе. Однако то, какими именно должны быть кристаллы льда и пути лучей, которые проходят через эти кристаллы, чтобы образовалось гало той или иной экзотической формы, неясно до сих пор.
«Исследователи предполагают, что необычная форма экзотических гало объясняется антропогенными факторами, такими как выбросы в атмосферу или влияние сильного электромагнитного поля высоковольтных линий электропередач, которое может нарушить ориентацию кристаллов льда в воздухе. Чтобы разгадать подобные загадки, в атмосфере были специально собраны образцы ледяных кристаллов, образующих экзотические гало, но и этот опыт дал больше вопросов, чем ответов», — подчеркивает Мария Грицевич, доцент Хельсинкского университета, старший научный сотрудник Финского института геопространственных исследований и Уральского федерального университета.
Наконец, интересны гало, образующиеся в атмосферах Венеры, Марса, Юпитера и их спутников. Так, гало, образованные кристаллами льда, зафиксированы в атмосфере Марса.
«Это наблюдение доказывает, что в атмосфере Марса существуют облака гексагональных кристаллов водяного льда либо других минералов. Есть предположения и о том, что гало могли быть образованы прозрачными и оптически достаточно твердыми кристаллами диоксида углерода. Компьютерное моделирование факторов, при наличии которых возможно образование гало, даст ценную информацию о состоянии марсианской атмосферы», — добавляет Мария Грицевич.
Справка
Атмосферные гало — это явление рассеяния света, вызванное скоплением в атмосфере кристаллов водяного льда размером менее 10 микрометров. Сочетание формы кристаллов льда (или минералов), их ориентации и путей прохождения лучей света через кристаллы определяет конфигурацию гало, будь то цветные или белые кольца, пятна или дуги. Другими словами, по форме гало можно судить о типах кристаллов льда, присутствующих в атмосфере.
Самым древним упоминаниям о гало от 4 до 5 тысяч лет: сведения о гало зафиксированы на клинописных табличках шумеро-вавилонской культуры. Во времена Аристотеля было известно, по крайней мере, о трех формах гало. Одно из старейших наблюдений гало в Иерусалиме датировано началом XII века. К 1820 году число зарегистрированных гало составляло порядка 20, к 1990-му — 60.
Значительный прогресс в документировании гало произошел в связи с распространением мобильных телефонов с фото- и видеокамерами. Авторы статьи призывают общественность фиксировать наблюдаемые гало и, таким образом, вносить вклад в исследования этих явлений и в открытие новых.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Уральского федерального университета
