Впервые учёные систематизировали все гало, обнаруженные за тысячи лет наблюдений
Впервые в истории наблюдений учёные из Хельсинкского и Уральского федерального университетов Ярмо Мойланен и Мария Грицевич систематизировали информацию обо всех формах атмосферных гало, зафиксированных человечеством к концу 2021 года. Из многочисленных источников данных наблюдений, история которых насчитывает 4-5 тысячелетий, на сегодня известно 119 различных форм атмосферного гало. Существуют и внеатмосферные гало, а также гало, которые можно наблюдать на различных поверхностях. Статья с описанием проделанной работы и сделанных выводов опубликована в Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
В исследовании учёные обобщили не только общую информацию о явлениях, но и условия, необходимые для наблюдения оптических иллюзий в атмосфере (формирование кристаллов льда или других минералов), такие как температура и влажность. Кроме того, авторы статьи выявили пробелы в знаниях об изучении атмосферных гало и наметили перспективные методы наблюдений и обработки данных. Среди них — новые методы цифровой фотографии, которые используются для повышения качества обнаружения атмосферных гало и приводят к открытию их новых форм.
Учёные разделили атмосферные гало на часто наблюдаемые и редкие. Считается, что если определённая форма гало наблюдается хотя бы раз в год, она относится к первой категории; гало с редкой конфигурацией источника света, ориентацией или необычной формой кристалла составляют лишь около 1% всех наблюдаемых гало.
Часто наблюдаемые гало обычно образуются в результате рассеяния, преломления и фокусировки света гексагональными кристаллами льда в неупорядоченной, горизонтальной или вертикальной ориентации. Основными источниками света, вызывающими гало, являются солнце и луна, а также искусственные источники. Редкие гало, в свою очередь, делятся на те, чьё происхождение установлено; и экзотические, те, которые ещё недостаточно изучены и пока не поддаются моделированию.
«Как правило, гало образуются в результате взаимодействия света с гексагональными кристаллами водяного льда, — говорит автор статьи Ярмо Мойланен, исследователь Финского института геопространственных исследований, аспирант Хельсинкского университета. — Однако некоторые из задокументированных экзотических гало нельзя объяснить таким образом. Например, загадки происхождения эллиптических гало и колец Боттлингера не разгаданы с момента их открытия в начале XX века. К числу загадочных относится и так называемая дуга Мойланена, которую я впервые обнаружил в 1995 году».
В случае экзотических гало наука, предположительно, имеет дело с аномальными формами кристаллов (например, кубическими кристаллами водяного льда), с их неоднородностью или с кристаллами каких-то других минералов, рассеянных в воздухе. Однако какими именно должны быть кристаллы льда и пути лучей, проходящих через эти кристаллы, чтобы сформировать гало той или иной экзотической формы, до сих пор неясно.
«Исследователи предполагают, что необычная форма экзотических гало обусловлена антропогенными факторами, такими как выбросы в атмосферу или влияние сильного электромагнитного поля высоковольтных линий электропередачи, которые могут нарушить ориентацию ледяных кристаллов в воздухе. Для разгадки таких тайн специально собирали в атмосфере образцы ледяных кристаллов, формирующих экзотические гало, но этот опыт также дал больше вопросов, чем ответов», — говорит Мария Грицевич, адъюнкт-профессор Хельсинкского университета, старший научный сотрудник Финского института геопространственных исследований и Уральского федерального университета.
Отдельный интерес представляют гало, образующиеся в атмосферах Венеры, Марса, Юпитера и их спутников. Гало уже широко задокументированы в атмосфере Марса.
«Это наблюдение доказывает, что в атмосфере Марса существуют облака из гексагональных кристаллов водяного льда или других минералов, — говорит Мария Грицевич. — Есть предположения, что гало могут формироваться кристаллами диоксида углерода. Моделирование методом Монте-Карло факторов, которые могут привести к образованию гало, даст ценную информацию о состоянии марсианской атмосферы».
Самые древние упоминания о гало насчитывают от 4 до 5 тысяч лет: информация о гало зафиксирована на клинописных табличках шумеро-вавилонской культуры. Ко временам Аристотеля было известно как минимум три формы гало. Одно из древнейших свидетельств наблюдения гало в Иерусалиме датируется началом XII века. К 1820 году число зарегистрированных гало составляло около 20; к 1990 году — 60. Значительный прогресс в документировании гало произошёл в связи с распространением мобильных телефонов с фото- и видеокамерами. Авторы статьи призывают общественность фиксировать наблюдаемые гало и тем самым вносить вклад в изучение этих явлений и открытие новых.