Tähtitieteellinen yhdistys Ursa

Ilmakehän optiset ilmiöt

Pikakurssi haloista

Tämä on Ursan halojaoston tietopaketti haloilmiöistä, johon on koottu lyhyesti perustietoja. Toisin sanoen tämä on eräänlainen halojaoston usein kysytyt kysymykset -sivu.

Tässä mainitaan Aurinko usein. Aurinko on kuitenkin vain yksi valolähde, joka voi saada seurakseen haloja. Käytännössä haloja näkyy useimmiten Auringon ympärillä, mutta usein myös Kuun tai esim. keinovalon ympärillä riippuen tilanteesta. Toisin sanoen sanan Aurinko voisi korvata sanalla valolähde, mutta käytetään ymmärrettävyyden vuoksi Aurinko-sanaa tässä.

Tässä on tarkoitus  vastata lyhyesti ainakin seuraaviin kysymyksiin:

  • Haloilmiöt eli halot, mitä ne ovat?
  • Mitä halot eivät ole?
  • Missä niitä näkee?
  • Kuinka usein niitä näkee?
  • Yleisimmät halomuodot?
  • Harvinaiset halomuodot?
  • Halotutkimuksen historia?
  • Halotutkimus nykyisin?
  • Miksi haloja tutkitaan?

Haloilmiöt eli halot, mitä ne ovat?
Halot ovat luonnossa esiintyviä valoilmiöitä. Ne ovat värillisiä tai valkeita valorenkaita, -kaaria tai -keskittymiä taivaalla. Ne syntyvät Auringon valon heijastuessa tai taittuessa ilmakehässä leijuvista jääkiteistä. Halot esiintyvät usein aivan Auringon tai Kuun ympärillä, mutta niitä voi parhaimmissa näytelmissä näkyä joka puolella taivasta.

Halot syntyvät siis valon taittuessa tai heijastuessa ilmassa leijuvista  jääkiteistä. Ilmiö perustuu yleisiin optiikan heijastumis- ja taittumislakeihin. Taittuminen perustuu siihen, että jääkiteen taitekerroin on suurempi kuin ilman. Tämä vuoksi jääkide toimii joko peilinä, prismana tai molempina.

Eri halojen erilaiset ulkoasut johtuvat fysikaalisista seikoista, joita ovat jääkiteen muoto (lähes aina jää omaa ns. kuusisivuisen eli heksagonisen kidejärjestelmän), sen asento ilmassa ja valon kulkema reitti jääkiteen läpi. Jääkiteen muoto vaikuttaa osaltaan kiteen asentoon ilmassa. Lisäksi eräiden halojen ulkoasu muuttuu Auringon korkeuden muuttuessa huomattavasti valoreitin ja kiteen asennon vaikutuksesta. Auringon korkeus vaikuttaa myös siten, että tiettyjä haloja ei voi nähdä jos Aurinko on liian korkealla tai liian matalla.

Valo voi ottaa useita erilaisia reittejä jääkiteen läpi. Kaikkein yksinkertaisin valoreitti on valon heijastuminen kiteen pinnasta. Näin syntyvät halot ovat valonlähteen värisiä (korkealla Auringolla valkeita ja laskevalla Auringolla joskus punaisia). Seuraavaksi yksinkertaisimmassa valoreitissä valo menee jääkiteen sisään yhdestä sivusta ja tulee ulos sivusta joka ei ole ensimmäisen sivun suhteen  yhdensuuntainen. Valo kulkee tällöin jäisen prisman läpi. Tällöin valo taittuu eli valkoinen valo hajoaa spektrin väreihin. Näin syntyy värilliset halot. Jos sivut ovat yhdensuuntaisia ei taittumista tapahdu vaan valo kokee vain pienen sivuttaissuuntaisen siirtymisen ja valo jatkaa kiteen jälkeen samaan suuntaan mistä se tulikin. Monimutkaisemmissa valoreiteissä valo voi poukkoilla kiteen sisällä kokonaisheijastumisen vuoksi useita kertoja ennen poistumista kiteestä.

Erilaisia halomuotoja on todistettavasti havaittu noin 60 erilaista, tosin on olemassa koko joukko teoreettisia halomuotoja odottamassa ensimmäistä havaitsijaansa.

Laattakide
Pylväskide
Pyramidikide

Laatta- ja pylväskiteet sekä niiden välimuoto tasasuhteinen jääkide ovat yleisiä. Pyramidijääkiteestä syntyy harvinaisia haloja, joiden säteet poikkeavat normaaleista 22° ja 46°. Kuvan pyramidikide on laattamainen, mutta on myös pylväspyramidikiteitä.

Mikroskooppikuva pylväsjääkiteestä. Ei aivan täydellinen "halontekijä" sillä tässä on ilmaonteloita häiritsemässä monimutkaisempia valoreittejä. © Etelänaparetkikunta 1998-99

Huomaa, että jääkiteellä ei halojen yhteydessä koskaan tarkoiteta lumihiutaleita tai lumitähtiä vaan nimenomaan kuusisivuisia eli heksagonisia jääkiteitä. Toki, lumitähdet voivat aiheuttaa yksinkertaisia pintaheijastumiseen perustuvia haloilmiöitä.

Mitä halot eivät ole?
Halot eivät ole sateenkaaria, vaikka eräät muistuttavatkin sateenkaarta väritykseltään ja muodoltaan. Halot syntyvät jääkiteistä ja sateenkaaret vesipisaroista. Suurin ero on halojen sijainnissa sateenkaariin verrattuna. Sateenkaaret esiintyvät aina Aurinkoa vastapäätä olevalla osalla taivasta ja niiden keskipiste sijaitsee havaitsijan pään varjon kohdalla. Sateenkaaria on yleensä yksi tai kaksi eli pääkaari ja sivukaari. Tällä osalla taivasta voi esiintyä myös harvinaisia haloja, mutta ne eivät juurikaan muistuta sateenkaarta ja ovat useimmiten valkeita. Myöskään sumu- tai pilvikaariin ei haloja pidä sekoittaa. Sumu- ja pilvikaari ovat sateenkaaren erikoismuotoja, jotka pienemmän pisarakoon vuoksi eivät ole värikkäitä vaan usein lähes täysin valkoisia ja ne näkyvät siellä missä sateenkaarikin.

Halot eivät ole kehiä. Vaikka eräät halot ovatkin muodoltaan renkaita eli kehiä, ei ole oikein käyttää kehä-sanaa halojen yhteydessä. Olkoonkin että halo-sana tulee kehää merkitsevästä sanasta. Tämä ero on syytä muistaa sen vuoksi, että kehät on oma erillinen valoilmiöjoukko joilla ei ole useinkaan paljoa tekemistä halojen kanssa. Kehät esiintyvät aivan Auringon välittömässä yhteydessä usein ilman mitään selvää rakoa kehän ja Auringon välissä. Kehän kirkkain osa on aina Auringon kohdalla. Tosin kehä ei välttämättä aina yllä Aurinkoon asti esim. jos kehän aiheuttavia pienhiukkasia ei ole Auringon edessä. Kehät ovat yleensä kooltaan pieniä ja niiden säde on yleensä parista asteesta aina 10° kokoluokkaan kun taas yleisimmän halon, 22° renkaan säde on nimen mukaisesti 22°. Eräät kehät ovat hyvinkin värikkäitä ja suurin osa kehistä on pyöreitä mutta myös elliptisiä siitepölyn aiheuttamia kehiä on olemassa. Kehät syntyvät valon sirottuessa ilmakehän pienhiukkasista kuten pienistä sumu-, pilvi- tai vesipisaroista  sekä jo äsken mainituista siitepölyhiukkasista.

Haloja ei pidä sekoittaa myöskään pilvikuituihin tai -läiskiin, revontuliin, helmiäispilviin, valaiseviin yöpilviin, väripilviin, rakettilaukaisuihin, meteoreihin eli tähdenlentoihin tai muihin tunnettuihin tai tuntemattomiin ilmakehän ilmiöihin jotka eivät ole haloja. Eikä myöskään halkoihin, ne halot ovat ihan oma asiansa...

Missä niitä näkee?
Ilmakehässä leijuvissa jääkiteissä kaikkialla Maapallolla.

Halot esiintyvät Suomen oloissa useimmiten 7-12 km korkeudella sijaitsevissa valkeissa yläpilvissä. Siinä korkeudessa ilman lämpötila on usein riittävän alhainen jääkiteiden synnylle vaikka maanpinnalla olisi helle. Näin on tilanne myös lämpimimmillä seuduilla ja yläpilvet ovat lähes aina syypäinä tropiikissa näkyville halonäytelmille.

Kylmällä ilmalla (lämpötila pakkasen puolella) voi haloja nähdä myös havaitsijan ympärillä leijuvissa jääkiteissä. Tällöin puhutaan ns. jääsumusta eli "timanttipölystä". On huomattava että englannin kielen jääsumu-sana (ice fog) tarkoittaa tiheää lähes läpinäkymätöntä saastepilven kaltaista sumua, kun taas haloja aiheuttava hyvälaatuinen jääsumu on englanniksi diamond dust. Suomen kielessä ei näitä kahta erityyppistä jääsumua yleensä erotella toisistaan, vaikka syytä olisi. Jääsumuhalot voivat olla huomiota herättävän kirkkaita ja värikkäitä. Jääkiteiden läheisyyden vuoksi halot näkyvät jopa maisemaa tai rakennuksia vasten. Jääsumut ovat pohjoisessa Suomessa yleisempiä kuin Etelä-Suomessa lähinnä kylmempien lämpötilojen vuoksi. Varsinkin pohjoisen isoimmissa kaupungeissa (kuten Oulu ja Rovaniemi) on hyvät mahdollisuudet nähdä jääsumunäytelmiä kaupunkien tuottaman kosteuden ja ns. kiteytymisytimien, kuten ilmassa leijuvien pienhiukkasten, vuoksi.

Joskus kun lumihangelle sataa tai kasvaa sopivia jääkiteitä, voi hangen pinnalla nähdä haloja. Nämä pintahalot ovat yleensä renkaita. Satavat kiteet voivat synnyttää haloja muillekin tasaisille alustoille, jopa autojen katoille. Myös nurmikkoon syntyvässä kuurassa voi näkyä lähinnä rengasmaisia haloja. Myös tuulen juoksuttamassa lumessa voi hyvällä onnella nähdä haloja ja onpa eräät havaitsijat onnistuneet itse synnyttämään haloja heittämällä lunta ilmaan esim. lapiolla. Nämäkin ovat mielenkiintoisia haloilmiöitä, mutta niitä ei niin kovin tarkkaan ole tutkittu.

Milloin niitä näkee?
Läpi vuoden, mutta Suomessa erityisen hyvää aikaa on kevät maaliskuusta toukokuuhun, maksimin keskittyessä suurin piirtein huhti- ja toukokuun vaihteeseen. Silloin Atlantilta tulevat matalapaineet "kuolevat" Suomen yllä eli niiden alemmat pilvikerrokset ovat jo häipyneet ja hyviä jääkiteitä sisältävät yläpilvet ovat näkyvissä. Nämä yläpilvilautat voivat olla niin laajoja, että halonäytelmä näkyy hyvinkin laajalla, jopa puolet Suomen pinta-alasta kattavalla alueella. Jotkin halonäytelmä voi keväällä jatkua jopa useampia vuorokausia.

Kesälläkin haloja näkyy, mutta kesäisin näytelmät ovat yleensä varsin pienialaisia yläpilvinäytelmiä ja ne kestävät lyhyen ajan ja halot ovat usein vain halojen osia. Syksyisin voi myös nähdä joitain hyviä halonäytelmiä, mutta yleensä alapilvet peittävät taivaan varsin laajalti ja pitkiä aikoja. Silti syksyllä on vuoden toinen esiintymispiikki. Alapilvisyys on ongelma usein varsinkin keskitalvella. Toisaalta talvella voi kovilla pakkasilla esiintyä komeita haloja jääsumussa ja jopa keinovalojen ympärillä.

Kuinka usein niitä näkee?
Halot on yksi yleisimmin taivaalla vierailevista valoilmiöryhmistä. Itse asiassa halot ovat jopa 10 - 15 kertaa yleisempiä kuin sateenkaaret. Kaikki tuntevat sateenkaaren, mutta monikaan asiaan vihkiytymätön ei muista nähneensä haloja. Mistä se johtuu? Ongelma halojen näkemisessä on se, että ne sijaitsevat usein lähellä kirkasta Aurinkoa ja jäävät siksi näkemättä. Lisäksi tyypillisin halonäytelmä on myös aika himmeä tai halot ovat vain osittain näkyvissä.

Suomessa havaitaan haloja keskimäärin noin 150 päivänä tai yönä vuodessa minkä tahansa paikkakunnan taivaalla. Usein jostain neljästä yleisimmästä halosta näkyy vain lyhyt pätkä. Todella hyvät halonäytelmät jäävät vajaaseen puoleen tusinaan kertaan vuodessa ja jonain vuonna niitä ei välttämättä näe lainkaan. Kaiken kaikkiaan, halojen näkymisessä vuosittaiset erot ovat usein aika selviä. Myös paikkakuntakohtaiset erot voivat olla yllättävän suuria. Varsinkin jääsumuhalot voivat olla joskus todella paikallisia ja jääsumunäytelmä saattaa näkyä vain muutaman sadan metrin läpimittaisella alueella. Suurilla tulivuorenpurkauksilla, kuten Mt. Pinatubon purkaus Filippiineillä vuonna 1990, on epäilty toisinaan olleen kielteistä vaikutusta Suomessa näkyviin harvinaisiin haloihin vuosi pari purkauksen jälkeen.

Miten haloja voi nähdä?
Jos haluaa nähdä halon, on syytä muistaa seuraavat neuvot: Käytä aurinkolaseja! Varsinkin tottumaton halohavaitsija ei voi nähdä edes 22° rengasta kirkkaan Auringon lähellä ilman aurinkolaseja. Toisekseen kirkkaan Auringon suuntaan katsoessa on aina syytä suojata silmät. Suoraan Aurinkoon katsomista pitää välttää! Käytä kättä! Toisin sanoen, kun aiot katsoa Auringon lähelle, kätevin tapa parantaa näkyvyyttä halojen alueella on varjostaa Aurinko kädellä. Vaihtoehtoisesti käden virkaa voi hoitaa esim. katuvalo. Katso taivaalle! Haloja ei voi nähdä jos niitä ei edes yritä katsoa. Mitä useammin vilkaiset taivaalle, varsinkin sopivien ohuiden yläpilvien vaeltaessa taivaalla, sitä varmemmin näet haloja. Tiedä mitä etsit! Katso valokuvia ja piirroksia haloista, jotta tiedät mitä on mahdollista nähdä. Koska 22° rengas on yleisimmin taivaalla näkyvä halo, on syytä opetella sen löytäminen: Kun ojennat kätesi suoraan eteen ja levität sormesi niin, että pikkurillin ja peukalon välimatka on suurimmillaan, silloin pikkurillin ja peukalon pää ovat noin 19-21° etäisyydellä toisistaan. Toisin sanoen peukalon peittäessä Auringon, pitäisi 22° renkaan olla hiukan pikkurillin pään ulkopuolella.

Yleisimmät halomuodot?
Lukuisista halomuodoista neljä muotoa on selvästi muita yleisempiä. Yleisin halomuoto on 22° rengas. 22° rengas on nimensä mukaisesti 22° säteinen rengas Auringon ympärillä. Renkaan sisäreuna on punainen ja ulkoreuna valkea. Toisinaan siinä voi nähdä myös oranssia ja keltaista, harvemmin muita värejä. 22° rengas syntyy kuusisivuisen jääkiteen asennoituessa satunnaisesti ilmakehässä.

22° rengas on yleisin halomuoto. Sisäreunaltaan selvästi punaisen renkaan säde pilven takana olevasta Auringosta laskien on noin 22°. Halo syntyy valonsäteen taittuessa lukemattomista satunnaisessa asennossa leijuvista jäisistä 60° prismoista eli jääkiteestä.

Toiseksi yleisin halomuoto on joko sivuauringot tai 22° sivuavat kaaret. Nämä kaksi muotoa esiintyvät tilastoissa aika tasaväkisesti, joten järjestystä on turha sen tarkemmin määrittää.

Sivuauringot eli vanhan kansan "auringon sapet" ovat Auringon molemmin puolin näkyvät "valeauringot". Ne muistuttavat joskus värikästä spektrin pätkää ja ne voivat olla jopa häikäiseviä. Auringon ollessa horisontin tuntumassa sivuauringot näkyvät kiinni 22° renkaassa, koska valoreitti kiteen läpi on sama kuin 22° renkaalla, mutta sivuauringot synnyttävien kiteiden asento on rajoittunut, irtautuu sivuauringot 22° renkaasta kun valolähde nousee korkeammalle. Sivuauringot syntyvät laattamaisen jääkiteen leijuessa vaakasuorassa asennossa. Kirkkaiden sivuaurinkojen ollessa taivaalla ja Auringon korkeuden ollessa alle 32°, kannattaa etsiä korkealta taivaalta erästä komeimmista haloista eli zeniitinympäristön kaarta, joka parhaimmillaan saartaa värikkäänä zeniitin vähintään 46° etäisyydellä Auringosta.

22° sivuavat kaaret syntyvät myös samalla valoreitillä jääkiteen läpi kuin 22° rengas tai sivuaurinko. 22° sivuavat kaaret synnyttää niistä poiketen vaakasuorassa asennossa oleva pylväsmäinen jääkide. Jääkiteen pääakseli (molempien päätytahkojen läpi kohtisuoraan kulkeva akseli) on 90° kulmassa sivuauringon synnyttävän jääkiteen pääakseliin nähden. 22° sivuavat kaaret voivat toisinaan olla hyvinkin värikkäitä ja kirkkaita.

22° sivuavia kaarista voi erottaan kaksi komponenttia eli osamuotoa, ylläsivuava ja allasivuava kaari. Ne sivuavat aina 22° rengasta joko sen ylimmässä tai alimmassa pisteessä. 22° sivuavat kaaret muuttavat muotoa hyvin suuresti valolähteen korkeuden muuttuessa. Matalalla valolähteellä 22° ylläsivuava on voimakkaasti V-kirjaimen muotoinen. Samoin 22° allasivuava muistuttaa V-kirjainta, mutta on vain ylösalaisin 22° renkaan alimmassa pisteessä eli käytännössä horisontin alapuolella näkymättömissä. Kaaret loivenevat kun valolähde siirtyy korkeammalle ja valolähteen ollessa tarpeeksi korkealla (>35°), yllä- ja allasivuava kaari kurottautuvat sivustoilta yhteen ja muodostavat yhden yhtenäisen halon.

Tietokonesimulaatio, jossa on eri väreillä merkitty kolme eri asennossa olevaa jääkidepopulaatiota. Sinisellä (1) erottuvat horisontaalisesti asennoituneiden laattajääkiteiden synnyttämät sivuauringot. Keltaisella (2) erottuvat horisontaalisesti asennoituneiden pylväsjääkiteiden synnyttämät 22° ylläsivuava kaari ja 22° allasivuava kaari. Punaisella (3) näkyy satunnaisesti asennoituneiden jääkiteiden synnyttämät 22° rengas ja kauempana sijaitseva 46° rengas. Simulaatiossa Auringon korkeus on 25° ja sivuauringot ovat jo selvästi irti 22° renkaasta. Valkea kaareva viiva simulaation alareunassa on horisontti. Viiva on kaareva simulaation projektiosta johtuen.

Neljänneksi yleisin halo on auringonpilari. Auringonpilari on se valopilari joka näkyy usein laskevalla Auringolla kesäöisin tai talvella matalalla horisontissa viipyvällä Auringolla. Auringonpilari on Auringon läpi pystysuunnassa kulkeva valopilari. Auringonpilari syntyy heijastuksesta jääkiteiden vaakasuoralla pinnalla ja sen väri vastaa Auringon väriä. Auringolla ja Kuulla pilarin korkeus ylöspäin jää usein alle 22°, mutta talvipakkasella keinovaloilla näkyvät pilarit voivat yltää horisontista zeniittiin asti, jopa sen ylikin. Keinovaloilla voi talvipakkasilla nähdä oikein pilarimetsän kaikkien lähiseudun keinovalojen luodessa taivaalle itsensä väriset keinovalopilarit.

Ursan halojaostossa lasketaan yleisiksi halomuodoiksi kaikkiaan yhdeksän muotoa. Muita yleisiksi laskettavia halomuotoja ovat 46° rengas, zeniitinympäristön ja horisontinympäristön kaaret, 46° sivuavat kaaret, horisonttirengas ja ala-aurinko.

Harvinaiset halomuodot?
Harvinaisia halomuotoja on kymmeniä. Aivan kaikkia olemassa olevia halomuotoja ei ole luonnossa onnistuttu vielä edes näkemään. Eräät harvinaisimmat halomuodot ovat todellisia superharvinaisuuksia. Eräistä tunnetaan vain muutama luotettava raportti ja kenties vain yksi valokuvattu tapaus. Halomuodon tekee harvinaiseksi lähinnä fysikaaliset seikat. Harvinainen halomuoto saattaa vaatia harvinaista jääkidettä, harvinaista jääkiteen asentoa tai sen synnyttävä valoreitti jääkiteen läpi on niin monimutkainen, että jääkiteiden täytyy olla poikkeuksellisen puhdas tuottamaan kyseinen halomuoto. Lisäksi näitä kriteerit täyttäviä jääkiteitä täytyy olla ilmassa paljon. Usein kidenäytteissä on harvinaisien halojen kaipaamia puhtaita jääkiteitä, mutta silti taivaalla ei välttämättä näy tällaisen jääkiteen synnyttämiä haloja, koska kyseisiä kiteitä ei ole tarpeeksi.

Etelänavalla 11.1.1999 valokuvattu halonäytelmä. Kuvan kontrastia on kasvatettu, jotta kaikki 9 harvinaista halomuotoa erottuisivat. Halot ovat: 1) 46° allasivuava kaari, 2) Parryn kaari, 3) 120° sivuaurinko, 4) Wegenerin vasta-aurinkokaari, 5) ala-aurinkokaari, 6) aurinkokaari, 7) ylempi Tapen kaari, 8) alavasta-aurinkokaari ja 9) Hastingsin vasta-aurinkokaari. Kuvan näytelmä on yksi rajuimmista halonäytelmistä mitä koskaan on valokuvattu. Yhtäaikaa taivaalla olleiden halojen lukumäärä 22 (joka on yli 1/3 kaikista tunnetuista haloista!) on jonkin sortin maailmanennätys. Pelkästään tässä kuvassa on erotettavissa kaikkiaan 16 eri halomuotoa.

Kaikkein harvinaisimpina haloina voisi pitää niitä teoreettisesti ennustettuja haloja, joita ei vielä ole onnistuttu näkemään. Nykyaikaiset tietokoneet ovat mahdollistaneet halojen tutkimisen näyttöpäätteellä ja siten on opittu ettei kaikkea mahdollista olla vielä havaittu. Puhumattakaan siitä, että viimeisimmät uudet halot ovat olleet sellaisia ettei niitä ole vielä onnistuttu simuloimaan tietokoneillakaan. On täysin mahdollista, että vieläkin löytyy halomuotoja joiden syntymekanismia emme nykytiedoilla kykene hyödyntämään tietokonesimulaatioissakaan.

Oma lukunsa on sitten historialliset ehdokkaat halomuodoiksi. Nämä ovat haloja jotka joku on piirtänyt talteen paperille, mutta kukaan ei ole onnistunut valokuvaamaan sellaista tai edes selittämään sitä. Näitä historiallisia halomuotoja on kymmeniä, mutta on epäselvää onko niistä yksikään todella olemassa.

Halotutkimuksen historia?
Haloja on luonnollisesti ollut aina taivaalla. Vanhimmat halohavainnot on hakattu kirjaimellisesti kiveen esihistoriallisina aikoina. Joten ei ole ihme, että antiikin filosofeillakin oli omia teorioitaan Auringon ympärillä näkyvistä renkaista. Muinaiset kiinalaisetkin kirjasivat haloja ylös. Ensimmäisen haloaiheisen kirjan kirjoitti Kiinan keisari Chu Kao-Chih jo vuonna 1425, mutta tieteelliseksi kirjaa ei voida mainostaa, sillä se sisälsi runsaasti mm. taikauskoisia ennustuksia.

Varsinainen tieteellinen halotutkimus alkoi länsimaissa 1600- ja 1700-luvuilla. Tällöin alkoi  tutkimusmatkojen myötä kerääntyä halohavaintoja arktisien alueiden komeista jääsumunäytelmistä. Myöhemmin monet kuuluisat tiedemiehet yrittivät ymmärtää haloja. Hevelius, Huygens ja Descartes esittivät omia ideoitaan. 1700-luvun alussa ranskalainen E. Mariotte sai viimein yhdistettyä halot jääkiteisiin. Tosin Mariotten idea sai jalansijaa vasta 1800-luvulla ja Bravais onnistui myöhemmin selittämään yleisimmät halot 1800-luvun puolivälissä samaa periaatetta noudattaen.

Viime vuosisadan alkuaikoina oli eräs halotutkimuksen kulta-aika. Tuolloin alkoivat ensimmäiset harvinaiset halot saada selityksensä. Tuolloin useampikin kuuluisa tiedemies tutki haloja, mm. mannerliikuntojen isä Alfred Wegener onnistui selittämä erään harvinaisen halomuodon synnyn, ja siksi Wegenerin vasta-aurinkokaaret kantavat nyt hänen nimeään.

Halotutkimus nykyisin
Halotutkimuksen nykyaika alkaa oikeastaan 1970-luvulla. Tällöin englantilainen R.A.R. Tricker ja amerikkalainen Robert Greenler saivat pään auki nykyaikaiselle tutkimukselle. Noihin aikoihin työtä tuli helpottamaan tietokoneet. Tietokoneella oli mahdollista tutkia erilaisten jääkiteiden ja valoreittien synnyttämiä haloja ja niiden käyttäytymistä Auringon korkeuden muuttuessa. Tällaiset laskut vaativat niin paljon numeronmurskaamista ettei sen kaltainen tutkimus ollut aikaisemmin ilman tietokonetta mahdollista.

1980-luvulla saksalainen Frank Pattloch ja Eberhard Tränkle mursivat lisää halotutkimuksen ongelmia hyödyntämällä ns. Monte Carlo -metodia halosimulaatioissa. Monte Carlo -menetelmällä tietokoneelle ei tarvinnut kertoa kuin minkälainen jääkide on kyseessä, missä asennossa se leijuu ilmassa ja millä korkeudella Aurinko on. Monte Carlo -menetelmässä tietokone arpoo kiteen asennon annettujen parametrien mukaan, sitten se "ampuu" valonsäteen kiteeseen ja arpoo optiikan lakien perusteella heijastuuko säde pinnasta vai meneekö se pinnan läpi taittuen. Sädettä seurataan kiteen läpi arpoen joka pinnan kohdalla se, meneekö säde läpi vai heijastuuko. Kun säde lopulta jättää kiteen piirretään poistunut säde tietokoneen näytölle oikeaan paikkaan. Kun tämän kaltaista arvontaa suoritetaan tarpeeksi usealle säteelle, on seurauksena realistisia simulaatioita kyseisen jääkiteen aikaansaamista haloista. Kun menetelmä otettiin käyttöön Tränklen ja Greenlerin tutkimuksissa, löytyi välittömästi selitys eräille vasta-aurinkopisteen luona nähdyille halokaarille, jotka Greenler oli onnistunut kuvaamaan Point Barrowissa Alaskassa.

1980-luvun lopulla ja 1990-luvulla jääkidetutkimus ja halotutkimus lähestyivät toisiaan varsinkin amerikkalaisen Walter Tapen toimesta, joka useilla Etelänavalla läpiviedyillä tutkimusprojekteilla tutki halojen lisäksi niitä aiheuttavia jääkiteitä. Tämä on välttämätöntä, jotta simulaatiot saadaan paremmin vastaamaan luonnossa esiintyvää tilannetta. Samoihin aikoihin alkoi myös Ursan halojaosto nostaa päätään halojen tieteellisen tutkimuksen saralla. Tässä auttoivat tuolloin Suomessa otetut maailman ensimmäiset valokuvat ellipsihalosta. Halojaoston aktiivit onkin sen jälkeen tuottaneet useita tieteellisiä artikkeleita ja tehneet runsaasti merkittäviä havaintoja ja löytöjä. Aktiivisimmat ursalaiset ovat tehneet tutkimusmatkoja Alaskaan, Itä-Siperiaan ja Chileen sekä osallistuneet amerikkalaisjohtoiseen tutkimusprojektiin Etelänavalla.

Ursalaisia halotutkimusmatkailijoita (vasemmalta: Marko Riikonen, Jarmo Moilanen ja Jukka Ruoskanen) Kylmyysnapa-monumentilla Itä-Siperian Oimjakonin kylässä alkuvuodesta 1997.

Harrastajien panos alan tutkimukseen on ollut merkittävä lähinnä parista syystä. Ensinnäkin kuka tahansa voi olla onnekas ja tehdä seuraavan merkittävän havainnon. Kalliitkaan tutkimusprojektit eivät välttämättä tuota yhtä merkittäviä tuloksia kuin jatkuva säännöllinen havaintotoiminta. Toisekseen tiede ja fysiikka halojen taustalla on aika yksinkertaista optiikkaa ja kideoppia. Toisin sanoen, yliopistoja käymätönkin henkilö jolla vain on jonkin verran käsitystä asiasta pystyy tekemää aivan asiantuntevaa tutkimusta. Kolmas syy on se, että halojen tutkimus ei toistaiseksi hyödytä mitään rahanarvoista tutkimusta, joten suuret tutkimuslaitokset ovat laiminlyöneet nämä taivaan kauniit valoilmiöt. Tosin viime aikoina eräät amerikkalaiset tutkijat ovat tutkineet haloja ja niitä aiheuttavia kiteitä mm. LIDAR-tutkalla ja Lear jet -suihkukoneella.

Miksi haloja tutkitaan?
Siksi että ne ovat olemassa... Edellä todettiin, että haloista ei ole rahallista hyötyä juuri kenellekään. Halotutkimus onkin luonteeltaan perustutkimusta eli pyritään selvittämään mitä jääkiteiden maailmassa tapahtuu. Halothan ovat tavallaan syy-seuraus-ketjussa se seuraus. Ilman jääkiteitä ei ole haloja. Näin ollen halot tarjoavat hyvän työkalun tutkia taivaalla esiintyviä jääkiteitä. Muuten jääkiteiden tutkiminen on erittäin kallista varsinkin kun puhutaan yläpilvissä olevista jääkiteistä. Halot antavat niiden tutkimukselle erinomaisen keinon.

Halojen tai tarkemmin ottaen jääkiteiden vaikutus ilmastonkehitykseen on myös seikka, jota jonkin verran tutkittaan lähinnä meteorologiassa. Jääkidekerros ilmakehässä heijastaa osan Auringon valosta takaisin ja näin vaikuttaa omalta osaltaan esim. säähän. Ilmastomallien mallintamisessa halojen tutkimuksella voisi olla enemmänkin sanottavaa kuin sillä nykyisin on. Nykyinen laiminlyönti johtuu lähinnä ilmastotutkimuksen yleisestä vaikeudesta. Ilmakehä kun on niin monimutkainen systeemi. Toistaiseksi ilmastomalleissa on riittänyt, kun on jääkiteet ottanut mukaan malleihin yleistetyllä pohjalla. Mutta kun monimutkaisia ja raskaita säteilynkulkumalleja kehitetään eteenpäin, on jääkiteisiinkin kiinnitettävä lisää huomiota, silloin halotutkimuksella voi olla sanansa sanottavana.

RSS Zeniitti

RSS Taivaanvahti

RSS Avaruus.fi-foorumi