Halové jevy

Halové jevy jsou atmosférické optické jevy, které vznikají nejčastěji lomem nebo odrazem světla procházejícím ledovými krystalky. Nejčastěji se halové jevy vytváří na oblačnosti vysokého troposférického patra typu cirrus nebo cirrostratus, ale můžeme je pozorovat i na dalších typech oblaků. Například halový sloup vzniká i na oblačnosti altocumulus stratiformis, který může obsahovat ledové krystalky. Vůbec nejjasnější, nejkompletnější a nejpočetnější pozorování halových jevů vzniká na diamantovém prachu, kdy za velmi chladného počasí nacházíme velký počet krystalků ledu rozptýlených nad zemským povrchem. V podstatě se jedná o přízemní oblak tvořený ledovými krystalky. Kompletní, jasně zářící jevy uvidíme na obloze jen málokdy. Velmi často jsou halové jevy zaměňovány za jiné atmosférické jevy, především za duhu nebo oblačnou irizaci. Podobně jako duha mohou i halové jevy mít tvar oblouku a velmi často mají podobu barevného spektra. Často se tak setkáme s fotografiemi 'obrácené duhy', které jsou ve skutečnosti cirkumzenitálním obloukem. Halové jevy se liší svou pozicí na obloze vzhledem ke zdroji světla, jímž je obvykle Slunce nebo Měsíc, a také způsobem svého vzniku.

Někdy můžeme pozorovat i celé skupiny halových jevů.
Na snímku je 22° halo, horní dotykový oblouk, parhelium (levé i pravé) a parhelický kruh.

Nejčastější halové jevy

Rozlišujeme desítky halových jevů podle kombinací různých tvarů krystalů a různé orientace vůči Slunci a pozorovateli. Utváří se na různých místech na obloze a jejich tvar a možnosti vzniku závisí hlavně na výšce Slunce nad obzorem. Některé halové jevy jsou vcelku běžné (22° halo, parhelium, dotykové oblouky), některé jsou velmi vzácné (Wegenerovy oblouky) a některé z našich zeměpisných šířek můžeme pozorovat jen pár dní v roce (cirkumhorizontální oblouk). Často se halové jevy vzájemně protínají či překrývají nebo umožňují vznik dalších halových jevů. 

Vznik halových jevů

Nezáleží na tom, jaké je právě roční období. Ledové krystalky v atmosféře nejčastěji vznikají v nejvyšším patře troposféry, kde je teplota hluboko pod bodem mrazu i v parném létě. Ani výklad, že halové jevy vznikají na sněhových vločkách, ve většině případů (snad s výjimkou některých halových sloupů) není správný. Mnohem častěji se setkáváme s krystalky jednoduchých tvarů a různých velikostí - především s šestibokými hranoly tvaru destiček či sloupečků a nebo s hranoly se sraženými hranami, které připomínají tvar šestiboké pyramidy. Krystalky mají různou velikost a různý poměr velikostí, ale úhly zůstávají vždy stejné, typické pro šesterečnou krystalografickou soustavu, ve které vodní led krystalizuje nejčastěji. Vznikat sice může i led kubický, který by krystalizoval do jiných tvarů a dal by tak vzniknout zcela novým halovým jevům, ale ten vzniká pouze za teplot nižších než -80 °C. K tomu aby tisíce, statisíce i miliony krystalků v atmosféře vytvořily námi pozorovaný halový jev je potřeba, aby byly všechny vhodně orientovány vůči pozorovateli. U těch nejběžnějších halových jevů, jakým je například 22° sluneční halo (nazývané též 'malé' halo), nejsou nároky na orientaci krystalů náročné. Stačí, aby mezi pozorovatelem a sluncem byly rozptýleny miliony šestibokých krystalků náhodné orientace a my pak při pohledu na oblohu uvidíme kolem slunce zářivý kruh hrající všemi barvami spektra. 

Některé halové jevy jako je cirkumzenitální a cirkumhorizontální oblouk se vyznačují velmi čistými barvami.

Méně časté halové jevy

Abychom mohli pozorovat i některé méně časté halové jevy, musí být splněny větší nároky na orientaci krystalků. Hlavními faktory, které ovlivňují orientaci krystalků, je atmosférické proudění, zemská gravitace a aerodynamika. Krystalky ledu při svém volném pádu troposférou různě rotují a naklánějí se. Výrazné halové jevy pozorujeme tehdy, kdy jsou statisíce či miliony krystalků orientovány podobně, s přesností alespoň jednoho úhlového stupně. Podobné orientace krystalků bývá dosaženo už díky samotnému tvaru krystalu. Kupříkladu ploché krystalky tvaru destiček či tabulek padají k zemi podobně jako listí - jejich plochá podstava je k zemskému povrchu orientována téměř horizontálně. Vyšší krystalky tvaru sloupečků padají nejčastěji tak, že jejich podstavy jsou orientovány kolmo k povrchu - nejdelší osa krystalu je tedy horizontální. Může být dosaženo ještě dokonalejší orientace. Například krystalky s Parryho orientací padají k zemi tak, že jedna z šesti největších ploch je orientována rovnoběžně k zemskému povrchu. Takto orientované krystalky mohou samovolně výrazně rotovat pouze kolem svislé osy a dávají vzniknout některým vzácněji se vyskytujícím jevům, mezi které patří Parryho oblouky nebo supralaterální a infralaterální oblouk.

Vzácné halové jevy

Čím vyšší nároky na orientaci krystalků jsou splněny, tím vzácnější halové jevy můžeme pozorovat. A také čím vzácnější tvary krystalky mají, tím vzácnější jevy mohou vytvářet. Nejčastějším halovým jevem je 'malé' halo s poloměrem 22°. Méně časté je 'velké' halo s poloměrem 46°, které vzniká pouze při velmi jasném 'malém' halu. Barevný sled 46° hala je shodný s 22° halem a u obou dominují spíše červené odstíny, zbylé barvy jsou značně zastřeny. Vůbec nejvzácnější kruhová hala jsou 'pyramidová' hala s různými poloměry (odd radius halos), jejichž vznik je vysvětlován pomocí šestibokých krystalků, jejichž podstavy mají sražené hrany, a které tak připomínají svým tvarem pyramidy. Připouští se, že krystaly mohou být ukončeny až tvarem šestiboké pyramidy. Všechny krystaly mají pravděpodobně mírně zkosené hrany, avšak jen velmi nepatrně a na vznik halových jevů nemusí mít vliv. Zatímco u ideálních krystalů tvaru šestibokého hranolu svírají krystalové plochy nanejvýš dva různé úhly (60° a 90°), tak v případě pyramidových krystalů se nabízí až šest různých úhlů (28°, 52.4°, 56°, 62°, 63.8° a 80.2°). Každý tento úhel je potom zodpovědný za vznik vlastního hala (poloměr 9°, 18°, 20°, 23°, 24° a 35°). Ačkoliv tedy 22° halo někdy označujeme jako 'malé' halo, existují i hala s menšími poloměry.

"Odd radius halos are perhaps not so 'odd' or rare as usually thought. Make a point of routinely searching for them."

Les Cowley, www.atoptics.co.uk

Hala se zvláštními poloměry považujeme za vzácné jevy, ale možná jsou tyto jevy častější, než si myslíme. Při pozorování proto věnujme pozornost i těsnému okolí slunce, kde se může skrývat 9° halo. V jednu chvíli můžeme pozorovat i několik hal o různých poloměrech. A kromě těchto relativně běžných pyramidálních hal se můžeme setkat i s mimořádně vzácnými pyramidálními haly, která vznikají na orientovaných pyramidových krystalcích. Takových pozorování není mnoho. Za zvláštních okolností se můžeme setkat s celou řadou dalších halových jevů, které zde zatím nebyly zmíněny. Často jsou pojmenovány podle jejich objevitelů. Jsou to například Parryho oblouky, Lowitzovy oblouky, Moilanenův oblouk, Kernův oblouk nebo ještě vzácnější Hastingův oblouk, Wegenerovy oblouky, Trickerův oblouk a Greenlerův oblouk. 

Korunní záblesk

Mezi jedny z nejvzácnějších atmosférických optických jevů vůbec patří korunní záblesk (crown flash). Pozorujeme jej na vysoké oblačnosti s ledovými krystalky umístěné vždy nad bouřkovými oblaky. Ty kolem sebe generují elektrické pole, na které mohou ledové krystalky reagovat a orientovat se podle magnetických siločar. Magneticky orientované krystalky s vhodnými tvary mohou na obloze vykouzlit vůbec ty nejvýraznější halové jevy! Často se korunní záblesk projevuje v podobě vzhůru mířícího světelného kužele, který velmi rychle mění svou orientaci v závislosti na tom, jak se ledové krystalky orientují podle změn magnetického pole. Jev může trvat i několik desítek minut. Korunní záblesk působí dojmem, jakoby oblaka nasvětloval maják a na videu působí, jakoby bylo video někým do této podoby záměrně upraveno. Na internetu najdeme celou řadu videí tohoto poměrně vzácného jevu. Nad Českou republikou byl korunní záblesk poprvé natočen a zveřejněn pracovníkem ČHMÚ Tomášem Prouzou 16. září 2020. 

Dokumentace halových jevů

Člověk zainteresovaný do pozorování a do dokumentace halových jevů, halař, obvykle postupuje tak, že pravidelně sleduje oblohu. I zdánlivě jasná modrá obloha může být zatažena tenkou oblačností cirrostratus - to je přesně ten oblak, který potřebujeme! Obvykle stačí pohlédnout z okna ke slunci a hledat známky 'malého' hala, horního dotykového oblouku nebo parhelií. Je-li slunce nízko nad obzorem, zakloňme hlavu a pokusme se najít cirkumzenitální oblouk (ale nevypadněme přitom z okna ;)). Tyto jevy nám prozradí, zda jsou krystalky na obloze orientované a jaké mají tvary. Podle pozorovaných jevů můžeme očekávat výskyt dalších, vzácnějších jevů vznikajících na krystalcích téhož tvaru. Nad horním dotykovým obloukem může být patrný Parryho oblouk. 'Malé' halo může být obklopeno 'velkým' halem nebo supralaterálními oblouky. Pokud jsou přítomny parhelia, může se vytvořit halový sloup, parhelický kruh nebo další typy parhelií. Pokud pozorujeme horní dotykový oblouk a supralaterální oblouk, mohou se vytvořit i vzácné Wegenerovy oblouky.

Obecně platí, že halové jevy se nejsnáze a nejbezpečněji pozorují a fotografují tehdy, když se pokusíme něčím zakrýt zdroj světla. Je vhodné využít například pouliční lampy, případně alespoň nataženého prstu. Také platí, že pozorovatel by měl mít vždy po ruce kvalitní fotoaparát. Pozornost samozřejmě můžeme věnovat i těm nejčastějším halovým jevům, ale nesmíme zapomínat na to, že mezi nimi mohou být i vzácné jevy. Proto je na místě vždy a pravidelně kontrolovat celou oblohu. Ty nejvzácnější halové jevy vznikají na opačné straně, než kde svítí slunce. Podobně i při fotografování nejčastějších halových jevů můžeme rozvrhnout kompozici tak, aby na nich bylo možné později případně hledat i vzácnější halové jevy. Pokud to s dokumentací halových jevů myslíme opravdu vážně, je vhodné pořídit ne jednu, ale desítky fotek, které lze později složit do jediného snímku, ve kterém bude více detailů. Takové snímky lze dále zpracovat několika metodami tak, aby na nich vynikly i jevy, které pouhým okem nemusely být vůbec patrné. A setkáme-li se s korunním zábleskem, určitě je vhodné jej natočit na video. 

Česko je zemí, která si v dokumentaci halových jevů vede velmi dobře. Přidejte se i vy! 

Doporučená literatura

Trnčák, P. (2016): Pozorujeme halové jevy. https://ukazy.astro.cz/gal/2016Trncak-Jak_fotit_hala.pdf

www.ukazy.astro.cz

www.atoptics.co.uk

www.thehalovault.org

Další články věnované atmosférickým optickým jevům