O que é um Halo Solar?

            Raios de luz interagindo com gotículas de água, cristais de gelo ou mesmo poeira na atmosfera produzem vários impactantes fenômenos visuais: arco-íris (1), halos, coronas (2), glórias (2), entre outros. Em específico, os halos (solares ou lunares) são formados quando a luz do sol ou da luz é espalhada por pequenos cristais de gelo suspensos na atmosfera, através de dois principais mecanismos: refração e reflexão. Halos atmosféricos podem ser anéis, arcos ou pontos coloridos ou brancos no céu, comumente ocorrendo como um círculo ao redor do Sol. Em geral, refração está envolvida quando um halo possui um visível espectro de cores. Quando um halo possui a mesma cor da fonte de luz, é um halo de reflexão. 

Leitura recomendada:

• (1) Por que a luz solar ou branca se decompõe em várias cores ao passar por um prisma?
• (2) Nuvem iridescente: Por que  nuvens ficam coloridas?

           Nuvens com cristais de gelo capazes de formar halos podem ser observadas em todos os níveis da troposfera. Mais comumente, halos são vistos em nuvens cirros de alta altitude. Em nuvens de baixa ou média altitude, os cristais de gelo possuem frequentemente uma baixa qualidade óptica para causar qualquer halo. Cristais de gelo podem ser opticamente ruins devido a falhas externas ou internas como cavidades, bolhas de ar, gotas de água associadas ou sulcos nas faces cristalinas. Alguns halos podem também ser observados sobre superfícies como lagos congelados planos, neve, grama congelada e até mesmo no pára-brisa de carros. Halos solares em Marte foram recentemente observados pelo robô Perseverance, confirmando a existência inesperada de relativamente grandes partículas cristalinas de água suspensas na atmosfera Marciana (Ref.4).

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          A maior parte dos halos circulares são criados por cristais hexagonais de água (prismas hexagonais), geralmente com diâmetros entre 12 e 40 micrômetros (μm) - e um diâmetro mínimo de 11 μm para permitir refração. Uma combinação de formas, orientações e caminho da luz nesses prismas hexagonais irão ditar como os halos serão criados. Existem 119 formas conhecidas de cristais de gelo capazes de formar halos (Ref.3).

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CURIOSIDADE: Halos solares e lunares estão associados a vários mitos e superstições ao longo da história. Um caso famoso que pode ser citado ocorreu em 20 de abril de 1535, quando os cidadãos de Estocolmo, Suécia, interpretaram um halo solar como um sinal claro da desaprovação de Deus sobre a introdução do Protestantismo no país pelo Rei Gustav Vasa (Ref.5).

REFERÊNCIAS CIENTÍFICOS

1. FRASER, Alistair B. (1979). What size of ice crystals causes the halos? Journal of the Optical Society of America, Vol. 69, Issue 8, pp. 1112-1118. https://doi.org/10.1364/JOSA.69.001112
2. Zinkova, M. (2018). Ice halos in weather lore and meteorology, and a rare halo display in San Francisco. Weather, 73(8), 239–246. https://doi.org/10.1002/wea.3237
3. Moilanen & Gritsevich (2022). Light scattering by airborne ice crystals – An inventory of atmospheric halos. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Volume 290, 108313. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2022.108313
4. Lemmon et al. (2022). Hexagonal Prisms Form in Water-Ice Clouds on Mars, Producing Halo Displays Seen by Perseverance Rover. Geophysical Research Letters, Volume 49, Issue 17, e2022GL099776. https://doi.org/10.1029/2022GL099776
5. Zinkova, M. (2018). Ice halos in history and superstition plus fire halos. Weather, 74(2), 68–73. https://doi.org/10.1002/wea.3232