Formação do Halo Circunscrito e Arcos Tangentes

Introdução
Formação do halo de 22^o
Formação do halo de 46^o
HALO CIRCUNSCRITO E ARCOS TANGENTES
Fotos de halos
Formação do arco circunzenital
Formação do arco circunhorizontal
Fotos de arcos circunzenitais e circunhorizontais
Formação do parélio
Fotos de parélios

Fotos dos halos de 29 de agosto de 2008 em Curitiba

O halo circunscrito e os arcos tangentes têm, na realidade, a mesma causa. Um se transforma no outro de acordo com a altura do Sol. O halo circunscrito é um halo em que, ao invés de ser circular como o de 22º, possui forma aproximadamente elíptica. Situa-se por fora do halo de 22º, exceto nos seus pontos superior e inferior, em que os dois se tocam (caso o de 22^o esteja presente). Os arcos tangentes se caracterizam como partes isoladas que se "desprendem" do halo de 22^o, tangenciando os mesmos. O que tangencia o halo no seu ponto superior é chamado arco tangente superior, e o que o tangencia no seu ponto inferior, arco tangente inferior.

Com o Sol no horizonte, forma-se o arco tangente superior, bastante curvado (o inferior poderá estar presente se observado de um ponto alto, acima ou dentro da região dos cristais de gelo, como de um avião). À medida que o Sol sobe, o arco tangente superior reduz sua curvatura e, com o Sol a 22º da altura, o arco tangente inferior começa a aparecer no horizonte. Estando o Sol mais alto, a aproximadamente 30^o, os arcos tangentes superior e inferior se tocam por fora das laterais do halo de 22º.  Nesse momento os arcos tangentes perdem sua identidade, e o halo circunscrito é formado. O circunscrito se aproxima cada vez mais do halo de 22º à medida que o Sol sobe mais, sendo que os dois se juntam com o Sol próximo ao zênite, formando um halo só. A figura 1 é uma animação que ilustra todo o processo.

Figura 1 - Animação mostrando como os arcos tangentes se desenvolvem em um halo circunscrito à medida que o Sol se afasta do horizonte, e como este último se junta ao halo de 22^o quando o Sol se encontra no zênite. O halo de 22^o é o halo circular visto em volta do Sol. Cada quadro da animação mostra o Sol 5^o mais alto que o anterior, começando com o Sol no horizonte (0^o) e terminando com o Sol no zênite (90^o). Para a simulação foi utilizado o software Halosim (por Les Cowley e Michael Schroeder), disponível em http://www.atoptics.co.uk/halo/halfeat.htm

Os cristais de gelo responsáveis pela formação dos arcos tangentes e do halo circunscrito são os de forma de coluna com seção hexagonal, que se mantêm com seus eixos mais longos na horizontal (colunas deitadas). Os cristais podem girar em torno do eixo, mas eles estarão sempre deitados. A figura 2 ilustra uma camada de nuvem com esse tipo de cristal. Normalmente, cristais em forma de placa com orientação randômica também estão presentes, de modo que o halo de 22º também se mostra.

Figura 2 - Para a formação do halo circunscrito ou dos arcos tangentes, deve haver uma camada de nuvem composta por cristais hexagonais deitados em forma de coluna. Se, juntamente a esses cristais colunares, houver cristais em placas hexagonais aleatoriamente orientados, haverá também um halo de 22^o. Esses cristais em placa não estão mostrados na figura.

Raios de luz entrando por uma face lateral da coluna e saindo por uma face alternada a 60º da primeira são responsáveis pela formação desses halos. A diferença para o halo de 22º é que os cristais colunares estão todos deitados, de modo que os raios de luz entram inclinados por uma face lateral. Veja um exemplo na figura 3, que mostra dois raios incidindo em um cristal, mostrados em várias vistas.

Figura 3 - Aqui são representados dois raios incidentes sobre um cristal hexagonal colunar deitado. O raio verde entra perpendicular ao eixo do cristal, ou seja, seu comportamento é o explicado na seção sobre halo de 22^o. Os raios que sofrem desvio mínimo e entram perpendiculares ao eixo do cristal, como o verde representado na figura, formarão o halo de 22^o. Já o raio amarelo está incidindo inclinado em relação ao eixo do cristal. O desvio mínimo sofrido por raios que incidem inclinados é maior que 22^o. (Os ângulos dos desvios na figura não são reais, são apenas representativos)

O conceito de desvio mínimo explicado na seção de halo de 22º continua se aplicando nessa condição, mas com uma diferença. Para a formação do halo de 22º, os raios de luz considerados foram aqueles que entravam no cristal paralelos aos seus planos basais. Por isso, na explicação, os cristais foram todos desenhados como vistos “de cima”, aparecendo como um hexágono simples. Na verdade, como os cristais são placas finas, quase não há como o raio de luz entrar inclinado nesses cristais sem refletir nos planos basais. Caso o leitor não esteja familiarizado com o conceito de desvio mínimo e formação do halo de 22^o, recomenda-se a leitura sobre a formação do halo de 22^o.

A formação do halo circunscrito ou dos arcos tangentes é complexa, devido ao fato dos raios incidentes poderem penetrar num cristal inclinados em qualquer ângulo. Foge do escopo desta página apresentar uma explicação detalhada de sua formação. A idéia foi apresentar a base de sua formação e qual a forma do cristal responsável por esses halos.

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