Halos entstehen durch Brechung und Spiegelung des Lichts an Eiskristallen. Man könnte meinen, dass Eiskristalle nur im Winter in der Atmosphäre vorhanden sind. Dies ist aber keineswegs so. In 7-12 km Höhe liegen die Temperaturen zu jeder Jahreszeit weit unter -20°C. Daher können Eiskristalle auch bei heißem Sommerwetter entstehen.
Die hohen Wolken, die vorwiegend aus Eiskristallen bestehen, teilt man in drei verschiedene Gattungen ein. Dies sind Cirrus, Cirrostratus und Cirrocumulus. Wenn man solche Wolken am Himmel sieht, ist auch immer mit Haloerscheinungen zu rechnen.
Systematische Beobachtung
Wann ist mit Halos zu rechnen?
Cirrus
Diese Wolken haben ein faseriges Aussehen. Oft sind sie unregelmäßig über den Himmel verteilt.
Cirrostratus
Der Cirrostratus ist ein durchscheinender weißer Wolkenschleier. Oft ist er einförmig und überzieht größere Bereiche des Himmels.
Cirrocumulus
Dies sind meist regelmäßig in Reihen angeordnete kleine weiße Wolkenbällchen oder Wolkenflecken. Von Altocumulus unterscheiden sie sich durch ihren geringeren scheinbaren Durchmesser. Halos treten bei ihnen nicht ganz so häufig auf.
Diese drei Wolkenarten sind für die meisten Haloerscheinungen verantwortlich. Daneben gibt es aber noch andere Situationen, in denen Halos beobachtet werden können.
Altocumulus
Der Altocumulus gehört zu den mittelhohen Wolken. Er besteht nur zu einem geringen Teil aus Eiskristallen. Bisher wurden vorwiegend Lichtsäulen an Altocumulus-Wolken beobachtet.
Cumulonimbus
Dies sind sehr hochreichende Quellwolken. Der obere ambossartige Teil besteht aus Eiskristallen. Dort sind manchmal Halos zu sehen.
Fallstreifen (Virga)
Fallstreifen, hier an Cirrocumulus, können sehr schöne Halos erzeugen. Sie treten auch bei anderen Wolkenarten, wie z.B. Stratocumulus, auf. Bei gut ausgeprägten Fallstreifen sieht es so aus, als ob die Wolken Bärte hätten. Manchmal sind die Fallstreifen aber so fein, dass man sie nicht sehen kann. Elliptische Ringe wurden bisher ausschließlich an Fallstreifen beobachtet.
Eisnebel
Bei tiefen Temperaturen im Winter kann es zu Eisnebel kommen. Eisnebel erzeugt mit Abstand die schönsten Halo-Displays.
Schneedecke
Auch auf Schneedecken kann man manchmal bei tief stehender Sonne Halos entdecken. Hier ist ein Teil des 22°-Rings zu sehen.
Kondensstreifen
Wenn sich die heiße Luft der Flugzeugtriebwerke mit der kalten Umgebungsluft vermischt, entstehen Eiskristalle. Der entstehende Wasserdampf kondensiert hierbei an den ausgestoßenen Rußpartikeln des Flugzeugs.
Halos am Mond
Der Mond kann ebenso wie die Sonne Haloerscheinungen hervorrufen. Allerdings sind die Halos entsprechend lichtschwächer. Nachts erkennt das menschliche Auge hauptsächlich Helligkeitsunterschiede und kaum noch Farben. Daher erscheinen die Halos oft hellgrau, obwohl sie in Wirklichkeit farbig sind. Dennoch kann man bei hellen Mondhalos auch Farben wahrnehmen. Sogar der Zirkumzenitalbogen wurde mit bloßem Auge schon farbig gesehen. Bei dünnem Cirrostratus sind auch Sterne sichtbar. Anhand der Sterne lässt sich dann sehr gut die genaue Position des Halos zum Mond und die Breite des Halos ausmessen.
Rechter Nebenmond (Foto: Claudia Hinz)
Zirkumzenitalbogen am Mond (Foto: Hermann Koberger)
22°-Ring am Mond (Foto: Andreas Möller)
Halos bei kaltem Wetter
Im Winter treten häufig Halos auf, die nicht in den Eiskristallen von Cirruswolken entstehen. Die schönsten, hellsten und farbigsten Haloerscheinungen entstehen z.B. im Eisnebel. Bei winterlichen Hochdruckwetterlagen sinkt häufig die schwere und kalte Luft zu Boden und bildet eine Nebel- oder Hochnebeldecke. Die Gipfel der Berge ragen dagegen oft aus dem Nebelmeer heraus. Wenn die Temperaturen im Nebelbereich noch unter dem Gefrierpunkt liegen und die mit Wasserdampf übersättigte Luft kristallisieren kann, hat ein Beobachter oberhalb des Nebels die besten Voraussetzungen für eine phantastische Halobeobachtung.
Im Flachland ist eine Beobachtung von Eisnebelhalos schon schwieriger, da bei Nebel gewöhnlich die Sonne als Lichtobjekt fehlt. Allerdings sind an künstlichen Lichtquellen, wie z.B. Straßenlampen, Lichtsäulen möglich. Andere Haloarten wurden um künstliche Lichtquellen bisher nicht beobachtet.
Im Flachland können unter bestimmten Bedingungen Halos im Polarschnee (auch Eisnadeln, Diamond Dust oder Diamantenstaub genannt) entstehen. Das sind kleinste Eiskristalle, die bei oft wolkenlosem Himmel entstehen, wenn Luftfeuchte kristallisiert. Durch ihr geringes Eigengewicht schweben die Eiskristalle oft in der Luft oder fallen nur langsam zu Boden. Voraussetzungen für die Entstehung sind auch hier eine sehr hohe Luftfeuchte und Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Je tiefer die Temperaturen, desto geringer muss die relative Luftfeuchte sein, um eine Feuchtesättigung der Luft zu erreichen und Eiskristalle zu bilden.
| Lufttemperatur in °C | 0 | -5 | -10 | -15 | -20 | -25 | -30 |
| rel. Luftfeuchte in %, bei der eine Feuchtesättigung der Luft erreicht wird | 100 | 95 | 91 | 86 | 82 | 78 | 74 |
Begünstigt sind Flusstäler oder wassernahe Beobachtungsorte, aber auch die Nähe von Industriewerken, die durch Schornsteine Wasserdampf abgeben. Ansonsten sind Beobachtungen vor allem in den Morgenstunden kurz nach Sonnenaufgang möglich, wenn die Temperaturen am tiefsten und die relative Luftfeuchte allgemein am höchsten sind. Am häufigsten sind Nebensonnen zu beobachten. Das liegt vor allem daran, dass sich bei Sonnenaufgang die Nebensonnen in Augenhöhe des Beobachters befinden, wo die Dichte des "Diamantenstaubes" am größten ist.
Halos können aber nicht nur an den Eiskristallen im Diamond Dust auftreten, sondern auch:
- in Schneekristallen, wobei in fallendem Schnee meist Lichtsäulen, auf einer Schneedecke der 22°-Ring und 46°-Ring auftreten können.
- im morgendlichen Reif, in dem, wie auf der Schneedecke, der 22°-Ring und der 46°-Ring beobachtbar sind.
- in Raureif. Dieser entsteht bei Temperaturen unter -8°C und Nebel. Nach Nebelauflösung lösen sich diese Eisplättchen durch leichten Wind oft von Bäumen und anderen Gegenständen und schweben in der Luft. Bisher wurden Lichtsäulen, Nebensonnen und der Zirkumzenitalbogen an schwebenden Raureifplättchen beobachtet.