2012-12-01 Davos: Blick in Minnaert-Zigarre

[Bertram Radelow]

Endlich kalt, die Schneekanonen laufen "volles Rohr". Auf der Heimfahrt gerade eben unendlich hohe Lichtsäulen an Autoscheinwerfern, aber hier in Davos seltsamerweise nicht. Dafür etwas anderes, was eigentlich logisch ist, ich aber trotzdem noch nie gesehen habe: glitzernde 22°-Kreise um die Strassenlaternen. Natürlich saumässig schwer zu fotografieren, vermutlich muss man die Laterne grosszügig abdecken. Auf dem folgenden Foto lässt sich das Glitzerband aber wenigstens erahnen, der Aussenrand verläuft etwa beim bläulichen Stern links oben:



Mein Problem ist nur, dass es wie ein reiner Spiegelhalo wirkte - nix Brechung und so.

edit:
(ich war gestern Nacht wg. ausgedehntem Essen nicht so fit)
Anders als beim 22°-Halo sah ich das Glitzern von der 22°-Position an nach innen, sozusagen ein invertierter 22°-Halo. Am hellsten war das Gefunkel direkt an der 22°-Grenze und nahm dann nach innen hin ab. Aber spätestens bei 11° überstrahlte die Lampe natürlich alles. Der Ring war jedenfalls völlig klar zu sehen, auch von heimkehrenden Eishockeyfans (="DAU"s), die sich wunderten, wieso ich da oben die Lampe fotografiere. Ich habe im Web Bilder der Minnaert-Zigarre gesehen, wie sie den Erdboden trifft und dort ein Schatten-Ei erzeugt. Aber wie sieht es aus, wenn man ungestört in die Minnaert-Zigarre hineinblickt? Könnte meine Sichtung dazu passen?

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In einer kurzen Wolkenlücke zeigte sich ein prächtiger UH am Mond:



LG

Bertram

[Bertram Radelow]

So, inzwischen bin ich mir völlig sicher, dass ich in eine Minnaert-Zigarre hineingesehen habe.

- Reflexions-Eindruck: Das Lampenlicht war sehr gelb, fast monochrom. Im Geglitzer war keinerlei Farbe zu erkennen. Ausserdem kommt es bei der Zigarre nicht zur Kaustik mit der Bildung eines rötlichen Saumes, sondern alle gebrochenen Farben überlagern sich gleichmässig.
- Aussenrand: der äusserste Rand wird von den Kristallen direkt beim Auge gebildet. Vielleicht wäre in einer dicken Kristall-Suppe ein rötlicher Rand dieses ganz nahe gebildeten 22°-Halos erkennbar - aber er würde sofort vom Misch-Weiss des etwas entfernteren und deswegen kleineren Halos überlagert werden usw. bis zur Mitte hin.
- die Minnaert-Zigarre dürfte also trotz Entstehung durch Brechung praktisch völlig "weiss" sein.

- was sah ich denn nun genau?

> Die Glitzerscheibe um die Lampe war sofort auffällig, vor allem der äussere abgeschnittene Rand. Check mit gespreitzter Hand: ca. 22° kommt hin.
> Die Aufblitzer waren aussen markant und gut erkennbar am grössten. Nach innen hin wurden sie rapide kleiner, in Summe weniger hell (schwer zu sagen wegen der Überstrahlung aus der Mitte), jedenfalls schwerer zu beobachten.
> Der innere Scheibenanteil (0°..11°) war nicht zu beobachten, weil die Lampe sehr blendete.
> Der räumliche Effekt war nicht wie ich erwartet hätte (und deswegen war ich gestern Nacht noch gar nicht auf Minnaert gekommen). Man sah nicht in eine Zigarre hinein, sondern es war eher, als ob man in der Mitte einer Trompetenöffnung steht, bis maximal in der Mitte der Basis eines Kegels. Die vom Hirn aus der Grösse und Helligkeit der Blitze zusammengerechnete Räumlichkeit war auf keinen Fall so, dass man in etwas Konkaves (halbe Zigarre) oder gar direkt in die eine Spitze der Zigarre hineingeguckt hätte.

Zur Kristallform:
5 Minuten und 8km früher habe ich noch jede Menge hohe Lichtsäulen an Autos gesehen. In Davos am Parkplatz jedoch war trotz schwacher "Suppe" nicht der Hauch einer LS, dafür sofort auffällig die Scheiben um die Strassenlampen.
Eigentlich hat sich die Funktion der Kristalle dazwischen genau umgekehrt: vorher nur Reflexion und keine Brechung, nachher nur Brechung und keine Reflexion mehr.

10 Minuten nach den obigen Bildern war die "Zigarrensuppe" leider weggezogen. Leider, denn nach Sichtung der ersten Bilder am Monitor wollte ich noch weitere machen. So habe ich nur das obige grobe Belegfoto, auf dem man nur ahnen kann, wie es wirklich aussah. Aber Funkel-Halos sind echt schwierig...

Wenn Ihr jetzt beim Autofahren nachts Gefunkel vor den Scheinwerfern habt, überprüft mal an der nächsten Laterne, ob es vielleicht auch so eine scharf begrenzte Funkelscheibe um die Glühbirne gibt.

Bertram

[Alexander Haußmann]

Hallo Bertram,

zunächst mal Glückwunsch zu der Beobachtung! Schade, dass wir diese Bedingungen nicht ein paar Tage eher hatten. Genau für solche Sachen hatte ich die Stereokamera eigentlich mit...

Was die Farben angeht, stimme ich Dir zu - womöglich gäbe es im Glühlampenlicht aus statistischen Gründen auch noch ein paar blaue Blitze wie beim Reifkristallhalo, hier dann aber vor dem Mischweiß-Hintergrund. Die gelben Lapen (Natrium?) sind aber fast monochrom, also kann in dem Fall durch Brechung auch keine andere Farbe mit hineinkommen.

Was die "Trompetenöffnung" angeht: Ich habe sowas mal simuliert, leider kam der Innenbereich dabei ziemlich hell raus. Bei Gelegenheit wollte ich mir das Modell sowieso nochmal genauer vorknöpfen. Grob gesagt erwarte ich von der Theorie her einen Tiefeneindruck nur für individuell glitzernde Kristalle, aber nicht mehr für den gleichförmig hellen Mischbereich mit vielen Kristallen. Die individuellen Kristalle sollten dann auch dort wahrgenommen werden, wo sie tatsächlich im Raum vorhanden sind, allerdings nur solange beide Augen Licht vom selben Kristall bekommen. Bei zu großer Nähe würde nur ein Auge Licht vom Kristall sehen, damit ist eigentlich gar keine Verortung mehr möglich, es sei denn das Gehirn "denkt" sich etwas aus.

Also von daher ist es schon plausibel, dass der Außenrand des Halos (die nahen Kristalle) näher erscheint - oder meintest Du das mit der Trompetenöffnung andersrum?

Viele Grüße,
Alex

[Bertram Radelow]

hoi Alexander,
ich meinte schon, dass mein Auge in der Mitte der Trompetenöffnung war. Du hast es richtig beschrieben: die fernen inneren Kristalle hat man nicht wirklich räumlich gesehen, und der ganze Raum-Eindruck war ein Hirnkonstrukt. Aber die einzeln sichtbaren grösseren Blitzer am Rand füllten doch so einen breiten Rand aus ("Trompetenkrempe"), dass man eben nicht meinte, diese äussere Zone sei ein parallelwandiges Rohr (dass sich dann zur Lichtquelle hin zusammenschürt).

Ich habe Hoffnung: Wenn man einmal einen Nebelbogen gesehen hat, sieht man immer wieder welche - irgendwann werde ich schon nochmal eine Zigarre sehen.

LG

Bertram

[Bertram Radelow]

Ich habe noch mal das Bild oben in die Mangel genommen:



Wenn man das oben von mir Geschriebene gelesen hat, kann man jetzt vielleicht nachvollziehen, wie die äusseren Blitzer (die hier als Strichspuren einigermassen gut zu erkennen sind) den Eindruck einer breitem Krempe hervorrufen. (Die grossen Kleckse sind Schneeflocken/Eiskristalle auf der Linse.)
Es kann Zufall sein - oder auch nicht? - dass der gelbe Lampenschein ziemlich genau beim 22°-Kreis endet!
Der hellblaue Stern ist m.M.n. Jupiter.

Innen helle Simulation: die Helligkeit des Lichtblitzes nimmt mit dem Quadrat der Entfernung vom Auge ab. Das müsste doch in Deiner Simulation zum realistischen Ergebnis führen.

Bertram

[Sven Aulenberg]

Moin Bertram und Alex,
nun ich muss gestehen, dass es mir schwerfällt, dass gesehene auf deinen Foto wieder zu erkennen
Dass es schwierig ist dies zu fotografieren steht außer Frage!
Hier ein paar Gedanken dazu, wie man die Erscheinung evtl. besser auf den Chip bekommt. Leider habe ich kaum die Gelegenheit dies auszuprobieren.
Als erstes ist es wohl unerlässlich die Lampe abzudecken.
Desweiteren würde ich Stativ in erwägung ziehen.
Dann kann es sinnvoll sein, mit der Belichtungszeit rumzuspielen.
Die "richtige" Belichtungszeit kann von Erscheinung zu Erscheinung variieren.
Ich denke da an die Rotationsgeschwindigkeit der Kristalle. Ich kann mir vorstellen, dass es eine Häufung in der Größe der Kristalle gibt und damit auch in der Rotationsgeschwindigkeit.
Mit einer entsprechenden Belichtungszeit könnte man ein mehrfaches Aufblitzen der gleichen Kristalle aufnehmen, ohne dass es "matschig" wird.
Auch kann eine Überlegung bezüglich der Netzfrequenz der Leuchten nützlich sein.
Mit der richtigen Belichtungszeit kann man z.B. einen fallenden Regentropfen mehrfach ablichten, als gestrichelte Linie.
Ähnliches ist evtl mit den Kristallen in der Luft möglich.
Das Zusammenspiel zwischen Netzfrequenz und Rotation dürfte schwer abzuschätzen bzw. zu berechnen sein.
Darum würde ich die Belichtungszeiten mal großzügig durchprobieren.
Ein Fokusstack wäre evtl. auch eine Option oder mal während der Aufnahme am Fokusring drehen.
Ebenso eine Mehrfachbelichtung.
Nach einem ausgedehntem Abendessen hat man natürlich nicht unbedingt die nötige Motivation für derlei Experimente
Ich würde mich freuen, wenn das mal emand ausprobieren würde.

Viele Grüße
Sven

[Bertram Radelow]

moin Sven,
- Stativ war (siehe unverwackelter Jupiter)
- ISO war auf 200 heruntergesetzt um möglichst lange zu belichten. Weniger geht nicht und ein Graufilter hielt ich für unangebracht ... es hätte sonst die Linse zugeschneit
- Lampenabdeckung ging nicht auf die Schnelle
- Focus war auf die Lampe, aber die nahen Kristalle am Rand haben trotzdem ihre Spuren hinterlassen
- Stacking usw.: Du machst Witze... mach mal auf die Schnelle

Also morgen Abend bei der nächsten Verdauungszigarre mach ich das alles. Ich lege schon morgen tagsüber mal eine Druckluftleitung vom Kompresor, um die Kristalle von der Linse zu blasen...

Also tagsüber Reifhalos - da sehe ich noch eine Chance mit Stacking usw., da sind ja noch ein paar zig Millionen Kristalle zur Verfügung, aber nachts bei -10° mit den wenigen Kristallen zwischen Dir und der Lampe: das ist eine Herausforderung...

Bertram

[Sven Aulenberg]

Moin,
es sollten ja nur Denkanstöße sein.
Sehr lange zu belichten könnte schlechtere Ergebnisse liefern, da alles zu sehr verschmiert.
So mein Denkansatz!
Ich bin gespannt und drücke dir die Daumen, auch wenn es die deinen nicht wärmt

Statt Druckluftleitung würde ich eine Fernwärmeleitung bevorzugen.

Viel Glück
Sven

[Bertram Radelow]

Ich hab mal etwas "gemalt":


(nicht ganz perfekt)

So in etwa hat es ausgesehen. Ich glaube, der "Trompeteneffekt" kommt ganz gut 'rüber.

Bertram

[Alexander Haußmann]

Hallo Bertram,

danke für die Erläuterungen und die Skizze! Das macht doch einiges vom Verständnis her klarer. Ich würd noch vorschlagen, eine kurze Videosequenz aufzunehmen, falls Deine Kamera das zuläßt und die Lichtblitze hell genug sind.

Die Intensitätsberechnung in der Simulation ist ein recht subtiles Problem. Grundsätzlich stimmt es natürlich, dass die Intensität mit dem Quadrat des Abstandes abnimmt. Allerdings gibt es ja zwei Lichtwege: Lampe-Kristall (a) und Kristall-Auge (b). Hätte man es anstelle des Kristalls mit einem größeren Spiegel zu tun, so ist klar, dass die Intensität beim Beobachter mit 1/(a+b)^2 geht, also der gesamte Lichtweg aus den summierten Teilstrecken das Erfebnis bestimmt. Bei einem kleinen Kristall würde man annehmen, dass er von der Lichtquelle eine Intensität mit 1/a^2 empfängt. Diese lenkt er um und wirkt dann seinerseits als Punktquelle, so dass ein gesamter Intensitätsfaktor 1/a^2*1/b^2 resultiert. Das ist ein anderes Ergebnis als im ersten Fall! Außerdem muß man noch weitere Korrekturen anbringen, falls der Kristall dem Auge oder der Lampe sehr nahe kommt.

Soweit nun mein Erkenntnisstand, aber wie schon gesagt kommt damit der lampennähere Teil der Zigarre zu hell raus. Was ich aber noch nicht berücksichtigt hab, ist dass die näheren Kristalle einen größeren Raumwinkel ausfüllen als die entfernteren. Wenn ich jedem Kristall ein Pixel in der Simulation gebe, geht das völlig unter, und eine Korrektur wirkt sich zugunsten der nahen Kristalle aus. Vielleicht ist das der Effekt, von dem Elmar beim Halotreffen gesprochen hat.

Dazu kommt auch noch, dass die nahen Lichtblitze wegen der begrenzten Schärfentiefe größer erscheinen (wenn das Auge auf unendlich fokussiert ist), wie ja auch die Skizze zeigt. Das gleicht sich aber in der Intensität wieder aus (also entweder kleine, hellere Punkte oder größere, dunklere Flecken). Die menschliche Wahrnehmung kann aber durchaus eine andere sein.

Also alles in allem keine ganz einfache Sache...

Viele Grüße,
Alex

[Bertram Radelow]

hoi Alex,

ich habe auch schon mal überlegt mich hinzusetzen und zu überlegen, wie hell eigentlich die Kristalle in unterschiedlichen Entfernungen sind. Auf meinem "Gemälde" kann man ja erkennen, wie ich rekursiv einen Ring verkleinert, abgedunkelt, gedreht und in den äusseren Ring eingepasst habe. Allerdings auf die schnelle mit absoluter Verkleinerung (jeweils -100 pix), was sicher nicht richtig ist. Aber in dieser groben Näherung kommt die breite Krempe, die ich ja auch visuell gesehen habe, sehr gut heraus.

Natürlich habe ich die (wenigen) Zeugnisse über die Zigarre gelesen, vor allem den visuellen Eindruck, in diese Zigarre hineinzusehen. Das war bei meiner Beobachtung eindeutig nicht der Fall und das könnte drei Gründe haben:
- ungünstige Lichtquelle (weitaus breiter als Sonne/Mond bzw. ferne Glühbirne)
- zu kurze Distanz und zu dünne "Suppe" - eine rechte Hüllkurve wollte sich nicht zeigen
- mein linkes Auge ist etwas sehschwach, deswegen könnten die räumliche Beurteilung der näheren Kristalle eingeschränkt sein.

Wie dem auch sei, ich bin schon bei früheren Diamond-Dust-Beobachtungen zu dem Schluss gekommen, dass sich der räumliche Eindruck aus zwei Komponenten zusammensetzt:
a) tatsächlich binokular gesehen und vom Hirn winkelig gerechnet
b) aus Grösse und Helligkeit gerechnet (grösser und/oder heller = näher)

Wie ich es aber auch wende - die breite Lichtquelle müsste ja a) dramatisch unterstützen - ich kann mir im Moment nicht vorstellen, dass der visuelle Eindruck wirklich konkav (Blick in das Innere der Zigarre) sein kann, obwohl ich natürlich die Berichte gelesen habe. Ich will aber nicht unterstellen, dass erst die nachträgliche theoretische Betrachtung (oder das Lesen der Erstbeschreibung) manchen Beobachter dazu gebracht hat, zu sehen was er theoretisch eigentlich sehen sollte. Mir ist in meinem Beobachtungsfall nicht der Gedanke an die Zigarre gekommen, ganz einfach weil es überhaupt nicht danach ausgesehen hat.
Der von mir so genannte Trompeteneffekt wird sicher durch b) hervorgerufen. Vielleicht ist es aber tatsächlich möglich, dass unter fantastischen Bedingungen (punktförmige Lichtquelle, ideale und reichlich vorhandene Kristalle) Effekt a) überwiegt und ich es mir nur nicht vorstellen kann!!

Aber für den "Blick in die Zigarre" ist sicher der Nahbereich vor dem Auge sehr wichtig. Bei nicht zu dichter Kristall"suppe" ist aber nahe vor dem Auge der Winkel zwischen einem Kristall und seinem statistischen Bruder dramatisch (reziprok!) grösser als in der Ferne. Ich will damit sagen: Direkt vor dem Auge habe ich eigentlich nichts wahrgenommen, erst in ein bis zwei Metern Entfernung nahm ich die Trompetenkrempe wahr - und natürlich nicht als exakte Oberfläche, sondern sozusagen als Zone. Etwa wie ein Orbital, wenn der Begriff geläufig ist.

Ich frage mich, ob es trotz dieser Unschärfe vor dem Auge möglich ist, bei idealen Bedingungen im Nahbereich eine zigarrenförmige Hüllkurve von innen zu sehen... Im Moment glaube ich: Nein - aber sicher ausschliessen kann ich es nicht. Deine Simulationen dazu wären sicher interessant, vor allem wenn Du die Breite der Lichtquelle variierst [Effekt a) vs. Effekt b)].

Viel Spass beim Encoden!

Bertram

[Alexander Haußmann]

Hallo Bertram,

ja, Du könntest recht haben, dass sich viele von der Erstbeschreibung haben beeinflussen lassen und somit nicht mehr unvoreingenommen an die Zigarre rangegangen sind - andererseits frage ich mich auch, wie oft denn annähernd ideale Bedingungen in der Realität vorkommen. Die Berichte über Zigarrensichtungen sind jedenfalls dünn gesät. Umso bemerkenswerter, als das die Erstbeschreibung aus Utrecht (also dem Flachland) kommt. Ich hatte jedenfalls noch nicht das Glück, wenn man mal von den sekundenlangen Episoden beim Sudelfeldtreffen 2010 absieht. Dann gab es ja auch noch die Finnen, aber ob sich da noch aktuell was mit Lampenhalos tut, weiß ich nicht.

Ansonsten hab ich so meine Zweifel, ob man wirklich den 3D-Eindruck in letzter Konsequenz realistisch simulieren kann - schließlich kommen die Informationen für beide Augen (meist) von einem Bildschirm in <1m Entfernung, und das paßt ja nicht zur Realität. Besonders der Effekt b) scheint mir da schwierig. Aber schauen wir mal. Im Moment hab ich noch einen Stapel anderer Dinge zu tun, bevor ich mir die Simulationen wieder vornehmen kann. Übrigens ist diese Wegintensität ja nur die eine "Hälfte" des Problems - die andere ist die winkelabhängige Intensität. Im wesentlichen ist klar, wie die aussehen sollte, aber infolge der Beugung hängt die Schärfe des Innenrandes bei den 22° von der Kristallgröße ab.

Bleibt noch die "dicke" Lichtquelle, da müßte ich wohl mehrere Zigarren mit leicht unterschiedlichen Endpunkten übereinanderlegen...

Viele Grüße,
Alex