Schneedeckenhalos in der Lausitz, 13.01.2013

[Alexander Haußmann]

Hallo allerseits,

am Sonntag (13.01.) konnte ich in Hörlitz in der Lausitz einige schöne 46°-Ringe sehen - vormittags an der Sonne und abends unterhalb irdischer Lichtquellen. Interessanterweise war kein 22°-Ring dabei bzw. wenn dann nur sehr schwach. Am Sonnabendnachmittag sowie kurz vor Mitternacht hatte es bei Frostgraden leicht geschneit.

46°-Ring unterhalb der Sonne, 10.58 MEZ, Ausschnitt aus einem Bild mit f=10 mm (Fischauge) an Pentax K5, nachbearbeitet um die farbigen Glitzerpunkte hervorzuheben:


Hier ein Makro-Bild der Kristalle:


Und der Schnitt durch die Minnaert-Zigarre an einer Lampe, 19.29 MEZ (Komposit aus 3 Aufnahmen mit jeweils leicht verschobenem Kamerastativ + Nachbearbeitung):


Viele Grüße,
Alex

[Claudia Hinz]

Super geworden. Hast Du mal versucht, Deine Augenhöhe zu verändern? Wollte immer mal sowas als gif machen, aber mir fehlte immer das passende Objekt dazu.

[Alexander Haußmann]

Hallo Claudia,

ja, die Augenhöhe hab ich variiert, hier ein Bild mit höherstehender Kamera, identisch bearbeitet:



Die genauen Daten sind übrigens: Lampenhöhe 0,99 m, Entfernung Lampe-Beobachter (in der Horizontalen) 4,60 m, Kamerahöhe 0,63 m für das erste und 0,81 m für das zweite Bild.

Die Bilder sind leider nicht perfekt horizontal ausgerichtet, obwohl ich versucht hab, mich an den Neigesensor der Kamera zu halten...

Ich hab auch zwei Videos aufgenommen (jweils ca. 3 MB):

https://dl.dropbox.com/u/8849406/Forum/IMGP0864_kl.avi
https://dl.dropbox.com/u/8849406/Forum/IMGP0865_kl.avi

In den Videos hab ich aber keine spezielle Bearbeitung zum "Aufblasen" der Glitzerpunkte gemacht.

Viele Grüße,
Alex

[Sven Aulenberg]

Moin Alex,
Schneebeckenhalos habe bisher nur mit Sonne als Lichtquelle sehen dürfen.
Ich bin erstaunt, dass der Halo im zweiten Foto so viel kleiner ist.
Das muss wohl an den recht beengten Verhältnissen liegen.
Die Distanzen zwischen Kamera, Halo und Lichtquelle sind recht gering.
(Ein 22° Halo am Himmel ändert seine Größe ja auch mit dem Sonnenstand). Oder wie lässt sich dieses Ergebnis erklären?

Ich warte seit Tagen, dass die Sonne endlich wieder rauskommt, um ein wenig zu experimentieren, aber nein sie will einfach nicht, dabei scheinen die Bedingungen gut zu sein. Mal sehen, evtl versuche ich es auch einmal mit künstlicher Lichtquelle auf dem Acker.

Gruß
Sven

[Alexander Haußmann]

Hallo Sven,

die Erklärung liegt im divergenten Licht der Lampe, deren Strahlen ja näherungsweise von einem Punkt ausgehen und nicht parallel einfallen wie das Sonnenlicht. Daraus kann man die "Minnaert-Zigarre" konstruieren, auf der alle Kristalle liegen müssen, die einen 46°-Ablenkwinkel des Lichtes bewirken und dabei ihr abgelenktes Licht auch zum Beobachter (Kamera) senden. Da aber die Kristalle hier fest am Boden liegen, ist von der Minnaert-Zigarre nur die Schnittkurve mit dem Untergrund aktiv - das ist das "bunte Ei" unter der Lampe. Je nach Höhe von Beobachter und Lampe und ihrer gegenseitigen Entfernung fällt diese Schnittkurve, also der Schneedeckenhalo, unterschiedlich aus und kann auch ganz verschwinden. Eine Erklärung mit aussagekräftigen Bildern gibt es auch hier:

http://www.meteoros.de/halschn/schnee1.htm

Viele Grüße,
Alex

[Sven Aulenberg]

Moin Alex,
es fällt mir wie Schuppen von den Augen!
Die Minnaert-Zigarre brachte ich bisher nur mit Eisnebel, also Lampenhalos in der Luft, in Verbindung . Auf die Idee, dass der Lampenschneedeckenhalo so zusagen die Berührungspunkte der Zigarre darstellt, kam ich noch nicht.
Nun wundert es mich auch nicht mehr, dass ich diese Halos an künstlichen Lichtquellen nicht sehen kann! Die Straßenlaternen sind einfach zu hoch und ich zu nahe dran.
Nun, bis ich deinen mathematischen Ausführungen folgen kann, ist vermutlich der nächste Winter im Anmarsch Lang ist´s her.
Wenn ich folgende Bedingung festlege: Lampenhöhe=Augenhöhe
kannst du mir dann eine Faustformel bzw. Näherungsformel geben, mit der ich die maximale Ausbreitung der Zigarre im Kopf berechnen kann, vorrausgestzt ich kenne den Abstand zur Lichtquelle.
Ich versuche es mal anders zu formulieren:
Der Maximalradius der Minnaert-Zigarre hängt vom Abstand Betrachter-Lampe ab. Mit welcher Funktion lässt sich der Maximalradius bzw. Durchmesser berechnen? (für beide Zigarren 22er und 46er)
Es kann ja nicht linear sein, sonst hätten wir einen Doppelkegel.
Da fällt mir gerade die Fresnelzone ein (Funktechnik), auch eine Zigarre. Da war der Maximalradius irgendwas mit Quadratwurzel des Abstandes und die Frequenz spielt auch noch eine Rolle. Da muss ich gleich mal meine alten Bücher durchstöbern.
Schon mal Danke für das Öffnen dieser Erkenntnistür

Viele Grüße
Sven

[Alexander Haußmann]

Hallo Sven,

tja, bei mir ist es umgekehrt: Der Eisnebel ist sehr rar, dafür die Kristalle am Boden häufiger. Deshalb haben wir mit Richard vor 15 Jahren die Zigarre auch erstmal als rein theoretisch betrachtet, und nur die Schnittkurven als real.

Ich hab mal nachgeschaut: Die Fresnelzone ist ein prolates Rotationsellipsoid, also überall "glatt". Die Minnaert-Zigarre ist ein rotiertes Kreissegmant und hat echte Spitzen an der Lampe und beim Beobachter.

Der maximale Radius ist l*(1-cos(alpha))/(2*sin(alpha)), wenn l die volle Distanz Beobachter-Lampe (Zigarrenlänge) und alpha den Ablenkwinkel (22° oder 46°) bezeichnet. Eingesetzt sind das 21% der Zigarrenlänge für 46° und 10 % für 22°. Das bezieht sich aber nur auf den Innenrand des Halos, d.h. der Bereich des Intensitätsabfalls jenseits der Minimalablenkung entspräche jeweils einer größeren "diffusen Zigarre".

Man kann auch direkt ausrechnen, ob die Zigarre den Boden scheidet und wenn ja, wo:



hL ist die Lampenhöhe über Grund, hB die Beobachterhöhe und e die Entfernung der Fußpunkte. delta ist der Höhenwinkel der Lampe (also analog zur Sonnenhöhe), und mit den anderen Größen verknüpft:



Der Ausdruck unter der Wurzel muss positiv sein, in diesem Fall sind dann a und b die Abstände des Halorings auf dem Boden in direkter Richtung zur Lampe, gemessen vom Beobachterfußpunkt.

Viele Grüße,
Alex

[Sven Aulenberg]

Moin Alex,
hat ein wenig gedauert, ich hatte viel zu tun.
Danke für die Erläuterung. Ich hatte auf einen einfacheren Term gehofft
so dass man die Ausdehnung im Kopf überschlagen kann.
Ich werde nach Lampenhalos suchen bzw. mal eine Lampe mit aufs Feld nehmen. Wenn ich einen sehe kann ich ja damit "herumspielen" und sammle Erfahrungswerte.
Ja die Fresnelzone sieht doch anders aus. Ich habe es mir auch nochmal angesehen. Es war nur so eine Idee und es ist ja nicht verkehrt mal über den Tellerand zu schauen. Der Gedanke war, dass man evtl. Gemeinsamkeiten finden könnte.

Eisnebel gibt es hier auch nicht, gesehen habe ich ihn noch nie

Viele Grüße

Sven

PS: Wenn ich Zeit finde, werde ich dich später nochmal "nerven"