[Halo] 2023-10-24/25 Lichtsäulen an künstlichen Lichtquellen

[Carl Herzog]

In der Nacht von Dienstag auf Mittwoch waren von ca. 01:50 bis 02:40 MESZ Lichtsäulen am gesamten Süd- bis Osthorizont (Standort Idstein) hinter den Wolken "versteckt".

In dieser Allksy-Ansicht eines kurzen Stacks (mit USM bearbeitet) sind die Lichtsäulen unten und links zu erkennen:

Die Lichtsäulen befinden sich dabei im Bereich von (ganz grob geschätzt) 10° bis 25° über dem Horizont. Als ungefähren Referenzpunkt kann man den Mond heranziehen, der 8° über dem Horizont stand, sowie den 22°-Ring über dem Mond, der somit bis zu 30° hoch reichte.

Hier ein "depolarisierter" Ausschnitt eines Einzelbildes, zur Veranschaulichung der Lotrichtung der Lichtsäulen:

Und aus den depolarisierten Ausschnittsbildern entand dieses Zeitraffervideo, bei dem man die Lichtsäulen deutlicher erkennen kann:

https://www.carl-herzog.de/akm/2023-10- ... aeulen.mp4

Im Süden von Idstein befindet sich Wiesbaden in einer Luftlinienentfernung von ca. 20 km, und im Südosten das Rhein-Main Gebiet inkl. Frankfurt (und Flughafen) bei ca. 30 km Entfernung. Interessant wäre zu wissen, ob die hiesigen Lichtsäulen von Lichtquellen in diesen Entfernung entstehen können.

Viele Grüße, Carl

[Carl Herzog]

In der Zwischenzeit habe ich die Berechnung der Lichtsäulen herausgefunden - es ist einfacher als gedacht:

Da die Lichtsäulen durch Spiegelung an der Unterseite von Eiskristallplättchen entstehen, ist der Einfallswinkel gleich dem Ausfallwinkel. Die Plättchen befinden sich also immer in der Mitte zwischen Lichtquelle und Beobachter (außer vielleicht wenn ein Ort deutlich höher als der andere ist).

In der Aufnahmesoftware "AllSkEye" der Allsky-Kamera kann man - nach einmaliger Kalibrierung (die in der Zwischenzeit sehr präzise arbeitet) - die Sterne über das Bild überlagern. Das geht auch nachträglich, wenn man die RAW-Dateien (FITS-Dateien) gesichert hat. Man wählt sich dann Sterne am Anfangs- und Endpunkt einer bestimmten Lichtsäule aus und sucht dieses Sternenpaar z.B. in Stellarium (passend zum Beobeachtungsort und -zeitpunkt eingestellt). Damit erhält man die exakten Höhen über dem Horizont.

Wenn man nun die Entfernung einer Lichtquelle kennt, dann kann man daraus die Höhe bestimmen, an denen die Eiskristalle sich befunden haben:

tan(Höhenwinkel) = Höhe / (Entfernung der Lichtquelle / 2)
Höhe = tan(Höhenwinkel) * (Entfernung der Lichtquelle / 2)

Oder nach Entfernung aufgelöst:
Entfernung der Lichtquelle = 2 * Höhe / tan(Höhenwinkel)

Die Erdwölbung ist bei den in Frage kommenden Entfernungen vernachlässigbar, und die Refraktion ist es typischerweise bei dieser Art von Lichtsäulen auch, da sie relativ hoch am Horizont stehen.

Wenn man die Entfernung nicht kennt uns sich zunächst auf die Suche nach der verursachenden Lichtquelle machen möchte, kann man die Kristallhöhen zunächst abschätzen, und daraus den in Frage kommenden Entfernungsbereich absuchen. Das geht am Besten bei Nebel - da sieht man nach oben gerichtete Lichtstrahlen sofort. Wenn man die genaue Entfernung der Lichtquelle herausgefunden hat, kann man dann die Berechnung exakter durchführen und den tatsächlichen Höhenbereich der Eiskristalle bestimmen.

Hier ein Beispiel für die Lichtquellensuche:
Wir vermuten, dass die Einskristalle bei mindestens 3,5 km Höhe unterwegs sind. Eine ausgesuchte Lichtsäule beginnt (unten) bei 15° über dem Horizont. Entfernung der Lichtquelle = 2 * Höhe / tan(Höhenwinkel) = 2 * 3,5 km / tan(10°) = 26,1 km. Das gleiche macht man für den oberen Punkt (da kann man z.B. 7 km Höhe für die Eiskristalle annehmen), und erhält dann den in Frage kommenden Entfernungsbereich. Per Google-Maps kann man dann mit der rechten Maustaste den Luftlinienbereich (in der entsprechenden Richtung der Lichtsäule) ausmessen und dann meistens die in Frage kommenden Gebiete stärker einschränken.

Generell kann man sich merken: je höhe eine Lichtsäule am Himmel steht, desto näher befindet die Lichtquelle.

Viele Grüße, Carl