お天気豆知識

No.100

2009.5　Categories光学現象

ハロー（暈）・太陽柱

　虹は太陽と反対方向にできます。これは太陽光が水滴の中で反射（屈折もあります）されてできるからです。ところが、太陽を取り囲むような（写真1）のような虹色の光の輪ができることがあります。これを「暈（かさ）」または、「ハロー」といいます。何故このようなことが起こるかというと、氷でできた六角柱の雲粒がプリズムのように光を屈折させるからです（図1）。

（図1）日暈のできる仕組み

（写真1）太陽を中心とした視角が22度の暈
（横浜市都筑区）

（写真2）太陽を中心とした視角
が22度の暈
（上）と46度の暈（下）横浜市都
筑区（22度の暈のところにある六
角形のものはカメラのレンズによる
もの）

（写真3）単独で現れた46度の暈
（東京都千代田区）

　「暈」は太陽を中心とした角度（視角）で、（写真2）のように22度と46度の位置にできます。これらを作る雲は巻層雲です。「日暈、月暈は雨の前触れ」というような天気俚諺がありますが、この現象のことです。暈を作っている薄い雲が厚くなって暈が見えなくなり、太陽は輝きを失ってぼんやりします。やがて太陽がわからなくなるほど雲が厚くなり、その下に別の黒い雲が現れるとまもなく雨が降り始めます。
　私は、22度の暈をよく見ることがありますが、46度の暈はなかなかお眼にかかれませんでした。皆さんはいかがですか。ときには（写真3）のように46度の暈が単独で出ることもあるので、不思議な虹だなと思うこともあるでしょう。
　太陽の方向にできる光の現象はこれだけではありません。太陽を中心とした視角は22度の位置なのですが、太陽とほぼ同じ高さが特別に光ったり、暈のその部分が他よりはっきりした虹色になったりすることがあります。（写真4）で画面の右側にある明るい部分のことで「幻日」といいます。暈は六角柱の氷の雲粒で太陽光が屈折してできましたが、幻日の場合は六角形の平らな氷の雲粒の面に太陽光が反射してできます。

（写真4）22度の暈と幻日（画面右側）：横浜市青葉区

（写真5）環天頂弧
（上部にある上方にはねた虹色の弧）

　太陽を中心と視角で46度の位置で太陽の上の方向に、暈と逆向きの弧を描く虹色の光の帯ができます。これを「環天頂弧」といいます。（写真5）で画面上方にある虹色の光の弧がその現象です。この現象も六角形の平らな氷の雲粒が関係しています。しかし、太陽光が六角形の平らな氷の雲粒に反射しているのではなく、屈折することにより発生します。（写真4）と（写真5）は同じ日に撮影しました。カメラのレンズの関係で1枚の写真に入れることができませんでしたが、同時にあらわれた現象です。

（写真6）太陽柱（冬の日の出のとき）：大阪府枚方市

　太陽が地平線に近い位置にあるとき、太陽の上と下に光の柱（写真6）が出ることがあります。これを「太陽柱」といいます。緯度の高い寒い地域で発生しやすいのですが、（写真6）の太陽柱は大阪府の北部にある枚方市で撮影しました。この現象も六角形の平らな氷の雲粒によるもので、太陽光線がその雲粒で反射してできています。

（写真7）人工光でできた光柱（横浜市青葉区）

　光の柱は太陽の光だけでできるわけではありません。人工的な光、つまり照明によってもできます。もちろん見ることができるのは夜です。（写真7）が人工光によってできた光柱です。この日（2009年1月下旬横浜市青葉区）は雪が降っていて、スーパーマーケットの屋上にある広告塔にあてられた照明の光が雪の結晶に反射してできました。30年近く前に買った「Rinbows, Halos, and Glories」という本で人工的な光による光の柱があることは知っていましたが、初めて見ることができました。（写真4）も太陽が上下方向に伸びているように見えます。太陽柱気味になっていたのかもしれません。

　太陽の周りにできる光の現象はこの他にもあります。（図2）はデンマーク人の天文学者ヘルベリウス（Helvelius）が1661年2月20日にグダンスク市（現ポーランドか）で観測した現象のスケッチです。

（図2）七つの太陽と名づけられた光学現象のスケッチ（ヨハン・ヘルベリウス　1662年）

　図の下の方にある、目や鼻が書かれたのが太陽です。その周りの円が22度の暈でその外側の円が46度の暈です。さらに、天頂を取り囲む円形の環もあります。太陽柱の説明は緯度が高い地域で現れやすいと書きましたが、緯度が高い地域ではおもしろい現象があるのですね。ヨーロッパではこれらの現象を観測しているグループのホームページもあり、いろいろな写真を見ることができます。
　今回紹介した現象を見ると美しいし、不思議な感じがします。でもそのほとんどが太陽のまわりにできる現象なので、見るときは太陽を手で隠すなどして、眼を傷めないように充分に注意してください。「視角」の測り方は「巻積雲」にあるので見てください。