PL 
EnglishDomyślny
Українська🌈 Halo lodowe i słońca poboczne
Optyka atmosferyczna metodą Monte Carlo: załamuj światło słoneczne na heksagonalnych kryształkach lodu i patrz, jak z prawdziwego prawa Snella wyłaniają się halo 22°, słońca poboczne, halo 46° i łuk okołozenitalny.
O tej symulacji
To symulator śledzenia promieni metodą Monte Carlo, a nie gotowy obraz: co klatkę tysiące promieni światła są wystrzeliwane pod losowymi kątami padania w sześciokątny pryzmat kryształu lodu, dwukrotnie załamywane zgodnie z prawem Snella i akumulowane na niebie tam, gdzie trafiają. Halo 22°, słońca poboczne i łuk okołozenitalny — wszystkie powstają z tego samego modelu fizycznego: nic nie jest rysowane bezpośrednio, powstaje jedynie tam, gdzie nagromadzi się wystarczająco dużo załamanych promieni.
🔬 Co pokazuje symulacja
Światło słoneczne załamujące się na ściankach 60° lub 90° sześciokątnego pryzmatu kryształu lodu, przy czym czerwień załamuje się najmniej, a fiolet najbardziej (dyspersja), tworząc kolorową wewnętrzną krawędź halo. Losowo koziołkujące kryształy kolumnowe rozpraszają promienie w pełny pierścień 22°, podczas gdy poziomo unoszące się kryształy płytkowe koncentrują je w słońca poboczne po obu stronach słońca.
🎮 Jak korzystać
Wybierz Cechę, aby wyizolować halo 22°, słońca poboczne, słabsze halo 46° lub łuk okołozenitalny (widoczny tylko przy wysokości słońca poniżej 32°), lub pozostaw wszystkie cechy włączone. Przeciągnij suwak Wysokość słońca (0–70°), aby zobaczyć pojawianie się łuku okołozenitalnego i przesuwanie się słońc pobocznych, zwiększ Promienie na klatkę dla czystszego obrazu, a odznacz Dyspersję, aby zobaczyć, jak halo staje się białe.
💡 Czy wiesz, że…
Promień 22° nie jest przypadkowy — to minimalny kąt odchylenia dla pryzmatu lodowego 60° przy współczynniku załamania lodu wynoszącym około 1,31. Ponieważ promienie odchylone o mniej niż 22° zawracają na skutek całkowitego wewnętrznego odbicia zamiast opuścić kryształ, niebo wewnątrz halo jest rzeczywiście ciemniejsze niż na zewnątrz.
Najczęściej zadawane pytania
Dlaczego halo ma postać pierścienia, a nie pełnej tarczy?
Losowo zorientowane kryształy kolumnowe załamują światło pod każdym azymutem wokół słońca, ale kąt odchylenia dla danego promienia ma ostre minimum w pobliżu 21,8°. Promienie skupiają się na tej krawędzi minimalnego odchylenia, więc jasność osiąga szczyt w pierścieniu przy 22° i gwałtownie spada tuż wewnątrz niego, natomiast na zewnątrz zanika stopniowo.
Dlaczego słońca poboczne pojawiają się tylko po lewej i prawej stronie słońca?
Słońca poboczne powstają z kryształów płytkowych, które opadają z szeroką sześciokątną ścianką ustawioną niemal poziomo, jak liście opadające w bezwietrzne powietrze. Ta preferowana orientacja ogranicza załamane światło do wąskiego poziomego pasa na wysokości słońca, koncentrując je w dwóch jasnych plamach zamiast rozpraszać w pełny pierścień.
Dlaczego łuk okołozenitalny pojawia się tylko przy niskiej wysokości słońca?
Łuk okołozenitalny powstaje, gdy światło wchodzi przez poziomą górną ściankę kryształu płytkowego i wychodzi przez pionową ściankę boczną przy geometrii bliskiej 90°, a taki tor promienia staje się geometrycznie niemożliwy, gdy słońce wzniesie się powyżej około 32°. Symulacja stosuje ten sam próg wysokości, więc podniesienie Wysokości słońca powyżej tego progu powoduje zniknięcie łuku.
Dlaczego pierścień pokazuje kolor na wewnętrznej krawędzi, a nie na zewnętrznej?
Współczynnik załamania lodu nieznacznie zależy od długości fali, więc fiolet załamuje się bardziej niż czerwień (dyspersja). Na ostrej wewnętrznej krawędzi halo daje to widoczny czerwonawy rąbek, natomiast zewnętrzna krawędź zanika tak stopniowo, że promienie wszystkich kolorów nakładają się na siebie i wypłukują kolor do bieli.
Jak Promienie na klatkę wpływają na wynik?
Każdy śledzony promień to prawdziwa próbka Monte Carlo losowego kąta padania, nanoszona na obraz nieba i akumulowana w czasie. Większa liczba promieni na klatkę szybciej zbiega do rzeczywistego rozkładu jasności halo i z mniejszym szumem ziarnistym, kosztem większych obliczeń w każdej klatce animacji.
Najczęściej zadawane pytania
Dlaczego halo 22° znajduje się dokładnie pod kątem 22 stopni?
Promień 22° wyznacza minimalny kąt odchylenia promienia przechodzącego przez pryzmat 60° utworzony przez dwie ścianki sześciokątnego kryształu lodu. Dla lodu wodnego o współczynniku załamania ~1,31 w zakresie widzialnym minimalne odchylenie występuje przy ~21,84°, tworząc ostrą wewnętrzną krawędź halo na tym promieniu.
Dlaczego wnętrze halo 22° jest ciemne?
Promienie wchodzące do pryzmatu pod kątami, które dawałyby odchylenie mniejsze niż 22°, ulegają całkowitemu wewnętrznemu odbiciu i nie wychodzą z kryształu — nie mogą dotrzeć do obserwatora z wnętrza kąta minimalnego odchylenia. Dlatego z kierunków w promieniu 22° od słońca nie dociera do obserwatora żadne światło tą konkretną drogą.
Czym są słońca poboczne (parhelia)?
Słońca poboczne to jasne plamy pojawiające się 22° na lewo i prawo od słońca, często z czerwonawą wewnętrzną krawędzią. Powstają, gdy sześciokątne kryształy płytkowe unoszą się z płaskimi ściankami ustawionymi niemal poziomo, załamując światło preferencyjnie w poziomy pas 22° od słońca.
Dlaczego halo czasem pokazuje kolory?
Lód ma współczynnik załamania zależny od długości fali (dyspersja), więc czerwone światło załamuje się mniej niż niebieskie. Na wewnętrznej krawędzi halo 22° najpierw pojawia się czerwień, a tuż za nią błękit, co daje charakterystyczną czerwonawą wewnętrzną granicę. Silniejsza dyspersja w kryształach piramidalnych tworzy bardziej kolorowe łuki halo.
Czy halo może występować wokół księżyca?
Tak. Halo księżycowe powstają dokładnie tym samym mechanizmem co halo słoneczne, ale występują wokół księżyca. Ponieważ światło księżyca jest znacznie słabsze, halo księżycowe są mniej wyraziste i rzadko pokazują kolor, ale ich geometria (22°, łuk okołozenitalny itd.) jest identyczna jak w przypadku halo słonecznych.