Fenómenos Atmosféricos: Parhelios y Halos| Luz y Clima; Aprende cómo la luz interactúa con cristales de hielo en la atmósfera para crear estos impresionantes efectos visuales.
Fenómenos Atmosféricos: Parhelios y Halos | Luz y Clima
Los fenómenos atmosféricos como los parhelios y halos son eventos visuales que a menudo fascinan a aquellos que tienen la oportunidad de observarlos. Ambos fenómenos están relacionados con la interacción de la luz y la atmósfera terrestre, y proporcionan una visión fascinante de cómo las propiedades físicas de la luz pueden crear efectos visuales impresionantes.
¿Qué son los Parhelios y Halos?
Los parhelios, también conocidos como “perros solares,” son puntos brillantes que aparecen a ambos lados del sol, frecuentemente en un ángulo de 22 grados. Por otro lado, los halos son anillos de luz que rodean al sol o a la luna y son causados principalmente por la refracción y reflexión de la luz a través de cristales de hielo presentes en la atmósfera.
La Base Física de los Halos y Parhelios
Para entender cómo se forman los parhelios y halos, primero debemos comprender algunas propiedades básicas de la luz y cómo esta interactúa con los cristales de hielo en la atmósfera.
- Refracción: La luz cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro. Esto se describe mediante la ley de Snell, que establece:
\( n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2) \)
donde \( n_1 \) y \( n_2 \) son los índices de refracción de los dos medios y \( \theta_1 \) y \( \theta_2 \) son los ángulos de incidencia y refracción, respectivamente.
- Reflexión: La luz se refleja sobre una superficie. Esta característica es la base de muchos fenómenos ópticos y se describe con la ley de la reflexión:
El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
Cristales de Hielo Hexagonales
Los halos y parhelios son causados principalmente por la interacción de la luz con cristales de hielo hexagonales presentes en las nubes cirrostratos. Estos cristales actúan como pequeños prismas, refractando la luz y produciendo los efectos visuales observados.
Cuando la luz solar entra en un cristal de hielo hexagonal, se refracta, cambia de dirección, y finalmente sale del cristal con un ángulo diferente. La forma hexagonal de los cristales de hielo es crucial para la formación de estos fenómenos, ya que crea las condiciones exactas necesarias para que la luz forme halos y parhelios.
Ángulo de 22 Grados
Un ángulo comúnmente asociado con los halos es 22 grados. Este ángulo se origina de la disposición y orientación de los cristales de hielo en la atmósfera. Para los parhelios, el ángulo de 22 grados resulta de la desviación de la luz a través de las caras de 60 grados del cristal hexagonal. La fórmula matemática para calcular el ángulo mínimo de desviación (\(D_m\)) para la luz que pasa a través de un prisma viene dada por:
\)
D_m = 2(\theta – i)
\)
donde:
- \(\theta\) es el ángulo del prisma (60 grados para un cristal hexagonal),
- \(i\) es el ángulo de incidencia.
Conociendo estos valores, se puede demostrar que el ángulo mínimo de desviación para cristales de hielo hexagonales es aproximadamente 22 grados, lo que explica la aparición del halo a esta distancia angular del sol.
Colores y Dispersión de Luz
Tanto los halos como los parhelios presentan colores debido a la dispersión de la luz. La luz blanca del sol está compuesta por varios colores, cada uno con una longitud de onda diferente. Cuando la luz pasa a través de los cristales de hielo, los diferentes colores se refractan en ángulos ligeramente diferentes. Esto se debe a que el índice de refracción del hielo varía ligeramente con la longitud de onda de la luz, un fenómeno conocido como dispersión.
Importancia de la Condición Atmosférica
La formación de halos y parhelios depende en gran medida de las condiciones atmosféricas. Las nubes cirrostratos, que están formadas por cristales de hielo, son las responsables de estos fenómenos. Estas nubes deben estar localizadas en la troposfera superior (a altitudes de aproximadamente 5 a 10 kilómetros) para que los cristales de hielo puedan interactuar con la luz solar de manera efectiva.