Regenbogen

 

Regenbogen ontstaan als zonlicht, dat uit verschillende kleuren met verschillende golflengten bestaat, gebroken wordt door waterdruppels. Deze waterdruppels buigen de verschillende kleuren licht af onder een verschillende hoek. 

Meestal ontstaan er twee regenbogen. De binnenste, de primaire boog, maakt een hoek van 42 graden met de aarde. Deze boog heeft de felste kleuren. Rood bevindt zich aan de buitenkant van deze boog, blauw aan de binnenkant. De buitenste regenboog, de secundaire boog, is veel minder fel dan de primaire boog. Soms zijn de kleuren in deze boog zo zwak, dat deze boog niet te zien is. De secundaire boog maakt een hoek van 52 graden. In deze boog is de kleurenvolgorde precies andersom dan in de primaire boog. Zoals in onderstaand plaatje is te zien, wordt de zonnestraal bij een primaire regenboog een keer gereflecteerd in de druppel, terwijl bij de secundaire regenboog de zonnestraal 2 keer gereflecteerd wordt. 


Tussen de twee regenbogen in is een donkere band te zien. Dit is de Band van Alexander, vernoemd naar de Griekse filosoof Alexander van Aphrodisias die deze band als eerste beschreef. Deze band is zo donker omdat al het licht dat normaal dit gedeelte van de lucht zou verlichten, al afgebogen is naar boven en onder en zo voor de primaire en secundaire bogen gebruikt worden. 

Regenbogen zijn te zien als de zon laag aan de hemel staat. Hoe lager de zon staat, hoe hoger de boog is. De grootte van de druppels heeft invloed op kleuren van de regenboog. Bestaat de regenboog vooral uit hele grote druppels, dan zijn de kleuren helder en is vooral rood opvallend aanwezig. De regenboog is dan smal. Bij kleinere druppels zal de buitenkant meer oranje worden. De boog zal breder worden. In sommige gevallen zijn de druppels heel erg klein, bijvoorbeeld als het mistig is. De boog heeft dan geen kleur en wordt een mistboog genoemd.

Poollicht

 

Poollicht is meestal alleen zichtbaar rondom de polen. Het wordt ook wel aurora genoemd, afgeleid van de Romeinse godin van de dageraad. Aurora’s beginnen meestal kort na middernacht en zijn te zien in verschillende vormen en sterkten. Vanuit de ruimte is poollicht te zien als een reusachtige ring van gloeiende deeltjes rond de magnetische polen. Vaak zijn ze rood of groen gekleurd. Poollicht is zowel op het noordelijk halfrond (Aurora Borealis), als het zuidelijk halfrond (Aurora Australis) te zien. Meestal is er ongeveer 7 dagen per jaar poollicht zien. Soms kan dit oplopen tot 15 dagen, als er dat jaar grote zonneactiviteit is. Bij grote zonneactiviteit is het poollicht ook op de lagere geografische breedten te zien. 

Aurora’s hangen samen met een grote zonneactiviteit. Ze ontstaan wanneer geladen deeltjes (elektronen), die vrijkomen bij uitbarstingen op de zon, de dampkring binnen komen. Het magnetisch veld van de aarde zorgt ervoor dat de deeltjesstroom bij de aarde wordt afgebogen en met verhoogde snelheid de atmosfeer binnendringt bij de polen. De deeltjesstroom heeft heel veel energie. In het bovenste gedeelte van de atmosfeer kan deze energie overgedragen worden aan zuurstof en stikstof moleculen. Zuurstof en stikstof moleculen kunnen de energie vervolgens uitstralen als gekleurd licht. De kleur van het licht wordt bepaald door het soort molecuul. Zuurstof moleculen veroorzaken, afhankelijk van de luchtdruk, rood of groen licht. Stikstof moleculen daarentegen veroorzaken een blauwe kleur. Dit verschijnsel wordt het poollicht genoemd. 

Poollicht komst slecht onder bepaalde voorwaarden voor. De uitbarsting op de zon moet naar de aarde toe gericht zijn. Verder is het alleen maar zichtbaar als het buiten donker is en als het onbewolkt is
Corona's

 

Corona’s zijn ringen van licht om de zon of om de maan. Deze kunnen te zien zijn als dunne bewolking op middelbare hoogte voor de zon of de maan hangt. De binnenkant van een corona heeft een blauwe kleur, de buitenste ring is rood gekleurd. De letterlijke betekenis van het woord corona is ‘krans’. Corona’s komen niet zo heel vaak voor, maar als ze voorkomen dan is dit meestal in de winter boven bergen. 

Corona’s ontstaan door lichtdiffractie. Lichtdiffractie is de afbuiging van licht langs de rand van een voorwerp. Ook regendruppels kunnen licht afbuigen. Zonlicht bestaat uit verschillende kleuren met verschillende golflengten die allemaal onder een verschillende hoek afgebogen worden door de waterdruppels. Blauw licht heeft de kleinste golflengte en wordt het meest afgebogen. Rood licht heeft de grootste golflengte en wordt het minst afgebogen door de regendruppel. Hierdoor is de binnenste ring van de corona blauw en de buitenste ring rood. 

De grootte van de druppels in de wolk heeft invloed op de corona. Als alle druppels in de wolken dezelfde grootte hebben, dan zijn de kleuren in de corona het helderst. Is dit niet het geval dan lopen de kleuren door elkaar heen en worden de ringen vervormd. Verder zorgen kleine druppels voor grote corona’s en zorgen grote druppels voor kleine corona’s. 

Corona’s zijn het duidelijkst te zien rond de maan, omdat het licht van de maan veel minder fel is dan het licht van de zon. 

Doordat corona’s meestal te zien zijn door dunne altostratusbewolking, valt er meestal mooi weer te verwachten als ze aan de hemel verschijnen.
Halo's

 

Een halo is een ring van licht om zon of om de maan. De straal van de halo is 22 graden. Er is ook een grotere halo met een straal van 46 graden. Deze is minder helder, maar wel mooier gekleurd. Halo’s kunnen net als bij veel andere optische verschijnselen ook rond de maan te zien zijn. 

Halo’s ontstaan door de breking van licht door ijskristallen. Hiervoor moeten de ijskristallen wel dezelfde vorm hebben en in dezelfde positie verkeren. IJskristallen kunnen bijvoorbeeld voorkomen in dunne cirruswolken. Het brekingsproces is hetzelfde als bij regenbogen, bijzonnen of bijvoorbeeld een prisma. Wit invallend zonlicht, ontleedt in verschillende kleuren als dit op een glad glasoppervlak valt. Ook het oppervlak van een ijskristal kan hiervoor dienen. 

De hemelboog van horizon tot horizon, verticaal door de zenith (het hoogste punt van de hemel) telt 180 graden. De kleine kring heeft een straal van 22 graden. De grote kring heeft een straal van 46 graden. Halo’s hebben een rode kleur aan de binnenkant. Soms is aan de buitenkant violet te zien. Tussen de halo en de zon is de lucht donkerder. Dit is hetzelfde verschijnsel als ook tussen de twee bogen van de regenboog te zien is. 

Om halo’s te zien zijn ijskristallen nodig. Deze bevinden zich vaak in cirrostratuswolken die kunnen duiden op naderende neerslag.
Bijzonnen

 

Bijzonnen, ook wel parhelia of schijnzonnen genoemd, verschijnen als heldere vlakken aan de linker en rechterkant van de zon; het lijkt alsof er drie zonnen aan de hemel staan. Als bijzonnen goed ontwikkeld zijn, dan kunnen ze gekleurd zijn. De rode kant zal dan naar de zon gericht zijn, terwijl de witte staart naar buiten gericht is. 

Bijzonnen ontstaan onder dezelfde omstandigheden als halo’s. Er zijn ijskristallen nodig die bijvoorbeeld in cirrusbewolking voorkomen. Deze ijskristallen zorgen voor de afbuiging van het zonlicht, waardoor er een bijzon kan ontstaan. Bijzonnen zullen dan ook vaak te zien zijn in combinatie met halo’s. Aangezien bijzonnen vaak veroorzaakt worden door cirrusbewolking, kunnen ze duiden op een naderend frontaal systeem of op een ontwikkelend lagedrukgebied en dus op slecht weer. 

Net zoals bij meerdere optische verschijnselen, kunnen bijzonnen ook rond de maan te zien zijn. Dit kan alleen als de maan ongewoon helder is. Bijmanen komen dus zeer zelden voor, aangezien hier een heel heldere maan voor nodig is, waar dan ook nog dunne cirrusbewolking voor hangt. Mocht er wel een bijmaan te zien zijn, dan is deze makkelijker te bekijken dan een bijzon, omdat bijmanen veel minder fel zijn.