基本のハロ・アーク

上を向いて歩こう。
大空のスクリーンで繰り広げられる光のショーを見逃さないように。

Robert Greenler(1992) 


氷晶によって生じる大気光学現象(以下 ハロやアーク,または大気光象とよぶ)の種類は非常にバラエティー豊かです。 例えば,トップの画像にはそれぞれ次のような名前がついています。

大気光学現象

初めて聞く名前や見たことない現象があるかもしれません。 しかし,確かにそれらは私たちの身の回りで起こっている現象なのです。
このページでは,多くの書籍で紹介されているメジャーな大気光象が,どこに・どのように生じるのかを, 実際の観察記録と,シミュレーションソフト「Halosim」 を用いてまとめてみました。




ハロやアークは,太陽の周りの決まった位置に生じます。 太陽の高度によって形が変化する現象もあれば,特定の高度でないと生じない現象などバラエティー豊かです。

太陽高度15°・60°の時に,このページで紹介する全ての現象が生じた場合,次のような場所に生じます。

太陽高度15°大気光学現象シミュレーション 太陽高度60°大気光学現象シミュレーション


この中には,めったに見られないレアな現象もあります。 空の観察者は,このようなレア現象に出会うために,日夜屋外で活動しているのです。






※レア度は,私の観察記録(2017年~2020年)を元に算出しています。
※画像をクリックすると,高解像度の写真を見ることができます。

22°ハロ  平均 80 回/年

最も出現頻度が多い大気光学現象。太陽を中心に視半径22°のところに生じるためこう呼ばれる。 別名「内暈(うちかさ・ないうん)」。 月を光源として生じた場合は「月暈(つきかさ・げつうん)」と呼ばれる。 22°ハロは,非常に頻出する現象で,私の記録では年間80回以上は出現している。

氷晶の状態が良く巻層雲が薄い時は美しく分光するが,このようなものは少しだけ珍しい。

よくみてみると22°ハロの外側は明るいが,内側はやや暗いのがわかる。 これは,22°ハロを作る光路の最小偏角が22°であり,それより小さな角度では光線が出ていかないためである。

22度ハロ

天から見下ろす22度ハロ
2020年6月20日( 詳細記事 )

22度ハロ
22°ハロを作る光は,内側には達しないため相対的に暗く見える。 22度ハロ
 22度ハロ

夕方の22°ハロ。22°の右側には幻日も生じていることから,22°ハロを作る六角柱状の氷晶と, 幻日を作る六角板状の氷晶が混合していることがわかる。
2018年2月22日( 詳細記事 )

 22度ハロ

月明かりによって生じた22°ハロ。和名では月暈(つきかさ・げつうん)と呼ばれることもある。
2018年12月24日( 詳細記事 )

 22度ハロ

上空の強風軸に沿ってできた巻雲に生じた22°ハロ。円周魚眼レンズにて撮影。
2020年4月11日( 詳細記事 )


22°ハロの写真をもっとみる

幻日  平均 35 回/年

太陽と同じ高度で左右に約22度離れた場所に現れる大気光学現象。 六角板状氷晶(高さが低い六角柱)の頂角60°のプリズム効果によって生じる。 太陽の高度が低い時には,文字通り太陽が3つあるように錯覚するほど明るくなることがあるらしいが,私はそこまで明るい幻日にはまだ出会えていない。

英名では sun dogs(太陽に付きまとう犬) と呼ばれている。 科学用語としてはparhelia。 幻日を生じさせる光路は22°ハロの時と基本的には同じである。 しかし,太陽高度が上がると,幻日の位置は次第に太陽から遠ざかり,ある程度高いと22°ハロから完全に離れる。

幻日

水田に反射する幻日 水を張ったばかりの田んぼに見られる期間限定の眺め。
2020年5月14日( 詳細記事 )

幻日

太陽高度が上がるにつれ幻日は22°ハロから離れていき,輝度も下がる。

幻日
  幻日   幻日   幻日
太陽の右側に生じた幻日。太陽に近い方が赤色となる。 この日幻日は動画でも記録してる。
2019年11月8日( 詳細記事 )
非常に明るい幻日。太陽高度は24°で,22度ハロから離れていることがわかる。
2019年1月30日( 詳細記事 )

幻日の写真をもっとみる

タンジェントアーク  平均 23 回/年

22°ハロの上端と下端に接する(tangent)大気光学現象。
上にできるものを上部タンジェントアーク(upper tangent arc), 下にできるものを下部タンジェントアーク(lower tangent arcs) とよぶ。 タンジェントアークは太陽高度によって形状が大きく変わるのが特徴で,太陽高度が低い時は V字の形状だったものが,太陽高度が上がるにつれ,V字から,一の字,への字へと変化していく。

上部TAと下部TAは,太陽高度が上がるとやがて接合し,これを外接ハロと呼ぶ。 文字通り22°ハロに「外接」するためこのように呼ばれる。

上部タンジェントアーク

上部タンジェントアーク

※マウスポインタを合わせると,強調画像が出ます。
上部タンジェントアーク 太陽高度11°( 強調画像 )
2021年1月26日( 詳細記事 )

上部タンジェントアーク

上部TAの形が太陽高度に強く依存していることがわかる。

上部タンジェントアーク解説

下部タンジェントアーク

下部タンジェントアーク

下部TAは,原理的に太陽高度が22°以上にならないと見られない(ただし,例外有)が,地平線より下では面白い形をしている。

下部タンジェントアーク
下部タンジェントアーク

下部タンジェントアーク 太陽高度56° ( 強調画像 )
2017年9月13日( 詳細記事 )

  タンジェントアーク

上部タンジェントアーク 太陽高度45°
2020年2月28日( 詳細記事 )

 タンジェントアーク

漢字の「一」のような上部タンジェントアーク。この直前は部分日食だった。太陽高度は31°。
2019年1月6日( 詳細記事 )

 タンジェントアーク

V字の上部タンジェントアーク。太陽高度は17°。
2019年4月11日( 詳細記事 )

  タンジェントアーク

上部・下部タンジェントアーク。太陽高度は39°。
2019年4月13日( 詳細記事 )

  タンジェントアーク

上部TAと下部TAが繋がって外接ハロに。太陽高度は43°。
2019年3月29日( 詳細記事 )

  タンジェントアーク

外接ハロ。22°ハロはほとんど見えない。太陽高度は56°。
2019年3月25日( 詳細記事 )

  タンジェントアーク

iPhone7で撮影した上部タンジェントアーク。太陽高度51°
2021年4月8日( 詳細記事 )

  タンジェントアーク

完璧な外接ハロ。幻日環も映り込んでいる。太陽高度は51°。
2021年4月8日( 詳細記事 )

  タンジェントアーク

上部タンジェントアーク。珍しいパリーアークも写っている。太陽高度は25°
2021年1月11日( 詳細記事 )


タンジェントアークの写真をもっとみる

環天頂アーク  平均 14 回/年

環天頂アークは,天頂(真上)を中心に生じる。 六角板氷晶の頂角90°プリズム効果によって生じ,状態が良いと非常に美しく分光する。 太陽高度が32°以下の時に,太陽の上方約42°付近に生じ,(後述する)上部ラテラルアークに接する。

本当に美しいが,天頂付近に生じるため,ほとんどの人は見つけることができない。 また,環天頂アークが生じているということは,六角板氷晶の存在を示している。 そのため,幻日が生じている可能性が高い。

環天頂アーク

高い建物が映り込むことで,天頂付近に生じていることが良くわかる。
2019年6月1日( 詳細記事 )

環天頂アーク

Halo simによる環天頂アークの挙動。

環天頂アーク解説
 環天頂アーク

巻雲の一部に生じた鮮やかな環天頂アーク。
2017年9月21日( 詳細記事 )

  環天頂アーク

環天頂アークの下に接している弧は上部ラテラルアーク。
2020年5月14日( 詳細記事 )

  環天頂アーク

環天頂アークが生じる時はだいたい幻日も生じる。逆もまた然り。
2020年2月21日( 詳細記事 )


環天頂アークの写真をもっとみる

環水平アーク  平均 10 回/年

太陽の下方約42°のところに生じる大気光学現象。 環天頂アークと裏返しの現象(上部TAと下部TAの関係のようなもの)で,六角板氷晶の頂角90°プリズム効果によって生じる。 太陽高度が58°以上の時に生じるため,観察できる期間が夏期に限られる。 日本では(北緯35°の地点で計算すると)3月31日~9月12日の期間に観察可能となる。 環天頂アーク同様,条件が良いと非常に美しく分光する。 環天頂アークに比べると,空の観察を普段からしない人でも見つけやすく,年に一回はどこかの地方新聞で解説されたり,ネットニュースで取り上げられている。

環水平アーク

環水平アークは出現位置が地上に近いので,容易に発見することができる。
2018年4月26日( 詳細記事 )

環水平アーク

太陽高度が58°以上の時に生じるが,高度が上がるほど明るくなるというわけではない。

環水平アーク
  環水平アーク   環水平アーク   環水平アーク
22°ハロと共に写した環水平アーク。22°ハロに比べ,光の幅が太く,存在感があるのが特徴。
2019年6月1日( 詳細記事 )
かなり明るい環水平アーク。この日は環水平アークの 動画も撮影した。
2019年5月27日( 詳細記事 )

太陽柱  平均 5 回/年

太陽があたかも縦に伸びたように見える大気光学現象。 しっかり伸びた太陽柱はなかなか見事なものである。

この現象で見えているものは,氷晶面の反射によって生じる虚像である。 簡単に生じる条件を説明してみよう。 もし,鏡(氷晶)が水平にただ浮かんでいるだけだと,太陽の虚像が一つ見えるだけだが(これは映日と呼ばれる) その鏡がある程度のゆらぎを持つ時に,太陽柱は観察される。

この現象は,光源が太陽でなくても観察され,月や星,人工灯でも生じる。 そのため,この現象一式をまとめて光柱(こうちゅう)と呼ぶこともある。

太陽柱

太陽柱。
2020年3月3日( 詳細記事 )

太陽柱

太陽高度2°,ゆれ角3°の氷晶(c/a比0.2)でシミュレート。太陽の上下に光の筋ができる。

太陽柱
  太陽柱   太陽柱   光柱
アリゾナ州ホースシューベンドにて友人撮影。太陽柱は巻層雲のような上層雲が見られなくても,大気中の氷晶によっても生じる。
2015年12月19日
少し短い太陽柱。
2019年11月8日( 詳細記事 )
人工灯に生じた光柱。この日は日本海側から流れ込んできた雪雲で桑名市は大雪となった。
2018年1月25日( 詳細記事 )

ラテラルアーク  平均 2~3 回/年

太陽の周り約46°のところに生じる現象であり,上部ラテラルアークと下部ラテラルアークの2種類が存在する。 上部ラテラルアークは,環天頂アークに接しながら半径約46°の巨大な円弧を作る。 その大きさは虹の視半径よりも大きく,鮮やかに分光した時の眺めはまるで虹のようである(ただし,スペクトル配列は主虹とは逆である)。

上部(下部)ラテラルアークは,側面(六角形の底面)から入射した光が,六角形の底面(側面)から出ていく時に生じる。 つまり,氷晶が90°のプリズムとして働く点では環天頂・環水平アークと同じである。 このような光路は,六角柱状の氷晶が軸を水平にして浮いている時に成立しやすい。

また,この姿勢はタンジェントアークを生じさせやすい姿勢でもあるため,両者はだいたい同時に出現するのが特徴である。 ラテラルアークは,後述する46°ハロと似ており判別が困難であるが(もはや区別する必要がない時もある), タンジェントアークを伴っていれば,おおよそラテラルアークだと思って差し支えないだろう。

ラテラルアークの頻出頻度は稀であり,私の観察記録では,年平均2~3回くらいの出現頻度。 俗にいうレアハロはこの辺りからである。

太陽柱

上部ラテラルアーク( 強調画像 )
2020年2月20日( 詳細記事 )

ラテラルアークのシミュレーション

ラテラルアークの太陽高度による変化。ラテラルアークの具体的な位置は以下を参照。

ラテラルアーク
ラテラルアークシミュレーション

太陽高度15°

ラテラルアークシミュレーション

太陽高度30°

ラテラルアークシミュレーション

太陽高度45°

ラテラルアークシミュレーション

太陽高度60°

ラテラルアークシミュレーション

太陽高度75°

  ラテラルアーク   ラテラルアーク   ラテラルアーク
上部ラテラルアークの一部。右側に見えている。
2020年5月14日( 詳細記事 )
ラテラルアークが生じている時,大抵そのほかの現象も同時に出現している。 複数の光学現象が空一面に広がったハロのことを特にマルチディスプレイハロと呼んだりする。
2019年4月11日( 詳細記事 )
月光に生じたラテラルアーク・環天頂アーク・タンジェントアーク・22°ハロ
2018年6月22日( 詳細記事 )

幻日環  平均 4,5 回/年

太陽と同じ高度の場所に生じる白色の大気光学現象。 全天に渡って生じうるが,一周した幻日環にはなかなか出会うことができず,筆者はまだ1回しか出会ったことがない。

氷晶の反射効果により生じるため(実際には複数の光路が存在するが),分光せず白い輝線となる。 また,太陽と同高度に生じるため,幻日を貫く。 これが「幻日環」と呼ばれる所以であるが,幻日よりも出現頻度はかなり低い。

幻日環

一周に渡って生じた幻日環。
2017年4月22日( 詳細記事 )

幻日環

六角板状氷晶が底面を水平にした分布による幻日環のシミュレート。 このゆらぎが大きくなると,幻日環がぼんやりと太くなっていくことが分かる。

幻日環
  幻日環
この日の幻日環は,幻日環以外の現象がほとんど見られなかったのが特徴。出現時間はほんの10分間
2017年4月22日( 詳細記事 )
 幻日環  幻日環
美しい幻日環だが,残念ながら全周にはならなかった。なお,この日は偶然 動画 撮影に成功しており,太陽高度が下がるに従って,幻日環の高度が下がる様子を捉えている。
2019年10月28日( 詳細記事 )

120°幻日  平均 1 回/年 以下

120°幻日は,幻日環の上に生じる明るいスポット。 天頂を中心にして,太陽から120°の場所に生じるため,幻日環上で2個生じることになる。
なお,「幻日」と名がついているが,見た目もレア度も全く違う。

120°幻日

幻日環上の少し明るい点は,雲ではなく120°幻日という現象。
2019年10月28日( 詳細記事 )

120°幻日

120°幻日のシミュレート。太陽高度を変えずに,六角板状氷晶のゆれ角を変化させている。

120°幻日
 120°幻日  120°幻日   120°幻日
天頂を中心に円周魚眼レンズで撮影。幻日環上に120°幻日が生じている様子がわかる。
2019年10月28日( 詳細記事 )
120°幻日 見た目はもやっとした白いスポット
2019年10月28日( 詳細記事 )
一瞬だけ見えた幻日環と120°幻日(GIF動画左上付近)。
2019年11月7日( 詳細記事 )

パリーアーク  平均 1 回/年 以下

タンジェントアークの上に被さるように生じる大気光学現象。 と,多くの書籍では紹介されているが,実際は4通りの光路が存在する。 太陽に対して凸の形で生じるのが,サンケーブ型(suncave)で,凹なのがサンベックス型(sunvex)である。 これが上部と下部に存在するため,パリーアークは4種類存在する。

パリーアークは非常に珍しい現象で,筆者はまだ4回しか遭遇したことがない。 なぜならば,パリーアークを生じさせる氷晶の姿勢は,六角柱氷晶の長軸が水平に分布することに加え,さらに側面が水平になる必要があるためである。 当然この姿勢は力学的に不安定でなかなか実現しない。 また,国内で報告されているパリーアークのほとんどは上部サンケーブ型パリーアークであるが,筆者は サンベックス型パリーアークの観測に成功した

パリーアーク

※マウスポインタを合わせると,強調画像が出ます。
サンケーブ型上部パリーアーク( 強調画像
2019年10月28日( 詳細記事 )

パリーアーク

パリーアークのシミュレート。太陽高度で大きく形が変化する。

パリーアーク
パリーアークシミュレーション

太陽高度5°

パリーアークシミュレーション

太陽高度15°

パリーアークシミュレーション

太陽高度30°

パリーアークシミュレーション

太陽高度45°

パリーアークシミュレーション

太陽高度60°

パリーアークシミュレーション

太陽高度75°

  パリーアーク  パリーアーク   パリーアーク
かなり明瞭に見えたサンケーブ型上部パリーアーク
2018年6月21日( 詳細記事 )
サンケーブ&サンベックス型上部パリーアーク
国内でサンベックス型(V字)のパリーアークが撮影された例はほとんど存在しない貴重な一枚。(強調画像)
※マウスポインタを合わせると,強調画像が出ます。

2018年6月24日( 詳細記事 )
初めて観察したサンケーブ型上部パリーアーク
2016年12月8日

46°ハロ  平均 1 回/年 以下

22°ハロが内暈と呼ばれるのに対応して,それより大きい46°ハロは外暈(がいうん・そとかさ)と呼ばれる。 しかし,別称がつけられるほどありふれた現象では全くなく,明瞭な現象の出現頻度は非常に低い。 基本的には六角柱状氷晶がランダムな姿勢で分布する(つまり22°ハロと同じ)ときにラテラルアークと同じ光路(側面↔︎底面)で,つまり90°のプリズムで生じる。 しかしシミュレーションをしてみるとわかるが,46°ハロは非常に淡いのが特徴である。

その理由は,22°ハロのような60°プリズムに比べて,90°のプリズムのほうが,光路中で損失する光の量が大きいためである。 それに加えて,そもそも入射できる光の量が少ないのも理由としてあげられる。 この入射できた光の量は,氷晶の長さ(c/a比)によって変化し,氷晶が長くなると入射できた光の量は少なくなる。

なお,先ほど紹介したラテラルアークと混合されやすい現象であるが,46°ハロはそもそも認識することが困難なレベルで淡く生じているのがほとんどであるため,「外暈が撮影された!」などの記事は疑って見た方が良い。

46°ハロ

この写真は太陽高度が高い時間帯に取られたほぼ全周に渡って現れた46°ハロである。 太陽高度が高い時間帯における明瞭な46°ハロの記録はほぼ存在しない。 しかし,この写真がその報告になるだろう。 この,超巨大な空の円を目線で追っていくと,背を反らないといけなくなるほど巨大であった。 私の観察記録史上最も貴重でレアなハロの記録である。
(この写真は,数枚に分けて撮影したデータをパノラマ合成したものです。)
2018年6月24日( 詳細記事 )

46°ハロシミュレーション

46°ハロのシミュレート。太陽高度が変化してもほぼ何も変わらない。

46°ハロ
 46°ハロ  46°ハロ  46°ハロ
明瞭なタンジェントアークと共に現れた46°ハロの一部(緑矢印)。 この時の太陽高度だと,環天頂アークでも上部ラテラルアークでもないため,46°ハロと判定ができる。
2019年10月28日( 詳細記事 )
46°ハロの一部と思われるもの。 本来であれば,シミュレート画像と比較して判定したいが,ごく一部なので判定は不能。 ただ,タンジェントアークが見られないことから46°ハロと判定した。( 強調画像 )
※マウスポインタを合わせると,強調画像が出ます。

2018年2月28日( 詳細記事 )
マルチディスプレイハロ。環天頂アークと接していないため,この部分は46°ハロである。 ただし,写真左側の部分はやや明瞭すぎるため,ラテラルアークであると考えられる。( 強調画像 )
※マウスポインタを合わせると,強調画像が出ます。

2018年6月24日( 詳細記事 )