幻日
別名
英名
氷晶
配向
レア度
22°幻日、22°プレートアーク
parhelia,sundog,mock sun
22° plate arc
六角板状氷晶
プレート配向
★★☆☆☆☆☆☆
30~80回/年
概説
●22°幻日とは
見た目は太陽と同じ高さで、視角約22°離れた左右に現れる虹色(大抵は内側が赤、外側が白)であり、時に外側に伸びる白色の尾を伴うことがある。その出現頻度の高さと美しい名前から比較的有名な大気光学現象でもある。
頻繁に観測でき、多くの統計では年に30~80回程度は出現するとされ、季節に関わらず安定して現れる傾向がある。[1]
22°幻日を作るときの氷晶の姿勢では環天頂アーク、環水平アークも現れることがあるので、より外側(光源から視角46°付近の領域)にも注目すべきである。また、幻日環、120°幻日、Liljequist幻日といったよりレアな現象も出現する可能性が高い。飛行機などの地平線下を観測できる環境であれば、映日、映幻日環、120°映幻日、Liljequist映幻日といった現象も見つけられるかもしれない。
幻日は英語で「sun dog:太陽の犬」と表現されることがある。太陽の両隣に付き従うように出現する幻日の姿を、北欧神話の「太陽に向かう2匹の狼」となぞらえ名付けられた、というのが語源の有名な説である。もしくは、単純に「dogの動詞:付きまとう」という意味で名付けられたという説もあり、実のところ語源の詳細は謎のままらしい。
●原理
六角板状氷晶がc軸を垂直に回転しているとき、氷晶の側面と一つ飛ばした側面とで形成される60°プリズムに光が通ることで生まれる。
氷で出来た60°プリズムを光が通過すると約50~22°曲がるが、特に約22°曲がる光が多い(「最小偏角が22°」という)。氷晶がランダムに存在・回転している22°ハロのときとは異なり、幻日の時の氷晶は多くがc軸を垂直にしていることから、60°プリズムは主に水平方向に光を屈折させることになる。よって太陽と同じ高さの22°離れたところに光の集積が生まれる。また色の波長によって屈折率がわずかに異なり(=最小偏角も異なり)、可視光の内で赤色の光の最小偏角が最小の21.7°であることから、幻日は内側が赤色に見えるのである。ただしプリズムが分光させる方向と氷晶の回転方向が一致するため、分光した光は混じりあってしまい彩度は低い白っぽい見た目となることが多い。
光源高度が高いと光路が変化する。氷晶の側面と一つ飛ばした側面を通過するのは変わらないが、その間に下底面・上底面を偶数回反射する。光の入射仰角が大きいことと、反射が加わることにより光路長が長くなることで、正味のプリズム角が60°以上となり最小偏角が大きくなる。よって太陽高度から高いほど太陽から離れ、かつ分光が強まる。
●変形・出現光源高度
揺れの小さいプレート配向ほど小さく明るい幻日になる。逆に揺れが強いと縦に伸び22°ハロに似た形状になる。
光源高度約60°未満で観測できる。光源高度が高いほど①暗くなる②逆ハの字になる③光源から離れて現れる④分光が強まる、といった変化が起きる。
[1]日本気象学会機関紙「天気」64巻(2017年)、鵜山義晃氏の「大気光学現象の出現頻度」によれば、太陽光では年32.7回、月光では年0.4回とされている。
以下、他の有志の方々による統計
年60-80回 Arbeitskreis Meteore e.V.
年60回以上 空の輝き
年49.2回 雪結晶・人工雪と過冷却水の実験
年35回 科学する空
他の形態
●幻月
月の光で起きる幻日のこと。肉眼ではほぼ白色にしか見えないことが多い。
⇒ Paraselenae & Paraselenic circle
Atmospheric Optics
鮮やかな幻月と幻月環
⇒ Lunar Halos Alaska North Slope
Atmospheric Optics
鮮やかな幻月と様々な月のハロ
⇒ 幻月
月世界への招待
鮮やかな幻月
●グラウンド(サーフェス)ハロの幻日
地面や車の窓ガラス等の平面に浮かび上がる幻日。
⇒ Pintahalo - 29.1.2012 klo 23.00 Espoo
Taivaanvahti
拡散光のグラウンド幻日と様々なグラウンドハロ
⇒ 2010_01_26-27 Complex Windshield Display
Atmospheric optics, landscapes and more (Jari Luomanen's site)
拡散光のグラウンド幻日と様々なグラウンドハロ
●44°幻日
多重散乱のハロの一種であり、22°幻日の光によって作られる22°幻日のこと。
⇒詳しくはこちら
●66°幻日
多重散乱のハロの一種とされており、44°幻日の光によって作られる22°幻日のこと。真偽不明の現象でもある。
⇒詳しくはこちら
●他の度数の幻日
幻日と名の付く現象は数多く存在する。22°幻日とは全く異なる原理による現象も多数あるが、知識の整理という意味も込めてまとめてみたので参考にしてほしい。
46°幻日
90°幻日
理論上の多重散乱のハロの一種、22°幻日の22°幻日
9°ピラミダルプレートアークの別名
18°ピラミダルプレートアークの別名
19°エキゾチックプレートアークの別名
20°ピラミダルプレートアークの別名
23°ピラミダルプレートアークの別名
24°ピラミダルプレートアークの別名
28°エキゾチックプレートアークの別名
35°ピラミダルプレートアークの別名
多重散乱のハロの一種、22°幻日の22°幻日
もしくは側方代替46°パリ―アークや真偽不明のハロの一種
真偽不明の多重散乱のハロの一種、44°幻日の22°幻日
真偽不明のハロの一種、へべリウスの幻日の別名
理論上の多重散乱のハロの一種、120°幻日の22°幻日
幻日環上、方位角120°の光の集積
理論上の多重散乱のハロの一種、120°幻日の22°幻日
Liljequist幻日の別名
向日の別名