| 大気の現象には大気水象（雨・雪・霧等）、大気塵象（黄砂等）、大気電気象（雷等）、そして大気光象（大気光学現象）の４つがあります。ここではファンも多い（？）大気光象について扱います（というか、そこにしか興味がないのです）。 |
| 大気光象について |
| １．大気光象とは |
大気中の水滴や氷晶、時には花粉などの粒子によって、太陽光が屈折、反射、回折・干渉する事で起こるいろいろな光の現象を「大気光象」とよんでいます。太陽の周りにできる「暈＝22°ハロ」や雨によってできる「虹」がその代表。
 大気光象のなかで、特に氷晶によっておきる現象を、日本ではまとめて「ハロ」と呼ぶことが多いようです。（※英語圏では太陽中心の同心円状の光象を「Halo」、反射等の成因による他の現象を「Arc」と呼び分け、さらに全てを総称して「Halos」と言っているようです。日本語には複数形がないですもんね。）
中には環天頂アークなどのように七色に眩しく美しく輝く現象や、数年に1度しか見られないようなレアな現象もあります。
図1 ： 太陽の周囲にできる代表的な大気光象の位置関係の模式図。ただし、太陽高度に依存している現象も多く、これらが全て同時に見られるわけではありません。
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 神秘的で美しいこれらの現象は昔から人々の興味を引き、古い記録も残っています（右図２）。
もちろん、現在でも多くの人がこれら大気光象を追いかけており、web上には世界中で現れたたくさんの美しい写真がアップされています。
図２ ： ヘベリウスが1661年に観測した大気光象のスケッチ
Atmospheric Halos, Walter Tape, American Geophysical Union, 1994より引用・一部改変 |
| ２．水滴・氷晶のはたらき |
 水や氷は透明ですから、これに太陽光が入射すると、レンズや鏡と同様に、光が屈折あるいは反射します。
また、これらの形は球や六角形の規則正しい形をしていることが多く、そうやって規則正しく曲げられた光が、空のある場所から私たちの目に届くようになって見えるのが大気光象です。
例えば、虹では水滴の表面では屈折、内側で反射して七色の光となって私たちに見えるのです。
氷晶の効果では、屈折するとき60°と90°のプリズム効果、さらに反射が加わることで様々な現象が出現します(レアな現象では、氷晶の内部反射など複数の要因が組み合わさります）。 |
| ３．ハロが見られる頻度 |
 １．出現回数
左の表は普通に生活しているある社会人が1年間に見た代表的な大気光象の回数をまとめたもの（5年間平均）。空に注意を向けていれば、これくらいの頻度で観察することができます。
空を見る機会は限られているので、実際はこれより数倍以上の頻度で現れているはずです。例えば、内暈は毎日空に注意を向けていれば、薄い物を含めると年に100回以上は現れ、観測することができます。
２．出現割合
大気光象の半分は、おなじみの暈（＝22°ハロ）が占めています。その他、①目に付きにくい現象（例えば環天頂アーク）、②太陽高度が関係している現象（環水平アークなど）、③原因となる結晶の姿勢や形状が珍しい（例えばラテラルアークなど）などの要因で、出現（目撃）頻度が変わります。
表以外にも年に数回、あるいは数年に1回しか目撃のチャンスのないレア現象※もあり、ハロを追いかけている人たちにとってはあこがれの現象です。
※本サイトではレアハロ＝年に数度～数年に一度しか目撃の機会がない現象と定義します。 |
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| おもな大気光象とその原因 |
| 現象名 |
主な原因 |
効果 |
レア度ランク |
| 虹 |
水滴 |
屈折・反射 |
★★ |
| 内暈＝22°ハロ |
氷晶 柱状 |
60°プリズム |
★ |
| 上端接弧（タンジェントアーク） |
〃 |
〃 |
★★ |
| 外接ハロ |
〃 |
〃 |
★★★ |
| 幻日 |
氷晶 板状 |
60°プリズム |
★★ |
| 環天頂アーク |
〃 |
90°プリズム |
★★ |
| 環水平アーク |
〃 |
〃 |
★★★ |
| 太陽柱 |
氷晶 板状 |
反射 |
★★ |
| レアハロ： 幻日環 |
氷晶 板状＋柱状 |
屈折＋反射 |
★★★ |
| レアハロ： 120°幻日 |
〃 |
屈折＋反射 |
★★★★ |
| レアハロ： ラテラルアーク |
氷晶 柱状 |
90°プリズム |
★★★★ |
| レアハロ： パリ-アーク |
〃 |
60プリズム |
★★★★★ |
| レアハロ： その他の直径のHalo |
氷晶 ピラミダル |
ピラミダル プリズム |
★★★★★ |
| レアハロ： ウェーゲナーのアーク他 |
イロイロ |
イロイロ |
★★★★★★ |
| 光環・彩雲 |
水滴・氷晶・花粉 |
回折・干渉 |
★ |
| 薄明光線（光芒） |
微小粒子 |
反射・散乱 |
★ |
※：大気光象は上の表の他にもたくさんの種類があります。上のまとまりは代表的なものをページ作成上、便宜的にまとめてあるものであり、学術的なまとまりとは限りません。
また、レア度ランク★はAkinokoのこれまでの経験から導き出した経験値です。 |
| 各現象のページへ |
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| 虹 |
ハロ/アーク |
レアハロ/アーク |
彩雲・光環・光芒他 |
飛行機から見た大気光象 |
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| 大気光象の参考書 |
大気光象に関する一般向けの本は多くありません。下記の①～③は全て絶版ですので中古で探すしかなく、かつ内容もやや専門的です。初めての人は、④→①→②の順で読むと良いかもしれません。①と②を理解できれば、ハロ現象の基本的な成因と現象をマスターできます。（アマゾンへのリンクをつけてあります。中古で手に入れることも可能です）
右 太陽からの贈りもの・左 Atmospheric Halos
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| ①太陽からの贈りもの ロバート・グリーンラー著 丸善, 1992 |
| ハロの解説書の元祖。この1冊で基本的な事が全てわかるが、日本語版は写真がよくない。また、PCによるシミュレーションのレベルは、今となっては古さを感じさせる。ハロだけなく蜃気楼などの現象も含む。 絶版
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| ②Atmospheric Halos by Walter Tape American Geophysical Union, 1994 |
| ハロのバイブル。写真も内容も全てがすばらしい。日本語で出版しようと全て翻訳し、解説まで作ったけど版権の関係（ややこしいことになっている）などで出版できなかった。 絶版 |
| ③Atmospheric Halos and The Search for Angle X by Walter Tape & Jarmo Moilanen 2006 |
| Odd Radius Haloを中心に追求した本。レアハロに興味がある人は、すばらしい写真を堪能できるが、あまりにマニアックすぎて私には理解できないところも多い。 絶版だが、まだ流通している。 |
| ④空の虹色ハンドブック 池田圭一他 文一出版, 2012 |
| 新書サイズの薄めの写真図鑑。現在唯一手に入る入門書。持って歩くにはいいが写真が小さくてよくわからないところがあるのが惜しい。学術的な内容はなく、現象面の説明のみの図鑑。 |
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| 参考になるウェブページ |
| webには様々な情報があふれていますが、現象を広く＋正しく（科学的に）＋わかりやすく解説しているサイトを下の2つしか知りません。 |
①天空博物館
大気光象についてきちんと解説されています。Akinokoもここで勉強しました。大気光象への「愛」が感じられます。 |
②Atmospheric Optics
英語サイトですが、図や写真を使って理論を優しく説明してあります。目を見張るような、とんでもない写真がアーカイブされていて、眺めているだけでも楽しいです。（注：残念なことに、このwebサイトは2023年運営者が変わったためか大幅に記述が縮小し、見るも無惨な状態になりました。大気光象全てが学べる、スタンダードとも言えるサイトだったのに、、、、） |
| 注・独り言：大気光象を扱っているサイトには、俗に言う疑似科学、あるいはオカルトまがいのサイトがあります（まあ、大気光象に限ったことではありませんけどね）。また、科学的な体裁であっても残念ながら科学的な素養がゼロのサイトも存在します。使う側のネットリテラシーが必要です。その意味で、私は上記２つが信用できるサイトだと思っています。 |
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| 大気光象 Halo & Arcシミュレーションソフトウェア：Halosim |
通常の六角板・六角柱の氷晶による現象から、ピラミダル氷晶による現象まで自然界のあらゆる氷晶成因のハロをシミュレートできるフリーソフトウェア。
結晶を自分でデザインして、ハロを作ることも可能。 |
サイトAtmospheric Opticsでダウンロード・入手できます。 TOP → Ice Halos → Halosim → Downroad |
このソフトウェアは多機能な分、最初は設定がちょっとややこしいので慣れが必要。
Halosimのヘルプを元にHalosim 3.6 基本操作ガイドをつくりました。 → ( 2019.10版 PDF 10ページ 3.67MB) |
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