Halo solar en la campiña cubana. Foto: Raidel Sosa
Los halos solares y lunares constituyen de los fenómenos ópticos más espectaculares que adornan nuestro cielo. Estas enormes circunferencias luminosas que rodean al Sol no son solo un regalo visual, sino el resultado de complejos procesos físicos que involucran la interacción de la luz con cristales de hielo en la atmósfera.
A lo largo de la historia, han inspirado leyendas, asombrado a observadores y desafiado a científicos a desentrañar sus misterios. ¿Has visto alguno? ¿Será este fenómeno raro o común? ¿Se podrán ver halos en otros planetas? En este artículo exploraremos la ciencia detrás de estos fascinantes fenómenos, guiados por las investigaciones de Robert Greenler y otros expertos en óptica atmosférica.
¿Qué es un halo solar?
Un halo solar es un anillo luminoso que se forma alrededor del Sol cuando la luz solar interactúa con millones de diminutos cristales de hielo hexagonales suspendidos en la atmósfera. Estos cristales actúan como pequeños prismas que refractan y reflejan la luz, desviándola en ángulos específicos y separándola en sus colores componentes, de manera similar a como lo hace un prisma de vidrio.
El tipo más común es el halo de 22 grados, llamado así porque el radio angular del anillo interno es de aproximadamente 22 grados desde el Sol (equivalente a la distancia entre el dedo meñique y pulgar, al extenderlos completamente y con el brazo estirado). Este fenómeno no es exclusivo del Sol; también puede ocurrir alrededor de la Luna, conocido entonces como halo lunar, lo que al ser menos brillante llama menos la atención.
La física detrás del fenómeno
Los halos se forman cuando la luz solar pasa a través de nubes cirrostratus ubicadas en la tropósfera superior (entre 6-12 km de altitud), donde las temperaturas son lo suficientemente bajas para que existan cristales de hielo. Estos cristales tienen forma de hexágonos y pueden adoptar forma de “lápices” o de “placas”.
La formación de halos implica dos fenómenos ópticos principales:
- – Refracción: Cambio en la dirección de la luz al pasar a través un medio (en este caso, cristales de hielo), que dispersa la luz blanca en sus colores componentes.
- – Reflexión: Rebote de la luz en las superficies de los cristales, que no dispersa los colores, pero contribuye a la intensidad del fenómeno.
Para el halo de 22 grados, la luz se desvía exactamente como si hubiera pasado a través un prisma de 60° hecho de hielo, con un ángulo de desviación mínimo de 22 grados. Cerca de esta orientación de desviación mínima, la dirección del rayo emergente cambia muy poco cuando el cristal se gira varios grados en cualquier dirección. Como resultado, cuando los rayos de luz pasan a través de cristales con todas las orientaciones posibles, hay una concentración de rayos desviados en ángulos cercanos a 22 grados.
Tipos de halos y fenómenos relacionados
- – Halo de 22° Anillo más común alrededor del Sol o la Luna 22° de radio
- – Halo de 46° Anillo más grande y menos frecuente, al ser más tenue, 46° de radio
- – Parhelios (perros solares) Manchas brillantes a izquierda/derecha del Sol Sobre el halo de 22°
- – Arco circunzenital: Arco colorido similar a un arcoíris invertido cerca del cenit
- – Arco circunhorizontal: Arco paralelo al horizonte con colores vivos
- – Pilares de luz: Columnas verticales de luz sobre o debajo del Sol
- – Arcos de Parry: Arcos raros que aparecen sobre y bajo el Sol, nombrados en honor al explorador William Edward Parry
¿Qué tan raro o qué tan frecuente es este fenómeno?
Dado que la luz necesita atravesar los cristales de hielo que se forman en las nubes altas del género cirrostratus, es de suponer que mientras no esté presente este tipo de nube no se podrá observar halo alguno. Por las características atmosféricas en las zonas templadas y polares, los halos se observan 80 o más días al año. Esto no quiere decir que desde los trópicos no sea visible este fenómeno.
Desde 2020, quien les escribe ha estado fotografiando halos solares y lunares desde la región occidental de Cuba. En el período 2021-2024 se observaron halos durante 143 días, lo que resulta que se observó un halo (solar o lunar) cada diez días como promedio. Luego, este fenómeno no tiene nada de raro; lo raro es las personas observen el cielo de manera continua.
Simulación por Computadora de Halos
Robert Greenler y sus colegas desarrollaron técnicas innovadoras para simular fenómenos de halo usando algoritmos de trazado de rayos por computadora. Este enfoque permitió:
1. Modelar el paso de la luz a través de cristales de hielo con orientaciones aleatorias
2. Predecir patrones de intensidad lumínica en el cielo
3. Verificar teorías sobre la formación de halos complejos
4. Simular efectos raros difíciles de observar en la naturaleza
Estas simulaciones confirmaron que los cristales orientados aleatoriamente producen el halo de 22°, mientras que los cristales planos con bases horizontales producen los parhelios, y los cristales columnares con ejes largos horizontales producen los arcos tangentes y el halo circunscrito. Usted puede realizar estas simulaciones con el software HaloSim3.6.1, muy sencillo de usar en la PC y fácil de descargar
Halos en otros mundos
Los halos no son exclusivos de la Tierra. Greenler y otros científicos especularon que fenómenos similares podrían ocurrir en otros planetas con atmósferas que contengan cristales de hielo o partículas suspendidas. Marte, con sus tormentas de polvo y temperaturas bajo cero, podría mostrar fenómenos ópticos atmosféricos fascinantes, aunque posiblemente diferentes a los terrestres. Pues bien: ¡El 3 de septiembre de 2022 se publicó un artículo en la revista Geophysical Research Letters en donde se afirma, tras un minucioso análisis de imágenes tomadas por el róver Perseverance durante varios días, que se pueden observar halos solares en Marte!
Las condiciones atmosféricas en ese planeta durante el invierno del hemisferio norte, permiten la formación de cristales de hielo de agua y de dióxido de carbono, por lo que, en la humilde opinión de quien escribe estas líneas, Robert Greenler y sus colegas no especularon; analizaron las condiciones en las que se produce este tipo de fenómeno y luego extrapolaron este análisis a otros planetas.
Observación segura de halos solares
¡Advertencia importante! Nunca mires directamente al Sol sin protección adecuada, ya que su radiación puede dañar permanentemente tu visión. Para observar halos solares:
- 1. Ubica el Sol detrás de un obstáculo (árbol, edificio o poste) para bloquear la luz directa
- 2. Si no tienes algún obstáculo cerca, fotografía el fenómeno con filtros solares adecuados en tu cámara
La belleza de la óptica atmosférica
Los halos solares representan una intersección perfecta entre belleza natural y principios físicos fundamentales. Desde los comunes halos de 22° hasta los rarísimos arcos de Parry, estos fenómenos continúan desafiando nuestra comprensión y deleitando nuestros sentidos.
Como demostraron Greenler y otros investigadores, el estudio de los halos no es solo una curiosidad científica, sino una ventana a la complejidad de nuestra atmósfera y los procesos físicos que gobiernan la interacción entre la luz y la materia. La próxima vez que veas un anillo alrededor del Sol, detente a apreciar el espectáculo de millones de cristales de hielo trabajando al unísono para crear una de las exhibiciones más brillantes de la óptica natural.
Referencias
· Greenler, R. “Rainbows, Halos, and Glories” (1980) – La obra definitiva sobre fenómenos ópticos atmosféricos
· Tape, W. “Atmospheric Halos” (1994) – Enfoque en halos observados en la Antártida
· Sitios web especializados: Atmospheric Optics (atoptics.co.uk), NOAA Weather Service