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Lichtsäulen


Diese Bilder zeigen das in der Arktis häufig vorkommende optische Phänomen der Lichtsäule (englisch "sun pillar"). Dabei sind verschiedene Belichtungseinstellungen der Kamera durchprobiert. Die Lichtsäulen entstehen durch Spiegelung des Sonnenlichts an säulen- oder plättchenförmigen Eiskristallen, die in waagerechter Lage fallen. In der Arktis entstehen solche Eiskristalle im Winter auch in klarer, wolkenfreier Luft. Dies ist allen Bildern erkennbar, außer in Lichtsäule1.jpg, wo Cirren die Ursache der (schwachen) Reflexionen sind. Die Kristalle müssen aber nicht alle "gleichgerichtet" schweben, dass ihre reflektierenden Flächen koplanar wie Facetten eines Spiegels angeordnet sind. Vielmehr pendeln die sedimentierenden Kristalle um ihre Achsen. Der Effekt ist besonders intensiv, wenn die Reflexion an den Unterseiten der Kristalle passiert, die Sonne also entsprechend tief steht. Dann sieht der Beobachter die Lichtsäule auch über der Sonnenscheibe stehend. In dieser Geometrie ist die Lichtsäule auch im Rötlichen, da die Lichtstreuung an Luftmolekülen und Partikeln entlang des langen optischen Weges von der Sonne zum Auge die anderen Farben extingiert.

Da der optische Effekt der Lichtsäule durch Spiegelung an den Eiskristallflächen entsteht (und nicht durch Brechung beim Durchgang durch die Kristalle), bezeichnet man dieses Phänomen als Spiegelungshalo. In den Bildern Lichtsaeule2-6.jpg sieht man mehrere Lichtsäulen über der gerade untergegangenen Sonne. Hier sind Nebensonnen oder Teile eines Halos so intensiv, dass auch sie von Lichtsäulen begleitet sind. Lichtsäulen treten oft zusammen mit Halos auf, wenn die Eiskristalle gleichartig und einigermassen monodispers sind. Bei gemeinsamem Vorkommen verschiedenartiger Eiskristalle entstehen Lichtsäulen auch schon unter Bedingungen, die für Halo Bildung nicht ausreichend sind.

Man kann Lichtsäulen auch bei tiefstehender Sonne über Wasserflächen beobachten. Dort werden die Reflexionen durch die Wellen verursacht. Außerdem treten sie bei Konstellationen, in denen parallel ausgerichtete Streuer (hier Kratzer in der Fensterscheibe) das einfallende Licht in Vorwärtsrichtung streuen, auf. Siehe AmFenster.jpg.

Lichtsäule1-6.jpg: R. Weigel, EUPLEX Messkampagne, Kiruna, Nordschweden, März 2003.

AmFenster.jpg: S. Borrmann, Ingelheim, 14. Mai 2004.