Tiede ja tähtitaivas

Ulkosuomalaisen amatööritähtiharrastajan suorittamien taivaanalaisten projektien raportointikanava

perjantai 8. toukokuuta 2015

Kernin kaari

Sitaatteja kirjallisuudesta:

"... Kernin kaari on aktiiviharrastajien sydämissä veret seisauttava halomuoto, jonka näkeminen on kaukainen, hartaasti odotettu unelma." - Pekkola & Ruoskanen, Valkean taivaan vieraat (1993).

"For the Kern arc, the absence of photographs is disconcerting." - Tape, Atmospheric halos (1994).

"Myyttisen Kernin kaaren valokuvaamista on pidetty haloharrastajien keskuudessa ehkäpä korkeimpana mahdollisena saavutuksena." - Riikonen, Halot (2011).

Tein huhtikuussa ensihavaintoni Kernin kaaresta. Eräänä maanantai-iltana valokuvasin halonäytelmää, jonka parhaina muotoina visuaalisin menetelmin erotin 120 asteen sivuauringon sekä yläkoveran Parryn kaaren. Myöhempi kuvankäsittely paljasti useita havaintohetkellä huomaamatta jääneitä muotoja, muiden muasssa aurinkokaaren ja ylemmän Lowitzin kaaren, mutta lopulta päähuomion vei kahdessa kuvasarjassa pinoamalla esiin tullut Kernin kaari. Vaikka Kern näkyykin vain melko raskaasti käsitellyissä kuvissa, havainto on yksi tärkeimmistä pitkällä halohavaitsijan urallani. Myös kansainvälisellä tasolla kyseessä on merkkitapaus, sillä tämä on tiettävästi vasta toinen valokuvattu Kernin kaari luonnollisen valonlähteen synnyttämässä halonäytelmässä, ja toisaalta ensimmäinen kerta kun joku valokuvaa Kernin kaaren yläpilvinäytelmässä. Aiemmat valokuvat, joita vain kourallinen siis tunnetaankaan, ovat kaikki talvisista hiihtokeskusnäytelmistä, joiden synty on läheisesti kytköksissä ihmistoimintaan.


Halonäytelmä 20.4.2015: (a) Keskiarvopino, jossa 30 epäterävällä maskilla käsiteltyä kuvaa aikaväliltä 18:00-18:05. (b) Värivähennyskuva (sininen - punainen) a-kohdan keskiarvopinosta. (c) Nicholas Lefaudeuxin käsittelemä versio samasta kuvasarjasta kuin a- ja b-kohdissa, kuitenkin siten että epäterävää maskia ei ole käytetty lainkaan. (d) Lefaudeuxin käsittelemä versio keskiarvopinosta, jossa 30 kuvaa aikaväliltä 18:15-18:20.


Kernin kaari on sukua zeniitinympäristön kaarelle; yhdessä nämä muodostavat parhaimmillaan täyden ympyrän, jonka keskipiste sijaitsee zeniitissä. Ylläolevissa kuvissa Kernin kaari näkyy heikosti kirkkaan zeniitinympäristön kaaren jatkeena, parhaiten harmaasävykuvissa (b- ja d-kuvat). Halonäytelmästä on kuvamateriaalia myös maailmanlaajuisessa internet-tietoverkossa arvostetulla Optics Picture of the Day -sivustolla sekä Ursan Taivaanvahti-järjestelmässä.

Kernin kaari syntyy orientoituneissa laattajääkiteissä sädekululla 1-3-5. Tämä vastaa zeniitinympäristön kaaren valonkulkua 1-3 sillä erotuksella, että Kern vaatii yhden kiteensisäisen heijastuksen vertikaalisesta prismapinnasta. On huomionarvoista, että huhtikuun 20. päivän halonäytelmä ei muilta osin erityisemmin painottunut laattakiteiden tuottamiin muotoihin. Näytelmä ei sisältänyt lainkaan horisonttirengasta (tosin kuvauspaikan horisontti on tämän muodon suhteen hieman epäsuotuisa). Laattakidemuodoista mukana olivat siis ainoastaan sivuauringot, zeniitinympäristön kaari, sekä 120 asteen sivuaurinko, joista yksikään ei ollut erityisen kirkas. 22 ja 46 asteen ylläsivuavien kaarten, Parryn, Lowitzin ja Tapen kaarten sekä aurinkokaaren läsnäolo viittaa ennemmin vahvaan pylväskiteiden edustukseen. Kernin kaaren löytyminen valokuvista oli siksikin suuri yllätys.


Näytelmää vastaavia tietokonesimulaatioita erilaisin oletuksin laattaorientoituneen jääkiteen muodon suhteen. Simulaatio-ohjelma: HaloPoint 2.0.


Tietokonesimulaatioiden mukaan konventionaalinen (säännöllisen kuusikulmion muotoisen päätytahkon sisältävä) jääkidemalli synnyttää vain himmeän Kernin kaaren ja senkin vain silloin kun kiteellä on riittävästi paksuutta. Tällaisen kiteen tuottama Kern on kirkkaudeltaan vain murto-osa zeniitinympäristön kaaresta, ja lisäksi sen kirkkaus jakautuu epätasaisesti. Kun ottaa huomioon että näissä kuvissa nähtävä Kernin kaari on kohtuullisen tasakirkkauksinen ja (vaikka himmeä onkin) myös yllättävän kirkas suhteessa zeniitinympäristön kaareen, uskoisin Kernin kaaren tässä tapauksessa liittyvän poikkeuksellisen vahvaan kolmio- ja/tai salmiakkikuviopohjaisten laattakiteiden populaatioon.