Corona (meteorologie)

Een corona is een fotometeoor die ontstaat door de diffractie van licht van de maan of de zon door waterdruppels uit wolken (vaak altostratus of stratus). In zeldzame gevallen kunnen ijskristallen, aerosolen of andere sterren dit fenomeen ook veroorzaken. Het verschijnt als een of meer series (zelden meer dan drie) rode of gekleurde ringen, gecentreerd rond de lichtbron. De binnenring van een serie is groen of blauw van kleur en
de buitenring is ongeveer rood van kleur.

De corona onderscheidt zich van de regenboog of halo, die wordt veroorzaakt door de breking van licht dat door druppels of ijskristallen in wolken
of neerslag gaat. Het onderscheidt zich ook door zijn relatief kleine diameter, waarbij de binnenrand rond de zon of de maan tussen 2,5° en 8° ligt, en de buitenste ring oplopend tot 15°, en ook door de volgorde van kleuren in een reeks, namelijk omgekeerd aan die van de halo van 22°2.

Afbeelding-1

Afbeelding-2

Afbeelding-3

- (1) Het centrale gedeelte van de corona, de aureool, rond de maan.

- (2) Maanhalo of maancorona met ringvormige interferentieverschijnselen (kleurtemperatuur 4250 Kelvin). Beeldhoogte en beeldbreedte komen
overeen met een beeldhoek van bijna 8 booggraden

- (3) Maan met veelkleurige corona in de Gouden Poort van de ecliptica met lichte wolken met veelkleurige corona (onder in beeld de rode reus
Aldebaran, rechtsboven de Pleiaden). De kleur van de wolken is neutraal grijs (kleurtemperatuur van het maanlicht = 4100 Kelvin).

Uiterlijk en gedrag

Als wolken voor de zon of de maan bewegen, vormen zich onder bepaalde omstandigheden rond de betreffende lichtbron gloeiende schijven, die soms nog omgeven zijn door gekleurde ringen.
De wetenschappelijke naam voor dit lichtverschijnsel is corona; de heldere schijf in het midden
van de corona wordt aureool genoemd. In het dagelijks taalgebruik wordt dit vaak een werf genoemd
en worden de gekleurde ringen ook wel kransen genoemd. De termen worden echter niet altijd op deze manier gebruikt, en als verdere bron van verwarring verwijzen oudere teksten ook naar halo's als kransen.

Corona’s zijn vooral rond de maan waar te nemen, minder vaak rond de zon. Dat komt niet omdat ze rond de zon minder vaak voorkomen, maar omdat het zonlicht het corona-fenomeen overtreft en bovendien men het kijken naar de zon over het algemeen vermijdt (en dit ook zou moeten vermijden vanwege het gevaar voor de ogen). Om zonnecorona's waar te nemen, moet zonlicht worden gedempt door filters te gebruiken of door het fenomeen te observeren in de weerspiegeling van een waterlichaam of een ruit. Als de omstandigheden gunstig zijn, kunnen ook corona’s rond planeten of sterren worden waargenomen.

Meestal is alleen het aureool rond de maan zichtbaar: een witte schijf waarvan de rand vervaagt naar geel en rood. De maan zelf wordt vaak overschaduwd door het aureool. Als het zichtbaar is, is het verschil in grootte tussen het aureool en het aureool onmiddellijk merkbaar: terwijl de schijf van de
volle maan zichtbaar is onder een visuele hoek van ongeveer 0,5°, is de diameter van het aureool afhankelijk van de grootte van de druppels (zie invloed van de druppelgrootte), een hoekuitbreiding van typisch 2,5° tot 8°. In vrijwel alle niet te dikke wolkensoorten komen aureolen in meer of mindere mate voor en komen daarom relatief vaak voor. Corona's komen vooral vaak voor in altocumuluswolken en dunne laag wolken.

Onder gunstige omstandigheden grenzen gekleurde ringen aan het aureool, waarbij de kleuren blauw, groen, geel en rood van binnenuit zichtbaar zijn. Er zijn maximaal vier ringsystemen waargenomen. De buitenste missen het blauw, verder zijn de kleuren vergelijkbaar met die in het binnenste ringsysteem. Corona's kunnen zeer verschillende afmetingen hebben; de hoekdiameter van de buitenste ringen kan oplopen tot 15°. Terwijl wolken passeren, kan de corona veranderen: de diameter kan groter of kleiner worden, ringen kunnen verschijnen of verdwijnen, afhankelijk van hoe de druppelgrootte verandert.

Een zwak aureool rond de rijzende zon

Corona rond een straatlantaarn, ontstaan door een beslagen raam

Oorsprong

Diffractie

Corona's worden veroorzaakt door het fenomeen van diffractie van zonne- of maanlicht dat door een dunne wolk valt die gevormd wordt door druppels. Omdat licht een elektromagnetische golf is, buigt de passage rond de waterdruppels het licht af van zijn oorspronkelijke richting, en de superpositie van de afwijkende golven levert een cirkelvormig interferentiediagram op. De verdeling van cirkels hangt onder meer af van de diameter van waterdruppels die als bolvormig worden beschouwd. Dit komt kort daarna overeen met het principe van Babinet en een goede benadering van een ondoorzichtige cirkel met dezelfde diameter: een intense bron in het midden en concentrische lichtgevende cirkels waarvan de intensiteit naar buiten toe afneemt.

De diffractieringen bevinden zich op het snijpunt van de diffusiekegels met het vlak
van het scherm

De corona wordt waargenomen door het licht dat op het oog valt (donkerrode pijlen)

De intensiteiten als functie van de afwijkingshoek voor verschillende golflengten
en druppelstraal van 10 (ononderbroken lijn)
en 20 micrometer (stippellijn)

De diffractiepatronen van alle waterdruppels in een wolk worden door een waarnemer op aarde gezien als een enkel systeem van concentrische ringen rond de lichtbron (de corona). Elke druppel produceert inderdaad zijn eigen diffractiepatroon (linker figuur) en de stroomafwaarts geproduceerde golven interfereren constructief of destructief waar de getoonde kegels samenkomen voor de waarnemer (rechter figuur).

Terwijl de centrale piek zich min of meer in de oorspronkelijke voortplantingsrichting van het licht bevindt (afwijking is 0°), hangt de hoekopening van daaropvolgende cirkels af van de diameter van de druppels en de golflengte van het licht. Volgens het Huygens-Fresnel-principe voor een cirkelvormige plaat met straal R is de intensiteit (I) bij de afwijkingshoek: Ø

Invloed van de druppelgrootte

De vergelijking en afbeelding hierboven laten zien dat hoe kleiner de druppels, hoe groter de diameter van de ring. De afstand tussen de wolkendruppeltjes is niet belangrijk. Om de signalen van twee van hen krachtig genoeg te laten zijn om zichtbaar te interfereren, moeten ze minder dan twee diameters van elkaar verwijderd zijn.

Om de kroon echter goed af te bakenen en meerdere cirkels te hebben, moeten de druppels een redelijk uniforme diameter hebben. Anders interfereren de diffractieringen van de verschillende druppels willekeurig en resulteren in een doffe, wazige corona. Altostratus zijn de wolken die de mooiste kronen creëren, omdat hun druppels een uniforme grootte hebben.

Invloed van golflengte

Ongeacht de diameter van een kroon, is de hoek waaronder een gekleurde cirkel zich bevindt afhankelijk van de golflengte. De diffractie van licht hangt af van de golflengte en daarom wordt rood aangetroffen op tweemaal de hoekafstand van violet. In de kroon is het glanzende centrum
vrijwel wit omdat het door zijn diameter een toevoeging is van alle kleuren. Elke volgende cirkel ligt op een secundaire diffractiepiek. Een of meer kleuren kunnen elkaar overlappen en een soort cirkelvormige regenboog vormen, maar de kleuren zijn over het algemeen niet puur.
Het blauwachtige licht verschijnt aan de binnenkant van de kroon, terwijl het roodachtige licht aan de buitenkant zit. Oranje, geelachtig en
groenachtig zijn zichtbaar in glanzende kronen. De ringen worden lichter naarmate ze zich van het centrum verwijderen.

Diffractie op andere deeltjes

Andere atmosferische deeltjes kunnen corona's veroorzaken. Vulkaanuitbarstingen gooien bijvoorbeeld veel fijne deeltjes in de atmosfeer. Deze aërosolen hebben een diameter van 2 tot 3 micrometer en geven een halo met een straal van 13° tot 20°. Ze worden bisschopsringen genoemd en werden voor het eerst beschreven door Eerwaarde Bisschop in 1883 na de uitbarsting van de Krakatoa-vulkaan.

Elliptische of ruitvormige pollen hebben vaak een voorkeursoriëntatie, waardoor het onder bepaalde omstandigheden mogelijk is om langwerpige kronen te produceren7. In het laboratorium werd een dergelijk fenomeen gecreëerd in een Quetelet-ring met fijne deeltjes, zoals Lycopodium-pollen, en achtergrondverlichting.

Uiteindelijk geven ijskristallen met verschillende vormen, waaronder naalden en platen die onregelmatig in de wolken zijn uitgelijnd, naast ringen ook lijnen. Halo's en corona's kunnen in dit geval naast elkaar bestaan. De eerste zijn gevormd met kristallen van 20 micrometer, terwijl de laatste een diameter tot
30 micrometer vereisen.

Corona geproduceerd met
Lycopodium-pollen

Meteorologische betekenis

Omdat het nodig is om wolken te hebben voor de vorming van coronaverschijnselen, duidt hun aanwezigheid er dus op dat de lucht vochtig is.
Ze zijn meestal gekoppeld aan een laag altostratus die de nadering van een warmtefront en dus neerslag aankondigt. Ze kunnen echter plaatsvinden tijdens een redelijk stabiele wintervorst, waarbij de stratus weinig of geen motregen geeft en er een laagje dunne mist aanwezig is.

Bronnen: Wikipedia-nl, Wikipedia-en, Wikipedia-de, Wikipedia-fr

Categorieën: Optische verschijnselen I Wolkenatlas I Weer A tot Z