Korona

Eine Korona (oder Kranz) ist eine atmosphärisch-optische Erscheinung. Sie wird durch die Beugung von Licht in der Atmosphäre verursacht: Lichtstrahlen werden durch in der Luft schwebende kleine Teilchen aus ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt. Bei einer Korona sind dies hauptsächlich die Wassertröpfchen und Eiskristalle der in der Luft schwebenden Wolken.

Die Korona besteht aus der sogenannten Aureole als heller, innerer Kern (oft weiß-gelb oder blau-weiß, der von einem rötlichen bzw. braun-roten Saum umgeben ist), um den sich idealerweise weitere farbige Ringe anschließen, meist konzentrisch angeordnet. Diese Ringe werden auch als die eigentlichen Kränze bezeichnet.

In vielen Fällen ist nur die Aureole sichtbar (als typischer Hof um den Mond). Wenn jedoch die Korona vollständig entwickelt ist (Aureole + Kränze), kann sich ein System mit bis zu drei oder vier farbigen Ringen ausbilden.

A corona is an atmospheric optical phenomenon. It is caused by the diffraction of light in the atmosphere: light rays are deflected from their original direction by small particles in the air. These are mainly water droplets and ice crystals.

The corona consists of the so-called aureole (the bright, inner core, often whitish-yellow or blue-white, surrounded by a reddish or brown-red fringe), around which other colored rings develop, usually arranged concentrically. In many cases, only the aureole is visible. However, when the corona is fully developed (aureole plus rings), a system with up to three or four colored rings can form.

Die typische Ansicht einer Aureole in flacher Schichtbewölkung ist das hier:

This is the typical view of an aureole in thin layered clouds:

In diesem Fall ist nur ein Ring zu sehen. Ist die Korona hingegen vollständig ausgeprägt, so sind außer der Aureole mit dem ersten Ring noch ein zweiter Ring oder mehrere Farbringe zu sehen. Hier das Beispiel einer Korona mit einem dreifachen Ringsystem um die Sonne:

In this case only one ring is visible. However, if the corona is fully developed, a second ring or several colored rings can be seen in addition to the aureole. The following picture shows an example of a corona with a triple ring system around the sun:

An die Aureole schließen sich die Farbringe an, wobei die Farbabfolge von innen nach außen stets mit Violett beginnt und über Blau, Grün, Gelb hin zu Rot geht (nicht in jedem Ring sind alle Farben enthalten). Nach außen hin wird die Farbintensität der Ringe sehr schnell deutlich schwächer:

The color rings adjoin the aureole, with the color sequence from the inside to the outside always starting with violet and going through blue, green, yellow and red (not all colors are included in every ring). Towards the outside, the color intensity of the rings is getting rapidly weaker:

Ein Zusammenhang besteht dabei auch zwischen der Größe der beugenden Teilchen (= Wolkentröpfchen) und der Größe der Farbringe einer Korona. Je kleiner die Teilchen, umso größer erscheinen die Farbringe:

There is also a correlation between the size of the diffracting particles (cloud droplets) and the size of the colour rings of a corona. The smaller the particles, the larger the colour rings appear:

Die Sonne ist mitunter tagsüber zu hell, um eine Korona ungestört beobachten zu können. Daher ist das Abdecken der Sonnenscheibe oder aber das Betrachten der Korona in einer Wasserfläche sinnvoll. Aber auch um den Mond treten teilweise sehr ausgeprägte Koronen auf:

Sometimes the sun is too bright during the day that one can observe a corona in an undisturbed way. Therefore it makes sense to cover the solar disc or to observe the corona in a water surface. However, very pronounced coronae can also appear around the moon:

Verzerrte Korona - Distorted corona

Nicht immer sind die Farbringe einer Korona als konzentrische Kreise angeordnet. Veränderungen in der Tropfengröße und -verteilung innerhalb der für die Korona verantwortlichen Wolkenschicht können dazu führen, dass die Koronen nicht kreisförmig, nur teilweise oder aber auch verzerrt erscheinen, wie dies z.B. in der nächsten Abbildung zu sehen ist:

The colour rings of a corona are not always arranged in concentric circles. Changes in the size and distribution of the droplets within the cloud layer are responsible for that. The corona can appear non-circular, only partially or even distorted, as can be seen in the next figure, for example:

In folgendem Bild ist gut zu sehen, wie sich der Abstand der Farbringe einer Korona sehr rasch ändern kann. In diesem Fall ist das dadurch zu erklären, dass die Wolkentröpfchen im Innern der Wolkenschicht (links unten im Bild) deutlich und offenbar sprunghaft größer sind als am Rand des Altocumulus.

The following image shows how the distance between the colour rings of a corona can change very quickly. In this case, this can be explained by the fact that the cloud droplets in the centre of the cloud layer (bottom left of the image) are obviously much larger than at the edge of the Altocumulus.

Gerade in solchen Fällen werden die Koronen oft auch mit dem Phänomen des Irisierens verwechselt, das ebenfalls eine mit den Koronen eng verwandte Beugungserscheinung ist. Bisweilen sind Koronen und Irisieren gleichzeitig vorhanden:

In such cases coronae are often confused with the phenomenon of iridescence, which is also a diffraction phenomenon closely related to coronae. Sometimes coronae and iridescence are present at the same time:

Die Unterscheidung zwischen Korona und Irisieren ist mitunter schwierig. Doch kann man bei einer irregulären Farbabfolge innerhalb der Erscheinung oder bei der Tatsache, dass entlang von Wolkenrändern die Farben besonders gut ausgeprägt sind, von Irisieren ausgehen. Das folgende Bild zeigt das Irisieren eines Altocumulus in der Nähe der Sonne.

It is sometimes difficult to distinguish between corona and iridescence. However, iridescence can be assumed if there is an irregular colour sequence within the phenomenon or if the colours are particularly pronounced along the edges of clouds. The following image shows the iridescence of an altocumulus near the sun.

Die Tröpfchengröße in den Wolken, in denen sich Koronen bilden, liegt meist in der Größenordnung zwischen 10 und 20 µm (und ist damit deutlich größer als beim Irisieren). Eine solche Verteilung findet sich vor allem in solchen Wolken, die für das Sonnenlicht durchsichtig sind, und in denen hinsichtlich des Tropfenwachstums keine allzu dynamische Entwicklung stattfindet, wo also keine größeren oder kleineren Tröpfchen entstehen und die Lichtbeugung stören würden.

Besonders häufig kann eine Korona daher in dünnem Altocumulus stratiformis oder in größeren Flächen von Altocumulus lenticularis beobachtet werden, auch in flachem Stratocumulus zeigt sie sich mitunter (seltener in Altostratus, und an Cumulusrändern werden oft nur Aureolen beobachtet). Aber auch in Eiswolken werden Koronen mitunter gesichtet (wodurch allein schon die Existenz von häufigen Aureolen um den Mond in Cirrostratus hindeutet). Offensichtlich können auch Eiskristalle, die nicht kreisförmig gestaltet sind, zu Beugungserscheinungen führen.

Darüber hinaus entstehen Koronen auch an Pollen in der unteren Atmosphäre (Pollenkoronen). Koronen an vulkanischen Asche- und Staubteilchen in der oberen Troposphäre bzw. in der Stratosphäre werden als Bishop’scher Ring bezeichnet. Hier besteht die Korona im wesentlichen nur aus der Aureole.

The droplet size in the clouds in which coronae form is usually between 10 and 20 µm (and is therefore significantly larger than in the case of iridescence). Above all such a distribution is found in clouds that are transparent to sunlight and in which there is not too much dynamic development in terms of droplet growth, i.e. where no larger or smaller droplets are formed that would interfere with light diffraction.

A corona can therefore be observed very frequently in thin Altocumulus stratiformis or in larger patches of Altocumulus lenticularis; it is also sometimes seen in flat Stratocumulus (less frequently in Altostratus, and often only aureoles are observed at the edges of Cumulus). But coronae also sometimes are seen in ice clouds (which is indicated by the existence of frequent aureoles around the moon in cirrostratus). Obviously, ice crystals that are not circular in shape can also lead to diffraction phenomena.

In addition, coronae also form on pollen in the lower atmosphere (pollen coronae). Coronae on volcanic ash and dust particles in the upper troposphere or in the stratosphere are known as Bishop's ring. Here the corona essentially consists only of the aureole.

(Text und Bild, alle Rechte: Dr. Martin Gudd)