Halo 3.10

Por Marcelino Alvarez


Resumen: Generación de halos.
Ficha:
Nombre ..... : HALO
Idioma ..... : Inglés
Licencia ... : Freeware
Plataforma . : Win95/98
Valoración . : ***
Descarga ... : http://www.sundog.clara.co.uk/halo/halosim.htm)
Título : halosim3.zip (2,3 MB)
Descripción: HaloSim (Simulador de Halos) es un programa para Windows 95/98 que proporciona una muy exacta simulación de los distintos tipos de halo que pueden verse con el sol o la Luna.

INTRODUCCION

HALO, según el Diccionario de la Real Academia de la Lengua, es un "meteoro luminoso, consistente en un cerco de colores pálidos, que suele aparecer alrededor del Sol y de la Luna". Pues bien, a este halo es al que me referiré en el artículo de hoy, ya que voy a comentar un programa que simula los diversos tipos de halo que podemos ver. Algunos no son muy corrientes, pero ninguno es imposible. (figura 1)
El programa, calcula rayo por rayo, la reflexión y la refracción de la luz a través de los cristales de hielo de las nubes.
La simulación, es una representación muy exacta, de lo que ocurre en la atmósfera.. (figura 2)


Los cristales de hielo, normalmente en las nubes altas o cirros, crean el halo refractando y reflejando la luz. Estos cristales, tienen una gran variedad de formas, aunque fundamentalmente son prismas hexagonales, que van desde finas láminas, hasta grandes columnas. Con su movimiento a través de las nubes, y las orientaciones aleatorias de sus ejes, originan halos circulares.
Los cristales con forma de lámina, tienden a caer horizontalmente, originando dos círculos brillantes, uno a cada lado del Sol.
Los que tienen forma de prisma, tienen a hacerlo a lo largo de sus ejes, y forman una gran variedad de dibujos, desde arcos tangentes, hasta puntos mas o menos extensos muy luminosos, y otras rarezas.
La variedad de cristales que simultáneamente se encuentran en suspensión, es la clave para ver un halo de un tipo o de otro.

POSIBILIDADES.-
EL programa representa muy fielmente, los halos generados por cristales hexagonales, desde delgadas láminas, hasta grandes prismas. (figura 3)


Los halos formados por cristales piramidales también son generados fácilmente, Además, se pueden parametrizar nuevos prismas, con una generación perfecta de lo que se vería si se hubieran producido realmente.
Se puede variar la orientación de los cristales y ajustar su distribución (gaussiana, armónico simple) o bien variarla automáticamente.
Todos los posibles halos creados por las distintas orientaciones de los cristales, se pueden calcular en cualquier combinación, hasta un máximo de 20.
Un filtro de rayos puede eliminar zonas específicas, y simular lo que se vería, comparándolo con otro sin filtrar.
Puede dibujarse una zona seleccionada de un halo, o región del cielo, para seguir la ruta seguida por los rayos a través de los cristales. En combinación con los filtros, se puede revelar el mecanismo de formación de halos individuales.
Escalas móviles, permiten medidas angulares.
Todos estos parámetros, se manipulan a través de un panel de control (figura 4)


Las vistas, tanto centradas en el Sol, o en el usuario, son siempre en alta resolución. Además, puede elegirse una vista de "ojo de pez", o vista plana, además de disponer de "zoom", con distintas posiciones.
Además, de las representaciones en alta definición, también pueden elegirse las tradicionales de "puntos negros".
Tanto el color de fondo del cielo, como las líneas de colores, son ajustables al gusto de cada uno.
Y finalmente, todos los parámetros pueden ser guardados y llamados nuevamente cuando se necesiten, para repetir los cálculos y representaciones. Las distintas simulaciones, pueden ser guardadas como archivos de imágenes.

COMO FUNCIONA.-

El programa HALO, traza todos los caminos que siguen los rayos de luz a través de los cristales definidos, con lo que se pueden representar todos los halos posibles, dependiendo de la altura del Sol, y de las alineaciones y tipos de cristal que se encuentra en el camino. (figura 5)


Las ecuaciones y vectores para cada faceta de cristal, se almacenan en un fichero de tipo "forma" (shape). Un cálculo exacto para cada faceta es importante, para no obtener resultados falsos. Además, las posibles orientaciones del cristal con respecto a la horizontal, y por lo tanto con respecto al Sol, también se guardan en un fichero llamado de "orientación".
Y la orientación específica de cada cristal, se decide por medio de una selección "de Montecarlo", con el rango de ángulos previsto en el fichero de orientación. El lugar de impacto del rayo en un cristal, también se decide por medio de la selección de Montecarlo. Cada rayo es "seguido" a través de su camino por el cristal. Con cada cara que se intercepta, se calculan las probabilidades de Fresnel de reflexión, y de transmisión, y se comparan con un número aleatorio que determina si el rayo se transmite, o se refleja. Este proceso, se repite hasta que el rayo abandona el cristal, o bien hasta que se sobrepasa un cierto número de iteraciones. Los rayos que salen finalmente del cristal, se muestran en pantalla, si es que son visibles. El proceso se repite desde 10.000, hasta varios millones de veces, para construir la simulación completa.
El método usado en este programa, se basa en el descrito por Walter Tape, ("Atmospheric Halos", Antarctic Research Series, Vol. 64, American Geophysical Union, Washington, 1994) y deriva de uno anterior de Tränkle y Greenler. Además ha sido validado extensivamente contra otros programas de simulación, e incluso con fotografías.

COMO CONSEGUIR UNA SIMULACION RAPIDA

Todos los controles que necesita HALO, se encuentran dentro de un rectángulo con borde azul, en la parte inferior del Panel de Control.,
Pulsando 'Start' se comienza la simulación.
Pulsando ? se puede ver una descripción de la simulación.
Pulsando en el botón "load parameters" se abre una ventana de diálogo, para elegir alguno de los ficheros que vienen preparados con el programa. Una vez elegido, se pulsa "SI" para cerrar la ventana, y al apretar sobre "Start" comienza la nueva simulación. Si se escoge una titulada "St. Petes fast", se verá una simulación que ha llevado de cabeza a los científicos durante casi 200 años.(figura 6)



COMO PREPARAR UNA NUEVA SIMULACIÓN.

Lo primero es ejecutar alguna de las simulaciones que ya vienen preparadas al efecto. No hay mas que modificar alguno de los parámetros, y observar los resultados. Antes de seguir, conviene pulsar el botón "Reset" en el panel de control. Esto restaura los valores por defecto, y borra las variables internas. Luego se pueden elegir los botones "Cristal", y "Shape" para cambiar la forma y tipo, luego el de orientación para hacer lo propio con ella,. (figura 7)

Después de elegir un número determinado de rayos (mínimo 10.000) a seguir, y si queremos vista cenital, o de "ojo de pez" o si los puntos visibles del halo son negros o en color, y modificar o dejar tal cual están otra serie de controles, se pulsa "start" para comenzar con la simulación. En el Panel de Control se nos indica cuándo se termina, y el tiempo empleado.
Podemos ahora cambiar las proporciones de los cristales de hielo. Por ejemplo cambiando "c/a ratio" a 4, indicamos que la proporción entre la longitud y la sección transversal es de 4 a 1. Volvemos a calcular, y observamos las diferencias. También podemos cambiar la orientación, y ver los resultados, etc...

CONCLUSION. El programa tiene una gran cantidad de posibilidades, pero es necesario un aprendizaje, ya que muchas de las palabras con las que nos encontramos no son muy familiares. Conviene por tanto leerse la ayuda, que es perfecta, aunque está (por supuesto) en inglés. Pero no sólo es una ayuda para usar el programa, sino que es también una lección de física y óptica, explicando muchos de los términos que a primera vista ( o primera lectura), resultan un poco confusos. Incluso propone los cambios a realizar, con la explicación de lo que va a ocurrir, para que luego podamos nosotros mismos experimentar, con algo mas de conocimiento de causa. Es muy conveniente visitar la página web de los autores, ya que tienen una serie de explicaciones complementarias muy útiles, algunas de las cuales voy a transcribir porque son de gran ayuda, para ver halos, pero esta vez en la realidad "real", y no en la "virtual".

OBSERVAR HALOS.- Los halos, son visibles mucho mas a menudo que los arco iris. Al menos una o dos veces por semana pueden ser observados, siempre y cuando sepamos dónde mirar, y protejamos convenientemente los ojos. Para poder observarlos, debemos en primer lugar, tapar el Sol, usando cualquier elemento natural, a nuestro alcance, como pueden ser árboles, casas, postes, nuestra propia mano, etc... (figuras 8 y 8b)

Conviene recordar ahora, que NO DEBEMOS MIRAR NUNCA AL SOL DIRECTAMENTE. Además, el tamaño normal de un halo, es de unos 22º circulares, con lo cual, si tapamos el Sol con el brazo extendido y la mano abierta, la distancia desde el pulgar hasta la punta del meñique, nos cubrirá mas o menos 20º, por lo que tapando el Sol con el dedo pulgar, el halo debe quedar a la altura del meñique aproximadamente.

QUE HACER CUANDO SE OBSERVA UN HALO.- Sobre todo, si es un poco "anormal", ya que los circulares comunes, realmente no necesitan un estudio muy profundo. Si se observa un halo poco común, deberíamos tomar nota de los colores que presenta, de la latitud y longitud del lugar de observación, , así como su nombre toponímico común, si lo sabemos, la zona horaria, la fecha, la hora y su duración, describir que partes del cielo están cubiertas por el halo, la situación de las nubes altas (cirros), y si existen nubes bajas (cúmulos), indicarlas también, porque pueden estar cubriendo parte del halo. Incluso si fuera posible no estaría de mas sacar fotografías. Todos estos datos, se pueden usar para calcular la altura del Sol, y poder realizar una simulación lo mas real posible en el ordenador

FOTOGRAFIAR HALOS.- Como la aparición de halos es impredecible, debemos estar siempre a punto, mirar hacia arriba a menudo, y por supuesto, tener algo de suerte, aunque con un poco de práctica, se puede prever su aparición, si bien no su complejidad. Debemos tener siempre una cámara (aunque sea una de esas desechables) siempre a punto, y si es una de esas digitales, tanto mejor. En ese caso, lo que hay que hacer es tener las pilas cargadas. No es necesaria una cámara pesada, ni de lentes intercambiables, ni con autofocus, etc... ya que todas esas cosas pueden hacer que cuando queramos hacer la foto, el halo ya no sea el que habíamos visto un rato antes. Sobre todo, no hay que tratar de enfocar automáticamente, sino fijarla a infinito, ya que al tratar de enfocar el halo, la máquina puede tener problemas, y negarse a disparar la foto. Y como siempre, no mirar al Sol directamente a través del ocular de la cámara. Hay que tenerlo siempre tapado, con un edificio, un poste, o nuestra propia mano.(figura 9)

Si el campo cubierto por nuestras lentes no es suficiente para abarcar la totalidad del halo, podemos hacer varias fotos parciales, de forma que posteriormente se puedan unir y poder reconstruir la totalidad. En cuanto a la película, un carrete 100 ASA es mas que suficiente, ya que lo que interesa es que tenga un grano fino. Y finalmente, hay que tener presente que los laboratorios de revelado automáticos, dan muy pobres resultados, ya que se pierden detalles que con un revelado manual podrían obtenerse. La mejor forma de solucionar este problema, es volcar los propios negativos en un CD-ROM, y tratarlos posteriormente en el PC, mediante un programa adecuado. Y respecto al formato de archivo de las imágenes, no conviene abusar del formato .JPG, ya que introduce distorsiones, que a la larga provocan cambios y modificaciones que no corresponden a la realidad.(figura 10)


LIBROS SOBRE EL TEMA

Hay dos libros IMPRESCINDIBLES:
"Atmospheric Halos" por Walter Tape
Antarctic Research Series, Vol. 64,
American Geophysical Union,
Washington, 1994
ISBN 0-87590-834-9
0066-4634

"Rainbows, Halos, Glories"
by Robert Greenler
Elton-Wolf Publishing, Milwaukee, WI, 2000
ISBN 0-89716-926-3

Y una introducción fascinante sobre los halos y otros fenómemos atmosféricos:

"Color and Light in Nature"
por David K. Lynch & William Livingston
Cambridge University Press, 1995
ISBN 0-521-46836-1
Un clásico de la observación y descripción de la luz y los colores de estos fenómenos,

"Light and Color in the Outdoors"
by M.G.J. Minnaert
Springer-Verlag, New York, 1993
ISBN 0-387-94413-3


CONTACTAR CON LOS AUTORES

No piden nada por usar el programa, considerándolo totalmente libre. Lo único que les gustaría, es que si alguien lo utiliza, y quiere hacer alguna observación, se la haga llegar, y lo incluirán en una lista de distribución de versiones nuevas, y corrección de errores. Para ello, hay que enviar un correo a la dirección indicada en su propia página web, que es: http://www.sundog.clara.co.uk/halo/halosim.htm. Donde además de los halos, se tratan otros temas, como pueden ser los arco iris, que puede que también formen parte de otro artículo próximo, ya que me ha gustado bastante lo que he visto.

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