Per la prima volta nella storia osservativa, gli scienziati delle università di Helsinki e degli Urali Jarmo Moilanen e Maria Gritsevich hanno catalogato le informazioni relative a tutte le forme di aloni atmosferici registrate dall'umanità fino alla fine del 2021. Da numerose fonti di dati sulle osservazioni, la cui storia comprende 4-5 millenni, oggi sono note 119 diverse forme di alone atmosferico. Ci sono anche aloni extra-atmosferici e aloni che possono essere visti su varie superfici. Un articolo che descrive il lavoro svolto e le conclusioni raggiunte è stato pubblicato sul Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
Nello studio, gli scienziati hanno riassunto non solo le informazioni generali sui fenomeni, ma anche le condizioni necessarie per vedere tali illusioni ottiche nell'atmosfera (la formazione di cristalli di ghiaccio o altri minerali), come la temperatura e l'umidità. Inoltre, gli autori dell'articolo hanno identificato lacune di conoscenza nello studio degli aloni atmosferici e hanno delineato metodi promettenti per l'osservazione e l'elaborazione dei dati. Tra questi ci sono nuove tecniche di fotografia digitale che vengono utilizzate per migliorare la qualità del rilevamento degli aloni atmosferici e che portano alla scoperta delle loro nuove forme.
Gli scienziati hanno raggruppato gli aloni atmosferici in categorie comunemente osservate e raramente viste. Si ritiene che se una certa forma di alone viene osservata almeno una volta all'anno, appartenga alla prima categoria. Gli aloni con una rara configurazione della sorgente luminosa, di orientamento o una forma insolita del cristallo costituiscono solo l'1% circa di tutti gli aloni osservati.
Gli aloni frequentemente osservati sono solitamente formati dalla dispersione, rifrazione e focalizzazione della luce da parte di cristalli di ghiaccio esagonali in un orientamento disordinato, orizzontale o verticale. Le principali fonti di luce che generano l'alone sono il Sole e la Luna, oltre alle sorgenti artificiali. Gli aloni rari, a loro volta, si dividono in quelli la cui origine è stata accertata, ed esotici, quelli che non sono stati ancora sufficientemente studiati e non sono ancora suscettibili di modellazione.
"Di norma, gli aloni si formano come risultato dell'interazione della luce con cristalli esagonali di ghiaccio d'acqua," ha spiegato Jarmo Moilanen, autore dell'articolo, ricercatore presso il Finnish Geospatial Research Institute, dottorando all'Università di Helsinki. "Tuttavia, alcuni degli aloni esotici documentati non possono essere spiegati in questo modo. Ad esempio, i misteri dell'origine degli aloni ellittici e degli anelli di Bottlinger non sono stati risolti dalla loro scoperta all'inizio del XX secolo. Tra quelli misteriosi c'è il cosiddetto arco di Moilanen, che ho scoperto per la prima volta nel 1995".
Nel caso degli aloni esotici, presumibilmente la spiegazione ha a che fare con forme cristalline anomale (come cristalli di ghiaccio d'acqua cubica), con la loro eterogeneità, o con cristalli di altri minerali sparsi nell'aria. Tuttavia, non è ancora chiaro quali dovrebbero essere esattamente i cristalli di ghiaccio e i percorsi dei raggi che passano attraverso questi cristalli in grado di formare un alone di una o dell'altra forma esotica.
"I ricercatori suggeriscono che la forma insolita degli aloni esotici è dovuta a fattori antropici, come le emissioni nell'atmosfera o l'influenza del forte campo elettromagnetico delle linee elettriche ad alta tensione, che possono interrompere l'orientamento dei cristalli di ghiaccio nell'aria. Per svelare tali misteri, campioni di cristalli di ghiaccio, che formavano aloni esotici, sono stati raccolti appositamente nell'atmosfera, ma questa pratica ha fornito più domande che risposte," ha affermato Maria Gritsevich, professore a contratto presso l'Università di Helsinki, ricercatrice senior presso il Finnish Geospatial Istituto di Ricerca e Università Federale degli Urali.
Infine, sono interessanti gli aloni formatisi nelle atmosfere di Venere, Marte, Giove e dei loro satelliti. Gli aloni sono già stati ampiamente documentati nell'atmosfera di Marte. "Questa osservazione dimostra che nell'atmosfera di Marte esistono nubi di cristalli esagonali di ghiaccio d'acqua o altri minerali," ha evidenziato Maria Gritsevich. "Ci sono indicazioni secondo cui gli aloni potrebbero essere formati da cristalli di anidride carbonica. La modellazione Monte Carlo dei fattori che possono portare alla formazione di un alone fornirà preziose informazioni sullo stato dell'atmosfera marziana".
