非常に稀な空と太陽に関わる現象（太陽アーク、カーンアーク、接触アーク、向日、向日アーク（ウェゲナー、トリッカーなど）、対日アークほか）

日本の本州ではまず期待できないですが、北海道や北欧などで、いわゆるダイヤモンドダストの中でしばしば見られる現象があります。もちろん、上空の氷晶でも起こりうるので本州でも可能性があります。そのような現象に向日、カーンアークやモイラネンアークがあります。これらはどのような氷晶中で光がどう進んでいるかはっきりした定説のないものも多いです。　また、日本の本州でもかすかにそれと分かったり、非常に稀ながらもきれいな写真が撮れているものに、ローウィッツアーク、ウェゲナーの向日アーク、パリーアーク、9°のハロなどがあります。私自身も気象光学トップページに載せているものの中で、ローウィッツとかパリーではないかという写真もありますが、正直なところあまり自信がありません（うれしいことに、9°のハロなどのピラミッド氷晶ハロは2008年4月に、明瞭なパリーアークは2008年12月に見ることができました）。いずれにしても、このような現象は一生のうちで何度も見られるものではないので、出たときには絶対に見られるように日頃からその場所を知っておく必要があります。そういう意味で、このページを作ってみました。なお、まだ作りかけであり、英名をそのままカタカナにしたものもあります。また、英名といっても正式なものかどうかは分かりません。間違っているものもあるかと思います。メールをいただければ幸いです。　なお、このような現象はインターネット上にはいっぱい紹介されていますので、下記のページを参照して下さい。　参考ページです。Atmospheric Optics（英語、下記に示した氷晶中光路についてはここに載っている絵のコピーが多いです。またシミュレーションもここからダウンロードしたHaloSimを使っています。深謝。）、Arbeitskreis Meteore e.V.（英語／独語ですがすごい写真がいっぱい！）、Ice Crystal Halos（英語、本当にすごい！！）
非常に稀な気象光学現象の見える場所
太陽に対して、どのあたりに出るかを図示してみました。太陽アークなどは非常に長大なので、図も複雑になってしまいました。形は太陽高度によって変わります。物理的に同時に見えないものも仮想的に表示しています。稀なアークの出る場所。わかりやすいように実際の色とは関係なく色づけしてあります。　実際にはほとんど観察できないので、仮想体験するしかありません。HaloSimで1つの条件でシミュレーションしてみました。パリーアークの出る条件（棒状六角氷晶が横に寝て、四角面が水平になっている）、カーンアークの出る条件（六角氷晶の6つの四角面のうち、3つが他の3つより大きい）、ローウィッツアークの出る条件（六角氷晶が回転）を同時に起こしてみました。内暈の条件（棒状六角氷晶の向きがランダム）も含めてあります。いやはやいろいろ出るものです。天頂を見上げた魚眼レンズ撮影を想定。パリーアーク、カーンアーク、ローウィッツアークなど。太陽高度25度。
主な現象と解説
パリーアークとローウィッツアークは気象光学トップページに既に記してありますのでそちらを参照して下さい。
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46度接触アーク（46どせっしょくあーく、46-degree contact arc ）
環天頂アークから少し離れて下側に現れるもので、ローウィッツアークと同じようにプレートが回転してできるといわれています。中央1、左右に近いところ2、遠いところ2の3種計5個のアークからなります。3種はローウィッツアークの3種に相当すると思われます。インターネット上で撮影された写真を見る限りつながって一つのアークに見えることが多いようですが、太陽高度によってずいぶんと見え方は変化し、20度以上ですと外暈の位置に、ラテラルのように分光した輪が現れます。何かすごいけど本当に現れた写真を見たことはありません。こちらのページに太陽高度による形状の変化の様子をシミュレーションにより図示しましたので参照して下さい。 ↑回転する氷晶90％、パリーの氷晶5％、ランダム5％でシミュレーションした結果（HaloSim)。A＝アーク、LA＝ローウィッツアーク、PA＝パリーアーク。
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カーンアーク（かーんあーく、Kern arc）
観察したことがありません
カーンアークはこれまで写真に撮られたという報告がありませんでしたが、2007年12月にフィンランドで撮影に成功しました。環天頂アークと同じ位置に出ますが、天頂を中心とした円となります。6回対象の氷晶ではなく3回対称の六角柱で、六角面から入射屈折し、四角面で反射し、他の四角面で屈折出射して起こるといわれています。
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向日（こうじつ、anthelion、複数：anthelia ）
観察したことがありません	↑一つの説です。
向日は太陽と反対方向で太陽と同じ高さに出るスポットです。原因ははっきりしていません。向日アークと呼ばれるアークが何種類か有り（ウェゲナーなど）これらは全て向日を通ります。また、幻日環も向日を通ります。ですから、たまたま明るく見えるという説があります。それらのアークが無くてもスポットが見えるときがあり、六角氷晶中で2回反射して起こるという説もあります。　次に、向日に向いて魚眼レンズで見た様子をシミュレーションしました。Ａはアークの略。大陽アーク、各種向日アーク、対日アークなどがはっきりシミュできています。太陽高度20度。筆者不勉強で名称不明のものも多く表示されています。
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太陽アーク（たいようあーく、heliac arc ）
観察したことがありません
太陽でクロスし、天頂付近でぐるっと輪を作ります。パリーアークと同様に横に寝た棒状六角氷晶が四角面を水平にしたときに、四角面で一回反射して起こります。氷晶内で1回反射する経路もあります。ローウィッツアークを出す、回転している氷晶でも起こりえます。英語のheliacというのはギリシャ語語源で「太陽の」という意味です。シミュレーションでは簡単に出るのですが、実際には非常に弱くダイヤモンドダストでたまに観察されているぐらいです。こちらのページに太陽高度による形状の変化の様子をシミュレーションにより図示しましたので参照して下さい。
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映日アーク（えいじつあーく、subhelic arc ）
観察したことがありません
映日点（地平線を対称にした太陽と反対側の方向）でクロスし（地上からは見えませんが飛行機や山からは見えるはず）、向日点（観測者を中心に太陽と反対側で太陽と同じ高度）近くを通る大きなアークです。パリーアークと同様の氷晶で極稀に観察されています。
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向日アークについて（こうじつあーく、anthelic arc）
向日アークとよばれるアークは数種類あり気象研究者の名前が付いています。以下に4種紹介します。いずれも向日点を通ります。しかしながら、観察されたのは非常に稀であり、氷晶中の光のパスもいろいろ考えられているようです。
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ウェゲナーアーク、ウェゲナーの向日アーク（うぇげなーあーく、うぇげなーのこうじつあーく、Wegener arc、Wegener's anthelic arc）
観察したことがありません
タンジェントアークを通り向日でクロスして天頂をぐるっと回るアーク。シミュレーションをみると、太陽高度が30度以上だと、向日をクロスして下に向かった線が、再度太陽側に戻ってきます。タンジェントアークと同様に横に寝た棒状六角氷晶が作ります。筆者勉強中。Alfred Lothar Wegener（ドイツ人）に基づく。
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へースティングアーク、へースティングの向日アーク（へーすてぃんぐあーく、へーすてぃんぐのこうじつあーく、Hasting arc、Hasting's anthelic arc）
観察したことがありません
パリーアークと向日を通り天頂をぐるっと回るアーク。パリーアークと同様に横に寝た棒状六角氷晶が四角面を水平にしたときに起こります。筆者勉強中。
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トリッカーアーク、トリッカーの向日アーク（とりっかーあーく、とりっかーのこうじつあーく、Tricker arc、Tricker's anthelic arc）
観察したことがありません	一例
向日から天頂側に輪を作るアーク。筆者勉強中。
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グリーンラーアーク、グリーンラーの向日アーク、ディヒューズアーク（ぐりーんらーあーく、ぐりーんらーのこうじつあーく、でぃひゅーずあーく、Greenler's arc、Greenler anthelic arc、diffuse arc）
観察したことがありません	ディヒューズＡ
	ディヒューズＢ
向日から地平線に向かって広がるアーク。diffuseとは広がるという意味と思います。ディヒューズアークにはAとBがあります。筆者勉強中。
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対日アーク、映向日アーク（たいじつあーく、えいこうじつあーく、subanthelic arc、antisolar arc）
観察したことがありません	一例
対日点（地平線下で大陽と真反対；向日点は大陽と反対方向で大陽と同一高度）を通り天頂近くに輪を作るアーク。対日と映向日（向日を地平線を対称にした地点にできる方向またはそこにできるハロ）は同義。パリーアークと同様に横に寝た棒状六角氷晶が四角面を水平にしたときに起こります（ご指摘を受けてこの文追記、図を修正（2012-07-20））。筆者勉強中。
モイラネンアーク（もいらねんあーく、Moilanen arc ）
モイラネンアークは内暈の内側に、タンジェントアークやパリーアークのようにＶ字に出るもので、ダイヤモンドダストが出ているときに観察・撮影されています。しかしながら、明確な原因氷晶や光路が特定されておらずシミュレーションもできません。
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ピラミッド氷晶によるハロ、9度のハロなど（ぴらみっどひょうしょうによるはろ、9どのはろ、halo by pyramidal ice crystal, 9 degree halo ）
クリックでピラミッド氷晶ハロ写真集へ
ピラミッド氷晶でできる暈は非常に多岐にわたります。その中でも太陽から視野半径角9度の暈（9度ハロ）は比較的頻繁に観察されています。他には、18度ハロ、20度ハロ、23度ハロ、24度ハロ、35度ハロなどが知られています。ピラミッド氷晶中の光路は様々あるためにいろんなハロができます。まず、ランダム配置でシミュレーションしてみました。ピラミッド氷晶（図中図参照）による各種ハロ。太陽高度27度。次に、幻日や環天頂アークのように、プレートを混ぜてシミュレーションしてみました。ちょっと複雑ですが、すごい空になりました。ピラミッド氷晶による各種ハロのシミュレーション。太陽高度15度。ピラミッドランダム　35、プレート　50、通常棒状ランダム15　各％。太陽に向けた魚眼レンズ撮影想定。
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幻日環上に現れるブルースポットとLiljequistの幻日
幻日環の解説で、幻日環の光路は内部反射を含めて非常に多岐にわたることを説明しました。そのため非常に明瞭に幻日環が見えるときには、単調な輪ではなくて、場所によって強く輝くところや青く輝くところが現れます。その一部には名前が付いています。太陽から140～160度（向日点から20～40度）あたりに現れるスポットをLiljequistの幻日とよびます。これは少し青く見えることがあるようです。また、私自身はっきり理解していませんが、やはり向日点近くに青く輝く場所がありこれはブルースポットとよばれます。下図は天頂に向けて魚眼レンズで撮影したイメージのシミュレーションです。幻日や環天頂アークを創り出すプレート氷晶100%で計算しました。揺れ角は1度、c/a（長さ／六角形辺の比）は0.6としました。図の左側は全ての光路を表示していますが、右側は上面から入り内部で隣り合う3面で3～5回（現実には3回のみ）反射し下面から出てくるもののみを表示しています。 ↑プレート氷晶100％（揺れ1度）でシミュレーションした結果（HaloSim)。
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Liljequistの幻日（Liljequistのげんじつ、Liljequist parhelion (複数：-lia)）
シミュレーション結果	一例
太陽高度が5度程度であれば、上面や下面で内部反射せず、4角面で3回反射して最初に入った四角面から出ていきます。10度程度以上では、氷晶の形にも依るでしょうけど上面と下面で1回ずつ反射する経路が加わり、さらに高くなるとLiljequistの幻日は現れないようです。また少し青く見えるようです。色づく理由は私は分かっていませんが光路を考えていると少し分光するように思えます。筆者勉強中。なおWikipediaではLiljequistをリリェクヴィストと表記しています。
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ブルースポット（ぶるーすぽっと、blue spot）
↑シミュレーション結果（HaloSim)。向日点近傍のみ。太陽高度5、10、20、30、40度を重ねて示す。
↑光路の一例。
ブルースポットも向日点近くの幻日環上に現れるものです。向日点近くでは氷晶の表面反射は少なく、内部反射が主となります。さらに太陽高度が比較的高い（20～30度）では、内部反射の時に、波長の長い赤色光は一部が屈折で外部に漏れてしまいますが、青色光は屈折率が大きいため屈折できず反射光が増えます。そのため、氷晶から太陽側に出ていく光（これを観察者が見て幻日環と認識します）は青みがかることになります。HaloSimによるシミュレーションでは、太陽高度によってスポットの位置が変わりました。フィルター機能で光路を調べると、30度のときは上面6角面から入り、内部で一回だけ反射し、下面六角面で出ていく光路を取り、20度のときは側面四角面から入り下面で反射してから内部四角面で反射後、上面で反射して側面から出ていくというより複雑な光路を取ることが多いことが分かりました。そのためスポットの位置も変わるようです。筆者勉強中。
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楕円ハロ（だえんはろ、elliptical halo ）
イメージ図	一例
楕円ハロは太陽の周りに縦長にできるハロです。3重になることもあるそうです。図に示すように、つぶれたピラミッド氷晶でシミュレーションすると再現できるそうですが、このような氷晶はこれまで観察されておらず、実際の光路は不明なままです。似た現象に光環があり、これは上下につぶれた微粒子による光散乱に基づきます。楕円ハロは氷晶による屈折でできるもので光学的には全く異なる現象です。杉花粉光環も楕円になります。なお、縦の半径視野角が7度程度のものをシュレジンガーの楕円ハロ（US astronomer Frank Schlesingerに基づく）、10度程度のものをヒシンクの楕円ハロ（Hissink）とよぶことがあります（Hakumaki, J., and Pekkola, M.; "Rare Vertically Elliptical Halos," Weather, 44: 466, 1989.)。筆者勉強中。
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