Wenn Eiskristalle ungestört fallen, nehmen sie automatisch eine bestimmte Orientierung an. Plättchen richten sich mit der Basis horizontal aus, Säulenkristalle mit der Hauptachse horizontal. Es kommt aber oft vor, daß Turbolenzen in der Atmosphäre eine Orientierung verhindern. Dann nehmen die Plättchen und Säulchen alle möglichen Lagen im Raum ein. Daneben gibt es Eiskristalle, die etwa gleich lang wie breit sind. Solche gleich dimensionierten Kristalle haben normalerweise auch bei ruhiger Atmosphäre keine bevorzugte Ausrichtung. Die willkürlich orientierten Kristalle erzeugen nur zwei Haloarten: Den 22°-Ring und den 46°-Ring.
Wenn plättchenförmige Eiskristalle ungestört fallen, orientieren sie sich mit der Basisfläche horizontal. Die Basisflächen sind in der Grafik die obere und untere Seite des Kristalls. Die 6 Seitenflächen werden Prismenflächen genannt. Die Lichtstrahlen können auf verschiedenen Wegen den Kristall durchlaufen. Wenn sie in eine Prismenfläche eindringen und an der übernächsten Prismenfläche austreten beträgt der Brechungswinkel 60°. Treten sie in eine Basisfläche ein und an einer Prismenfläche aus, beträgt der Brechungswinkel 90°. Daneben kann das Licht noch im Innern des Kristalls reflektiert werden, bevor es austritt. Die verschiedenen Lichtwege erzeugen unterschiedliche Haloerscheinungen. Die häufigsten Haloerscheinungen durch horizontale Plättchen sind die Nebensonnen und der Zirkumzenitalbogen.
- Nebensonnen
- Zirkumzenitalbogen
- 120° Nebensonnen
- Zirkumhorizontalbogen
- Unternebensonne
- Untersonne
- Horizontalkreis*
- Obere Lichtsäule*
- Untere Lichtsäule*
* auch durch Säulenkristalle
Wenn säulenförmige Kristalle ungestört fallen, richten sie sich mit der Hauptachse horizontal aus. Die Hauptachse geht durch die Mitte der beiden Basisflächen. Um diese Achse herum können die Kristalle beliebige Positionen einnehmen. Solche Kristalle werden als einfach orientierte Säulenkristalle bezeichent. Auch hier sind wieder Brechungswinkel von 60° und 90° möglich. Säulenkristalle erzeugen eine große Vielfalt von Haloerscheinungen. Die häufigsten sind die Berührungsbögen und der umschriebende Halo.
- Oberer Berührungsbogen
- Unterer Berührungsbogen
- Umschriebener Halo
- Supralateralbogen
- Infralateralbogen
- Wegeners Gegensonnenbogen
- Trickers Gegensonnenbogen
- Gegensonne
Säulenkristalle können auch doppelt orientiert sein. Doppelt orientiert bedeutet, daß nicht nur die Hauptachse horizontal ausgerichtet ist, sondern auch zwei Prismenflächen exakt horizontal orientiert sind. Es ist noch nicht vollständig geklärt, wie eine solche fast ideal horizontale Ausrichtung entsteht. Doppelt orientierte Säulen treten fast nur zusammen mit einfach orientierten Säulen auf. Wenn man intensive Halos von einfach orientierten Säulenkristallen sieht (z.B. Berührungsbogen), ist auch mit dem Parrybogen zu rechnen.
Säulen- und Plättchenkristalle haben 6 Prismenflächen und 2 Basisflächen, also insgesamt 8 Seiten. Pyramidale Kristalle haben dagegen 6 gewöhnliche Prismenflächen, 12 pyramidale Flächen und 2 Basisflächen, also insgesamt 20 Seiten. Wegen der großen Anzahl von Kristallflächen sind viele verschiedene Haloerscheinungen möglich. Wenn die Kristalle willkürlich verteilt sind, wird zum einen der 22°-Ring durch Lichtbrechung an den gewöhnlichen Prismenflächen erzeugt. Daneben gibt es mehrere andere Strahlengänge, die dann Ringe mit ungewöhnlichen Radien hervorrufen.
Pyramidale Kristalle können sich auch horizontal oder vertikal orientieren. Dann entstehen Berührungsbögen zu den Halos mit ungewöhnlichen Radien.
Die gängige Theorie nimmt an, daß rotierende Plättchenkristalle in so großer Zahl existieren können, daß sie eigene Halos erzeugen. Die Rotationsachse verläuft dabei zwischen zwei gegenüberliegenden Punkten der Basisfläche (siehe Zeichnung). Mit rotierenden Plättchen konnte man die Lowitzbögen erklären, die von den Nebensonnen zum 22° Halo verlaufen. Zum Teil wird aber auch angenommen, daß Lowitzbögen einfach Teile des unteren Parrybogens sind und damit durch doppelt orientierte Sälchen erzeugt werden.