La nébulosité.

L'effet combiné ou séparé de la réflexion et de la réfraction de la lumière solaire ou lunaire sur des cristaux de glace en suspension dans l' atmosphère — au sein, par exemple, de nuages élevés ou de très fines précipitations — suscite tout un ensemble de phénomènes optiques appelés halos, qui produisent des images lumineuses géométriques telles qu'anneaux, arcs, colonnes ou foyers ; ces images se forment selon des directions particulières par rapport à l'astre et à l'œil de l'observateur, directions qui sont en étroite corrélation avec les structures géométriques des cristaux de glace et avec le parcours de la lumière au sein de ces cristaux.

Le halo le plus fréquemment observé est le halo de 22° ou halo de 22 degrés , encore appelé petit halo , qui dessine autour du soleil ou de la lune un anneau de rayon apparent 22°, blanc avec une frange intérieure rouge ; le ciel paraît plus sombre à l'intérieur de ce halo, qui accompagne fréquemment les cirrostratus et parfois aussi, à très basse température , les stratus . Moins lumineux et moins fréquent que ce type de halo est le halo de 46° ou halo de 46 degrés , dit aussi grand halo , qui forme autour de l'astre un anneau de rayon apparent 46°.

On répertorie également dans les halos de nombreux phénomènes optiques plus rares. Ainsi, la colonne lumineuse , de couleur blanche, passe à la verticale au-dessus et au-dessous du soleil ou de la lune. Les arcs tangents sont de courts arcs lumineux partant soit de la base ou du sommet du petit halo, soit (en un couple symétrique) de la demi-circonférence inférieure du grand halo. L' arc circumzénithal s'esquisse sur un cercle horizontal centré sur le zénith de l'observateur et n'apparaît que si le soleil est assez bas (avec une hauteur inférieure à 32°) ou assez haut (avec une hauteur supérieure à 58°) : dans le premier cas, cet arc est étroit, brillant et irisé (le rouge se plaçant vers l'extérieur et le violet vers l'intérieur) ; dans le second, il est largement ouvert et proche de l'horizon. Quant au cercle parhélique , blanc, il occupe tout ou partie du cercle horizontal passant par le soleil.

Sur ce cercle parhélique s'inscrivent parfois des foyers lumineux qui constituent autant d'images du soleil formées grâce à des suites de réflexions et de réfractions suivant des directions privilégiées. Les plus connus de ces foyers sont les parhélies (ce nom, contrairement aux autres substantifs suffixés en "-hélie", est masculin) : ils apparaissent à proximité du petit halo et du grand halo quand les cristaux de glace, dans un air très calme, tombent peu à peu en se disposant verticalement ; les parhélies les plus brillants se placent à l'extérieur du petit halo et déploient une couleur rouge vif du côté du soleil. Plus rarement se répartissent sur le cercle parhélique des taches blanches qui constituent des images faibles et diffuses du soleil, les paranthélies , dues à des suites de réflexions sur les cristaux. Il arrive aussi — très rarement — que se forme sur ce cercle, à l'opposé du soleil, une image blanche appelée anthélie , aux contours quelquefois irisés ou annelés, ayant pour cause la réflexion de la lumière sur des lamelles de glace hexagonales dont l'axe reste horizontal.

Il passe parfois de même par la lune un cercle ou un arc de cercle horizontal de couleur blanche, le cercle parasélénique , sur lequel peuvent alors se disposer des images de même nature que celles dont le soleil est à l'origine, quoique ces phénomènes nocturnes soient moins brillants et n'apparaissent jamais colorés : on parle en pareil cas de parasélènes , de parantisélènes et d' antisélène .