Valopilari

Kaavio valopilareiden muodostumisesta

Koska ne syntyvät valon ja jääkiteiden vuorovaikutuksesta, valopilarit kuuluvat halojen heimoon. Valopilareita aiheuttavat kiteet koostuvat yleensä litteistä, kuusikulmaisista levyistä, joilla on taipumus suuntautua enemmän tai vähemmän vaakasuoraan pudotessaan ilmassa. Kukin hiutale toimii pienenä peilinä, joka heijastaa sen alapuolelle sopivasti sijoitettuja valonlähteitä (ks. piirros), ja hiutaleiden esiintyminen eri korkeuksilla saa aikaan sen, että heijastus pitenee pystysuoraan pylvääksi. Mitä suurempia ja useampia kiteitä on, sitä voimakkaammaksi tämä vaikutus muuttuu. (Harvemmin myös pylväänmuotoiset kiteet voivat aiheuttaa valopilareita. Hyvin kylmällä säällä jääkiteet voivat leijua lähellä maanpintaa, jolloin niistä käytetään nimitystä timanttipöly).

Toisin kuin valonsäde, valopilari ei sijaitse fyysisesti valonlähteen ylä- tai alapuolella. Sen näkyminen pystysuorana viivana on optinen harha, joka johtuu jääkiteiden yhteisheijastuksesta; mutta vain ne, jotka ovat yhteisessä pystytasossa, suuntaavat valonsäteet kohti havaitsijaa (ks. piirros). Tämä on samanlaista kuin valonlähteen tarkastelu vesistöllä. Veden pinnalla olevat aallot heijastavat valonlähdettä moneen suuntaan, ja ne aallot, jotka sattuvat suuntautumaan katsojaan, muodostavat yhdessä kirkkaan viivan, joka osoittaa kohti valonlähdettä.