Кристаллы льда в воздухе располагаются хаотично, как кусочки влажного корма в упаковке. Однако суммарный угол всех выходящих из призм кристаллов льда лучей не может быть менее 22 ͦ. Это определяется 2 факторами: гексагональной формой кристаллов льда и коэффициентом преломления света для льда (1,31 в среднем). Таким образом, преломившейся в нашей аппетитной призме луч отклоняется от первоначального направление минимум на 22 ͦ. В глаз наблюдателя попадает как прямой солнечный свет (параллельные лучи), так и преломленный, причем начиная именно с угла в 22ͦ. По мере увеличения угла преломления свет будет видеться все менее и менее ярким. А мозг наблюдателя будет воспринимать это так, как будто в данном направлении есть еще один источник света.
Паргелий – один из самых ярких образчиков пород гало. Он настолько блистателен в своих двух пятнах на уровне 22 ͦ от горизонтальной оси светила, что его также называют «ложными солнцами» - настолько яркие эти световые пятна в небе. Ближе к центру круга, в которые они вписаны, наблюдается наибольшая яркость, по мере же удаления от него, ближе к внешней стороне, яркость тускнеет и края смазываются. Так видятся глазом наблюдателя лучи, преломившиеся на бо́льшие углы. Внутренняя часть ложных солнц часто окрашена в красный цвет, ближе к середине переходящий в желтый и тускнеющий к краям. Наиболее яркие паргелии наблюдаются на восходе и на закате, т.к. в это время суток лучи света проходят через более низко расположенные в атмосфере кристаллы льда. Чем ниже они опускаются в воздухе, тем более выгодную позицию принимают для такого преломления света, а именно вертикальную по длинной оси. Но для этого явления необходим сильный мороз: на высоте 5-10км температура должна держаться в районе -50 ͦC. Поэтому чем северней (или южней) наблюдатель засел с фотоаппаратом, тем больше вероятность того, что он поймает кадр с той самой стойкой «солнечной собаки».
Вообще-то, «солнцем с ушами» и «солнечной собакой» называется именно паргелий за его верность своему хозяину – Солнцу. Другие виды гало на эту кличку не откликаются. В отличие от радуги, ради наблюдений которой нужно стоять к Солнцу спиной, паргелий можно увидеть только, встав к Солнцу лицом. Не расстается светило со своими верными спутниками, как ни посмотри!
Чем на более высоких полках атмосферы хранится собачий корм – кристаллы льда – тем более хаотично они расположены. Из-за низкой температуры и разреженности воздухи они летают в полном беспорядке (конечно, на верхних полках никто же не видит). Для образования явления гало свет должен преломиться через шестигранное сечение кристаллов. Поэтому там мы будем видеть множество паргелиев, расположенных под всеми мыслимыми углами по кругу вокруг источника света, т.е. Солнца, Луны или фонаря. Эти паргелии будут сливаться в светящийся круг, известный как «малое гало» или «22-градусное гало». Условия для его наблюдения возникают чаще всего, поэтому оно является самой распространенной породой «солнечных собак». Которые водят светящиеся хороводы.
Большое или 46-градусное гало – светящийся круг бо́льшего диаметра, чем в случае 22-градусного – возникает при прохождении луча света через льдинку, расположенную перпендикулярно случаю малого гало. Т.е. свет преломляется через квадратное сечение призмы. В этом случае минимальный угол между падающим и преломленным лучом составляет 46 ͦ, откуда и название явления. Такое гало образуется только в случае, если подавляющая часть льдинок в воздухе имеет четкую шестигранную форму, чего может и не случиться. Этот фактор обуславливается влажностью, ветреностью, температурой воздуха и другими метеорологическими показателями.
Большинство же дуг и касательных имеет довольную радужную улыбку на своей синей морде. Она может быть ориентирована своими концами как вверх (зенитная и околозенитная дуги), так и вниз (дуга Тэйпа.верхняя касательная дуга 46-градусного гало). Для достижения такого эффекта призмы льдинок должны, во-первых, сохранять свою правильную шестигранную форму, а, во-вторых, не иметь дефектов. Сочетание таких явлений – редкость, поэтому и дуги с касательными наблюдаются нечасто. Их радужный окрас будет тем ярче, чем большими размерами смогут похвастаться сами призмы-льдинки. Волшебный перелив цветов достигается благодаря эффекту дисперсии – свойство вещества по-разному преломлять свет с различной длинной волны. Из-за среднего коэффициента преломления света льдом, равного 1,31, внутренние части дуг, те, что ближе к источнику света, окрашены в красные цвета, внешние же – в синие и фиолетовые. Так что зенитная дуга – это радуга наоборот не только из-за ориентации концов своей дуги, направленных вверх, но и из-заобратного порядка цветов в ней.