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一分钟认识日晕、幻日、环天顶弧

时间:2018-05-29 来源:中国气象科普网 作者:张翠萍

流星雨看过了月食看过了,日食看过了,月晕也见过了,现在日晕也见识了,还差啥?

  “日晕”通常出现在离地面6~8千米的卷云上。卷云薄而均匀,通常由冰晶体构成。这些冰晶体折射或反射阳光就会形成“日晕”。至于“日晕”是环状的?弧状的?是光点?还是多彩的?就主要取决冰晶的形状、大小、排列方式以及光的入射角度。

  简单的日晕很多人都见过,如全球各地一年四季都可以出现的“22°晕”,这是由观测者对晕环所形成的视角半径而得名的。我们可以通过简单的动作判定22°晕,如果伸直手臂,张开五指,大拇指尖对齐太阳,小指尖所对的差不多就是22°晕。

  “22°晕”色彩鲜明﹐内红外紫,红色往往表现得较清晰而紫色不明显。出现22°晕的卷云中存在数以百万计的六角柱状冰晶,大家可以想象2B铅笔的形状,当六角柱状的垂直轴,相当于铅笔笔芯垂直于太阳光时,光线经过冰晶发生折射和色散就形成了22°晕。晕的颜色分布与冰晶的大小具有明显的相关性,冰晶较大、个体和分布越均匀,晕的颜色就越鲜艳清晰。

  有一些光、晕能与22°晕单独或组合出现,如:幻日、幻日光环、环天顶弧、环地平弧等。“多日”的学名叫做“幻日”;“白虹贯日”指的是幻日光环;而下图这种“天空的微笑”则被称为“环天顶弧”;燃烧的云彩则是“环地平弧”。

  出现“环天顶弧”的卷云是由扁平的六角片状冰晶组成,光线从冰晶的上平面进入,经折射从侧面射出,表现为靠近天顶的接近半圆的彩弧。弧的大小常会随太阳高度变化而变化,太阳越高,弧半径越小;当太阳高度高于32°时,它就消失不见。所以在中纬度地区,环天顶弧主要出现在早晨和傍晚。

  “环地平弧”也出现在具有扁平六角片状冰晶的卷云上,位置接近地平线。是光线从冰晶的侧面进入,在下平面射出。环地平弧更多的出现在中午前后,且主要出现在夏季的中纬度地区,越往两极越少见。

  偶尔仰望天空,这些美丽的光学现象会让我感到惊喜,但有一些光晕带给我们则是震撼,让人感叹自然的神奇:这张相片中组团出现了10种不同的光晕,非常罕见,拍摄者JoshuaThomas显然非常好运!(据说吉尼斯世界纪录中最壮观的冰晕是由24种光晕组成。)

  除了揭示各类被观测到的大气晕族现象原理,科学家和爱好者们也推测出一些并未被实际观测到、但理论上可能存在的晕族。这张由科幻插画家罗恩米勒(RonMiller)创作的火星天气,通过对干冰晶体的合理想象绘制了火星上的晕,或许将来有一天人类真的可以在火星或者别的星球上一睹这样的奇观!

  简单的“晕”折射了人类认识自然世界的过程,愿我们秉承好奇与热爱、怀疑与理性思考、求真与去伪的科学探索精神,破旧立新,怀着敬畏之心来欣赏自然的壮观与美丽。

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