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日暈是怎么形成的?

昨天,很多上海市民目睹了一種大氣光學現(xiàn)象——日暈。只見太陽被一圈巨大的七彩光環(huán)圍住,人們紛紛用手機拍下了這個場景。上海市天文學會副理事長施韡也看到了日暈,他告訴記者:“日暈不屬于天文現(xiàn)象,而是大氣光學現(xiàn)象,因為它的形成與云和冰晶有關,屬于氣象范疇。日暈其實并不罕見,與它相比,環(huán)天頂弧、環(huán)地平弧這兩種大氣光學現(xiàn)象更稀有?!?/p>
日暈出現(xiàn)時,太陽周圍會有一圈像彩虹一樣的圓弧。“日暈和彩虹有相似之處,也有區(qū)別?!笔╉|解釋,與彩虹形成的原理相似,日暈也是光線的折射和色散現(xiàn)象。不同的是,兩者的光線方向正好相反——彩虹出現(xiàn)在天空中與太陽位置相對的另一側,而日暈在同一側且距離太陽不遠。通常光線與小水滴折射形成彩虹,遇小冰晶折射可能形成日暈。
日暈的形成一般與又高又薄的卷云、卷層云、卷積云等有關,云層中微小的冰晶就像三棱鏡,當太陽光通過冰晶時,經(jīng)過兩次折射、反射便形成了日暈。由于折射角度不同,在距離太陽22o角距的位置上形成環(huán)狀,是比較常見的日暈;在更遠一些的46o左右位置上,有時也會形成一個圓環(huán)或圓弧,稱為46o日暈,較為罕見。在全球一些地區(qū),一年至少有130天會出現(xiàn)22o日暈。
施韡進一步解釋:所謂暈,是懸浮在大氣中的冰晶把太陽光或月光折射或反射而形成的光學現(xiàn)象,通常呈環(huán)狀或弧狀,有紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫7種顏色。由太陽照射冰晶反射至我們眼睛的稱為日暈,月亮照射冰晶反射至我們眼睛的稱為月暈。
有時候,太陽光線在冰晶之間發(fā)生多次反射,在日暈弧上產(chǎn)生亮斑,看上去像多了幾個太陽,這叫“幻日”現(xiàn)象。多的時候,太陽的上下左右會出現(xiàn)4個幻日。
與日暈和幻日相比,環(huán)天頂弧、環(huán)地平弧更為少見。環(huán)天頂弧形成于和太陽同一側的天空,并且以不超過四分之一圓周的長度環(huán)繞天頂。它的最內側顏色是藍色,最外側是紅色,排列順序與彩虹相反。環(huán)天頂弧被稱為“天空的微笑”,它的形成位置相當高,所以很少被人注意到。
環(huán)地平弧也是一種很美的大氣光學現(xiàn)象,在太陽距離地平線至少58o時才會出現(xiàn)。在中緯度地區(qū),太陽僅在六月和七月初才會到達這個高度,而且僅限于中午前后數(shù)小時內。環(huán)地平弧現(xiàn)象的形成原理與環(huán)天頂弧相似,均為太陽光照射高層大氣中的冰晶折射所產(chǎn)生。不同的是,環(huán)地平弧的入射光從冰晶上面進入,所以折射出來的顏色順序與環(huán)天頂弧相反。
(來源:解放日報 記者 俞陶然)
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