天空惊现三个太阳
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第1886期  总第总第58期期  2020年12月14日  星期一
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天空惊现三个太阳
来源:本站原创 作者:佚名 发布日期:2020-12-14 10:34:37

世界真奇妙

  看过《三体》的朋友,一定对“三日凌空”这种三体世界特有的天象非常熟悉吧?近日,这种似乎只存在于科幻世界中的神奇景象出现在了黑龙江漠河。从图片中可以看到,在中间最明亮的太阳两侧,各有一个“小太阳”,呈现出“三日凌空”的神奇景观。太阳周围还伴随着七色光环,仿如仙境,难怪有网友开始呼唤后羿了。当然,出现这种“多日同辉”的景象并不是因为真的有多个太阳,而是一种特殊的光学现象,学名叫做幻日。
  据介绍,“幻日”是大气的一种光学现象。其具体表现形式为,在天空出现的半透明薄云里面,有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体,偶尔它们会整整齐齐地垂直排列在空中。当太阳光射在这一根根六角形冰柱上,就会发生非常规律的折射现象。
  幻日是极为罕见的景象,这是因为幻日的出现必须有特殊的气候条件。
  首先,要有云,而且云层的位置要高,云中要有大量的水汽,温度要低(零下30℃以下)才能形成冰晶;
  其次,云层要薄,透光率要好,这样太阳光才能被折射出来;
  第三,太阳与冰晶及观察者之间的角度要正好,这点很重要,也很苛刻,因为稍微偏一点都看不到。
  因此,能够看到“幻日”这种大气光学现象,并不是一件容易的事。 

幻日奇观是怎么产生的

  那么幻日这种奇特的光学现象是怎么产生的呢?其实,其原理和彩虹类似,也与光的折射有关。
  光的折射指的是当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时,传播方向会发生改变的现象。在我们看来,就是光在传播过程中发生了弯曲或偏折。
  在幻日奇观中,光源就是阳光,让阳光发生偏折的透明介质则是冰晶。
  在远离地球的大气高层,卷云里悬浮着大量冰晶,这些冰晶呈六角形,仿佛细小的钻石砂。冰晶就像棱镜一样,会使穿过的光线发生偏转。
  不过,仅有光和冰晶并不足以形成幻日,还需要风和地心引力的助力。在风和地心引力的作用下,冰晶层层相叠,整齐地排列在空中。
  阳光从六边形冰晶的一侧射入,穿过冰晶的两个面,从另一侧射出。在这个过程中,光线发生了弯折,折射出的角度大约为22度。
  阳光发生的这种非常规律的折射现象,会在其左右两侧各产生一个“小太阳”,这两个“小太阳”实际上是太阳的虚像,也就是我们说的幻日。
  常与幻日奇观相伴出现的七色彩虹又叫“环天顶弧”,它的出现也和冰晶对阳光的折射有关。
  阳光由不同频率的光组成,当穿过冰晶时,冰晶对不同频率的光折射率不同,于是就形成了彩虹特有的光谱。
  环天顶弧外形看上去像倒挂的彩虹,有“天空的微笑”之称。但它的形成靠的是冰晶,而不是雨滴。
  从冰晶上平面射入的阳光经过折射,从侧面射出,形成一道接近半圆形的七彩弧线。其色彩排列刚好与彩虹相反,内侧为蓝色,外侧则是红色。
  环天顶弧的弧形大小与太阳的高度有关,通常来讲,太阳越高,弧形的半径就越小。当太阳超过一定高度(太阳的仰角高于32度),它就消失不见了。
  除了环天顶弧,还有一种常与幻日奇观相伴出现的光环,叫做22度晕,它也是阳光穿过六边形冰晶发生偏折形成的。
  当六边形冰晶的垂直轴与阳光垂直时,光线穿过冰晶,发生折射和色散,就形成了22度晕。
  22度晕内圈呈红色,外圈呈紫色,不过外圈的紫色通常不太明显。光晕的颜色分布与冰晶大小具有明显的相关性,当冰晶较大且大小分布较均匀时,颜色较为清晰。

各地的幻日奇观

  作为一种较为罕见的大气光学现象,幻日产生的气象条件相对严格。不过,历史上还是出现不少与幻日有关的记载。
  在西塞罗的《论共和国》(公元前54~51年)中,就提到过类似幻日的现象;亚里士多德也描述过“两个模拟太阳随着太阳一同升起”的情景;还有后羿射日的传说,可能也与幻日有关。
  现在,世界各地都有关于幻日的记载,虽说罕见,但幻日奇观还是偶有发生,你遇到过这样的美景吗?
  (综合自北京晚报微信、蝌蚪五线谱)

折射现象,图片来源 keyshot

用棱镜可以直观模拟幻日现象

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