天上彩虹知多少,细数各种各样的“晕”。这可不是“头晕”的“晕”,而是天空中的现象,英文叫“Halo”。太阳旁边出现彩色的光晕,最常见的半径为22°,又称“22°晕”。图片来源:Lithuania。22°晕算是比较常见的现象了,傍晚或清晨的时候,有时还能看到的“幻日”。太阳左右两边都有幻日的时候,称作“三日同辉”。图片来源:Sebastien Saarloos。
除了圆圆的22°晕,还有椭圆的晕,下图中22°晕外侧还套了一个明亮的椭圆,这个叫做“外接晕”。椭圆的程度跟太阳的高度有关。图片来源:Essan。像不像巨大的眼睛?图片来源:Göran Strand。有时天上还会出现一小段明亮的圆弧,这叫“环天顶弧”,又叫“微笑彩虹”。还有更壮观的环地平弧,出现在太阳的下方,是一条超大的彩带。图片来源:sackmann。
环地平弧的大小跟某种的云的范围有关,如果云的范围越大,环地平弧也就越大。环地平弧可以非常大、非常鲜艳,又称为“火彩虹”。你可能在网上看到过澳大利亚出现的巨大云洞,其中的彩虹,就是环地平弧。图片来源:David Barton。环地平弧算是比较大的,还有比它更大的吗?当然有!那就是幻日环。下面这张照片里有:22°晕,外接晕,两个幻日,和幻日环(最大的环)。像不像巨大的钻戒?
图片来源:Koby Harati。幻日环的高度总是和太阳保持一致,所以太阳高度很低的时候,幻日环可以成为环绕整个天空的超级大圆环。下面这两张是在南极拍到的,各种各样的环非常丰富。图片来源:Marko Riikonen。另一边是这样的,图中的幻日环上隐约可以看到两个亮斑,那是“120°幻日”。一家三口在幻日环下玩耍,注意那个亮斑就是120°幻日,与“三日同辉”的幻日不同。亮斑为120°幻日。
图片来源:John Baez。你可能会问了,这些现象是怎么形成的呢?是因为雾霾?还是因为老天爷不高兴?都不是!!答案是光的折射和反射。图片来源:Walter Tape。阳光穿过某些云层中的特定冰晶,发生反射和折射,就有可能形成光带。这些冰晶可能是片状的、柱状的和锥状的。
举个栗子:在下图所示的冰晶中,如果光线沿1→3穿过冰晶(3~8等价),然后进入观察者的眼睛,那么观察者就能看到环天顶弧;3→5能看到左幻日;3→7能看到右幻日。除了22°晕还有不同半径的晕,在这张模拟的图中,有9°, 18°, 20°, 23°, 24°和35°晕。你可能会问,太阳公公能产生这些绚丽的弧,月亮姐姐也可以吗?当然可以!只是月亮姐姐亮度不如太阳公公,形成的光带远不如太阳的鲜艳明亮。
下面这张月晕,不仅有22°晕,还能清晰地看到9°晕。图片来源:Harald Edens。这张拍摄于格陵兰岛。图片来源:Ed Stockard。让我们再欣赏更多照片吧!其中也有我们没有提到的环。很多环同时出现在一起可能极其罕见。看看这些照片,天空中充满艳丽夺目的彩带,如天神下凡一般,如果有幸目睹这样的奇观,一定是终生难忘的记忆吧!平常注意观察天空,或许你也能看到这些奇观!