彩虹的奇妙世界

作者: 何勃亮

来源: 博物

发布日期: 2016-06-07

本文详细介绍了彩虹的形成原理、不同类型的彩虹以及彩虹在不同环境下的表现,展现了彩虹的奇妙世界。

如果你觉得雨后看见彩虹已经够惊喜又刺激了,那你要是知道自然界中还有许许多多更奇怪的彩虹,比如单色的白虹、红虹,双重的霓虹,甚至三四道的彩虹战队,还有浑圆的彩虹圈,你是不是已然一脸懵逼却又好期待了呢?也许今天下雨之后没有彩虹,但用心就可以绘出最美的一道。阳光灿烂之时,一场“太阳雨”不期而至,这便是狐狸出嫁的日子。

狐狸们的家,就在雨后升起彩虹的尽头——这是日本导演黑泽明的《梦》中演绎的故事,太阳雨和彩虹仿佛梦境一般。然而黑泽明把我们带入梦境之时,还悄悄告诉我们一个道理,太阳雨和彩虹这两种神奇的大气现象之间,或许存在着某种联系。不过现在很多城市都愿意搞个人工彩虹桥,算是美好的愿景吧。彩虹本来并不是非常罕见的现象,然而在城市中,视线被高楼大厦阻隔,所以看见彩虹也成了值得秀晒炫的一件事情。

在夏天的傍晚,一场酣畅淋漓的雷雨过后,彩虹便有可能挂在天空中。此时如果你正在视野开阔的山颠或者草原上,便会看到彩虹如同一个拱门;有时候的彩虹并不完整,样子便同一条沟通天地之间的彩桥。对于彩虹的描述,古今人士非常默契,李白曾作诗:“安得五彩虹,驾天作长桥。”在李白看来,彩虹是驾天的长桥。而何处寻觅彩虹呢?李白或许并没多想,毕竟彩虹是如何形成的,这个事情并不简单。

首先弄明白彩虹形成机理的人,应该算到数学巨匠笛卡尔的头上。其实在笛卡尔之前,有很多思想家哲学家都提到过彩虹的成因——有光,有雨滴,就会有彩虹,但都没有提供足够信服的科学依据。只有笛卡尔狠下心来做了一堆试验,他最终发现,当光线在球形水滴中以一定角度和一定路线穿行之后,才被分作了彩虹七色。近代光学中,色彩被解释为不同波长的电磁波。

雨滴对阳光的色散效应,只会把不同波长的电磁波连续分散开,因此彩虹的颜色是连续的,并不一定要逐个分出。李白说五色彩虹也好,笛卡尔说七色彩虹也罢,都没有问题。然而“虹”并非都有“彩”字相伴,虹特指一种弯弯的形状,比如生活中常见的“虹吸现象”中的“虹”就是这个意思。天空中的虹也并非都是七彩的,比如有一种虹就是白色的,称为“白虹”。

在海面附近,或者大雾天气,或者月光下,都有可能出现白虹,它和彩虹形态类似,区别只在于没有七彩加身,通体雪白。实际上的白虹是由彩虹再加工来的:当彩虹的光线射过细小水滴的时候,发生衍射,射出的绿光角度会比较大,结果绿光会重合在红光和蓝光上面,就会形成一种宽阔的白色虹,即是白虹。另外在月夜也会出现白虹,被称为晚虹,由于人视觉在晚间弱光的情况下难以分辨颜色,所以晚虹看起来好像是全白色。

除了通体雪白的“白虹”,也有浑身赤红的“红虹”。当太阳落到地平线附近,阳光需要穿过很长一段大气才能到达地表,在这个过程中,蓝色的光被消磨殆尽,成为强弩之末,只有红色的光一往无前。如果此时红光遇到一团雨滴,就可能出现奇妙的红虹。前一阵北京的一场雨后天气大晴出现了双彩虹。彩虹出现的高低不一定,但弧度通常一样,且都出现在太阳的对面,因此观看彩虹的时候一定是背对着太阳。

彩虹的高度和太阳位置有关,太阳越高,彩虹就越低,如果太阳高过42度,那么彩虹就降到地平线以下,于是我们几乎不可能在中午看见彩虹。那么天上最多可以出现多少道彩虹?通常我们看到的只有一道彩虹,这道被称为“主虹”。如果运气好,那么可以看到第二道彩虹,被称为“副虹”,也就是人们常说的霓。在水滴中经过一次反射的光线,便形成我们常见的主虹。经过两次反射的光线,便会产生第二道彩虹(霓)。

霓的颜色排列次序和主虹恰恰相反,外侧为蓝色,内侧为红色。由于每次反射折射都会损失些能量,因此霓的光亮度亦较弱,然而古代形容人的衣服漂亮总是用“霓裳”,而不提什么“虹裳”,大概因为“霓”除却色彩艳丽,还有珍贵稀少这一层意思。在中午,彩虹落到地平线以下,人在地面看不到。但如果你飞到高空,会看见一个圆形的巨大彩虹飘在空中。倘若在在湖边看霓虹,就有可能看到交错的三道甚至四道彩虹。

湖面如同一面镜子,阳光被湖水反射回空中,再次形成彩虹,因此这两道也被称为反射虹。此外,当阳光在雨滴中穿行多次,便可形成更多的副虹,也就是霓的副虹,不过这些虹很红很暗,肉眼难辨,倒是猫狗这些对红外敏感的动物,或许能欣赏到更多的彩虹。不过单身狗应该没有这个本领。

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