编者按：看寒来暑往云卷云舒，思古往今来气候变迁，中科院之声与中国科学院大气物理研究所联合开设“大气悟理”，为大家介绍大气里发生的有趣故事，介绍一些与天气、气候和环境相关的知识。
2月2日上午，北京天空出现的幻日奇观引起网友们的转发热潮，但大多数网友对其形成原因却不甚了解。今天就让我们来具体看看这样酷炫绮丽的天象是如何形成的吧。幻日出现时，在太阳的附近同一水平高度上会出现一个或多个明亮的光斑，看起来如同太阳的“分身”一般。幻日在英文中称为“sundog”，这一名字的由来可追溯至希腊神话。
形成幻日现象需要天空中存在卷层云。卷层云属于高云族，云底高度在5000m以上。在这样的高度上，大气温度低，因此卷层云的云体结构全部由冰晶组成，通常呈半透明状。在卷层云的云体中漂浮着大量的六角形片状冰晶体，这样扁平的形状能够使它们水平地漂浮在空中。
具体来说，太阳光从冰晶体的某一侧面进入冰晶体，由于阳光在空气和冰晶体中的传播速度不同，其传播方向会在空气与冰晶体的交界处改变，发生第一次折射。两次折射使得射出冰晶体的太阳光与原本的光路在水平方向上偏转约22°。当大量被折射的光线聚集在一起进入到人眼后，就会让人们以为在折射出来的太阳光的背后存在着一个和太阳一样的光源，但实际上这是太阳的“虚像”。
在中纬度地区，幻日一般出现在清晨或薄暮。这是因为当太阳靠近地平线时，太阳光的水平分量最大，即能够垂直穿过冰晶体的太阳光最强，形成的幻日强度最强。随着太阳的升起，太阳光倾斜角度增大，穿过冰晶体的太阳光则会减弱。
幻日的最终呈现效果与冰晶体的大小以及状态密切相关。冰晶体下落时很少能够保持完全水平，它们在下落过程中会发生摇晃和转向，这会导致太阳光向各个方向折射。在这种情况下，光线难以聚集到一个点上，而是均匀地分散在太阳的周围，从而就形成了出现在太阳周围的、以太阳为圆心的、呈内红外紫的日晕。