彩虹和冰晕,如何才能看到
抬头仰望天空,类似拥有彩色光环(或光盘)景象的大气光学现象有不少,其中人们最为熟悉的是彩虹、冰晕等,这些美丽奇观的背后是满满的科学道理。
彩虹是夏季雨后时常能邂逅的风景。彩虹的形成原理并不复杂,只需要太阳光直射到云下,细小雨滴便会出现。在我国大部分地区,云的走向总体上自西向东,夏季傍晚的雷雨属于对流降水,通常降雨的云体积不大,雨下一阵就会放晴。当云体向东移动时,太阳光就有机会从西边的云层边际射过来,此时便出现太阳雨。随着云继续东移,我们会看到太阳光照射到东边云下的雨幕,这时就有很大的概率形成彩虹。
我们通常看到的彩虹只有一道,这道虹被称作“主虹”。如果运气好的话,可以在主虹的外侧看到第二道彩虹,它被称作“副虹”,也就是人们所说的“霓”,其色彩要比虹黯淡许多。如果再仔细观察,还会发现霓的色序正好和虹相反:从外至内,虹是从红到蓝紫,霓是从蓝紫到红。
若彩虹出现在一片平静的大水面上,有可能看到交错的三道甚至四道彩虹。阳光经由水面反射后,再照到大气中的水滴上,形成额外的两条彩虹,称为“反射虹”和“反射霓”。
冰晕又是如何形成的?大气中常常充满了冰晶,尤其在高云(卷云、卷层云、卷积云等)中,因温度低,云体常由冰晶所形成,冰晕便是大气中冰晶对光线折射或反射所产生的大气光学现象,是日晕、月晕和其他光源产生的晕象的总称。
冰晕是一类“像彩虹而非彩虹”的天象,它与彩虹两者形成的介质不同,所以并不是同一类大气现象。冰晕远比彩虹更为奇特、珍稀。彩虹是由水滴形成的,如果你不是在雨中、雨后不久或潮湿地区,那么你所见到的天象大概率不是彩虹,尤其是“冬日的彩虹”“飞机上见到彩虹”“太阳周围一圈彩虹”等,十有八九并非彩虹。
在冰晶对光线的折射和反射中,起主导作用的是折射。因为折射,所以光线被折弯某些角度,在距离光源同样的角度处产生了晕象;同样因为折射,光线被分散成了七色光,使得很多种冰晕具有如同彩虹一样的颜色。
一个地方,如果大气中含的冰晶多,就更容易出现冰晕。而大气中冰晶的多寡,很大程度上与温度有关。所以,北方冬季的雪原、飞机穿梭的高空、离天最近的陆地高原,是结缘冰晕的三大区域。但北方冰晕的多发仅限于冬季,飞机上所见冰晕受制于机窗狭小的视野,人们常无法拍摄尽兴,但在青藏高原上,观赏冰晕既超脱了季节的束缚,又不受视野的局限。(来源:中国国家地理)