一、何为幻日
原来,这种现象被称为“幻日”,也叫“假日” 。是太阳的一侧或两侧出现的大光点 , 高度与太阳齐平的现象 。
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幻日是常见天象的一种,在全国大部分地方,每年都能至少出现几十次 。最近被人记录的一次在2023年1月25日 , 辽宁省铁岭市上空就出现了同时有五个太阳的奇观 。每年,北方都有幻日现象被记录下来,可以说这种现象并不罕见 。
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在我国古代,幻日就已经被记载 。除了最早的后羿射日的故事外,我国唐代成书的《晋书·天文志》里就有“珥”一词 , 说的就是幻日 。此外 , 东汉王充在《论衡》也探讨了后羿射日的成因,并得出了其他的日不是真日的结论 。
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北欧神话里也有有关幻日的民间信仰传统,称幻日为“日狼” , 认为日狼所追逐的太阳是一名瑞典女子,而她的出现意味着饥荒和死亡 。可见,幻日被人类观察之久 。而到了现代,人类也逐渐意识到 , 幻日只是一种和彩虹一样的正常天气现象 。
那么,是什么造就了幻日,幻日又是如何出现的呢?
二、幻日原理简而言之,这是冰晶出现的晕现象 。
幻日是冰晶折射光线产生的 。大气冰晶的大部分形状是六边形,类似雪花 。雪花其实就是一个有着六个枝杈的六边形冰晶 。光通过六边形雪花,就会像筷子插进水里一样被折射 。其中最常见的光路,是光射进冰晶,再从相间的晶体面射出 。
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《天文爱好者》一书就对其有着详细的解释:如果给六边形冰晶的六个边按顺序编号为1、2、3、4、5、6 , 则上述光路可以表示为1-3,或2-4,或3-5 , 都是一样的 。
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这个光路的折射,将使光偏转,其偏转角度最小也有约22°,这是晶体固有的折射率与光路所决定的 。特定的光路在特定的晶体内,一定会偏转某个角度,对上述光路穿越大气冰晶而言,这个角度就是约22° 。
光偏转了22°,对于人眼来说,可以看到距离光源本体22°的位置,有一个该光源的虚像 。这有点像某些海市蜃楼的原理 。因此,这时那个光源所形成的虚像就是幻日了 。
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然而,不同波长的光折射程度不同 , 蓝光的折射角大于红光,所以,幻日是里红外蓝的,靠近太阳的一边能看到红色,远离太阳的一边则呈现蓝色 。就像彩虹的色散一样,几种颜色的波长从大到小排列依次是:红、橙、黄、绿、蓝、紫 。
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幻日的亮度则不仅与太阳的亮度有关,还与太阳的位置有关 。当太阳的位置比较低时,幻日是最明亮的 。并且 , 幻日只在太阳与地平线之间的角度小于40度时才可见 。
此外,冰晶体只存在于高层云里,并且比云层还要?。舨趴梢酝腹庑纬烧凵?。但同时,有了折射还不够 。当云彩在天空中的位置不对时,那么就只会出现一个幻日 。
和彩虹相比,幻日是更罕见的,但它和彩虹发生的时间一样较为短暂 。短则几分钟,最长也不超过二十分钟 。一旦天空中的云发生移动,这种折射现象也就随之消失了 。
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卷层云形成的幻日
我们最常见的幻日是22度的,但要注意,世界上并不是只有22度的幻日 , 也有44度和66度的幻日,不过都较为罕见 。44度幻日的形成条件需要光相继穿过两个冰晶,那就只能形成在太阳角度较低时 , 也就是日出和日落时,阳光几乎与冰晶平行才能形成 。
44度幻日也可称为“幻日的幻日”,属于可遇不可求的特例 。66度幻日则比44度幻日更加罕见 , 目前还没有被人拍摄过,只在1970年被记载并被学界公认了 。
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了解了幻日,那么你知道有的幻日外面的那个光圈是什么吗?
三、幻日环你看到的幻日,有的只是明显地多了几个太阳,而有的 , 外面则还有一个环状光圈,这个环状光圈就是“幻日环” , 属于最罕见的常见冰晕 。
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现实中,幻日环是最符合“白虹贯日”的天象了 。
幻日环范围巨大,在360度方向上均有分布 。也因为这个原因,它的出现需要方圆千里内的大气冰晶条件都高度相似,来构成一个巨大的大范围大气冰晶环境,换句话说就是要有能覆盖整个天空的冰晶云 。
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此外,幻日环还有一个有趣的特点,就是太阳越高,环的范围越小 , 太阳越低,环的范围越大 。简单地说,就是幻日环随太阳高度升高而缩小 。这意味着,太阳升起和落下的一瞬,太阳高度为0度,幻日环最大 , 可以环绕整个地平线一周;而当太阳高达90度时,幻日环又变为最?。惶艄饷⒏哺堑较?。
不过 , 目前世界上最高的幻日环纪录也只有85度 。这可能是因为太阳太高时,幻日环就越小越接近太阳,不方便人观测到,并且更高的太阳也更难出现 。《天文爱好者》一书里列举了如下的不同太阳高度角下,幻日环形态示意图,方便我们理解:
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到目前为止,我国天文爱好者已拍摄到多种不同高度的幻日环的形态图,促进了我国天文观测领域的进步 。
参考资料:
《天文爱好者》
《北欧神话:世界开端与尽头的想象》
《中国天文考古学》
《云彩收集者手册》
【什么是幻日】《空气为什么看不见》
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