活久見,天空驚現三個太陽!

2020-11-25 澎湃新聞

後裔，快來射日!

讀過《三體》的朋友，一定對「三日凌空」這種三體世界特有的天象非常熟悉吧？近日，這種似乎只存在於科幻世界中的神奇景象出現在了黑龍江漠河，一起欣賞下吧。

漠河天空出現幻日奇觀，視頻來源微博

從視頻中可以看到，在中間最明亮的太陽兩側，各有一個「小太陽」，呈現出「三日凌空」的神奇景觀。

太陽周圍還伴隨著七色光環，仿如仙境，難怪有網友開始呼喚后羿了。

圖片來源微博

幻日奇觀是怎麼產生的？

當然，出現這種「多日同輝」的景象並不是因為真的有多個太陽，而是一種特殊的光學現象，學名叫做幻日（parhelion）。

幻日景觀，圖片來源 pixabay

那麼幻日這種奇特的光學現象是怎麼產生的呢？其實，其原理和彩虹類似，也與光的折射有關。

光的折射指的是當光從一種透明介質斜射入另一種透明介質時，傳播方向會發生改變的現象。在我們看來，就是光在傳播過程中發生了彎曲或偏折。

折射現象，圖片來源 keyshot

在幻日奇觀中，光源就是陽光，讓陽光發生偏折的透明介質則是冰晶。

在遠離地球的大氣高層，捲雲裡懸浮著大量冰晶，這些冰晶呈六角形，仿佛細小的鑽石砂（diamond dust）。冰晶就像稜鏡一樣，會使穿過的光線發生偏轉。

捲雲中的冰晶結構示意圖，圖片來源見水印

不過，僅有光和冰晶並不足以形成幻日，還需要風和地心引力的助力。在風和地心引力的作用下，冰晶層層相疊，整齊地排列在空中。

陽光從六邊形冰晶的一側射入，穿過冰晶的兩個面，從另一側射出。在這個過程中，光線發生了彎折，折射出的角度大約為22度。

陽光穿過冰晶示意圖，圖片來源見水印

陽光發生的這種非常規律的折射現象，會在其左右兩側各產生一個「小太陽」，這兩個「小太陽」實際上是太陽的虛像，也就是我們說的幻日。

用稜鏡可以直觀地模擬幻日現象，圖片來源 PHYSICS TEACHER

伴隨幻日出現的絢麗光環

常與幻日奇觀相伴出現的七色彩虹又叫「環天頂弧」（circumzenithal arc），它的出現也和冰晶對陽光的折射有關。

陽光由不同頻率的光組成，當穿過冰晶時，冰晶對不同頻率的光折射率不同，於是就形成了彩虹特有的光譜。

圖片來源見水印

環天頂弧外形看上去像倒掛的彩虹，有「天空的微笑」之稱。但它的形成靠的是冰晶，而不是雨滴。

環天頂弧，圖片來源見水印

從冰晶上平面射入的陽光經過折射，從側面射出，形成一道接近半圓形的七彩弧線。其色彩排列剛好與彩虹相反，內側為藍色，外側則是紅色。

環天頂弧的弧形大小與太陽的高度有關，通常來講，太陽越高，弧形的半徑就越小。當太陽超過一定高度（太陽的仰角高於32°），它就消失不見了。

除了環天頂弧，還有一種常與幻日奇觀相伴出現的光環，叫做22°暈（22° halo），它也是陽光穿過六邊形冰晶發生偏折形成的。

當六邊形冰晶的垂直軸與陽光垂直時，光線穿過冰晶，發生折射和色散，就形成了22°暈。

22°暈形成示意圖，圖片來源見水印

22°暈內圈呈紅色，外圈呈紫色，不過外圈的紫色通常不太明顯。光暈的顏色分布與冰晶大小具有明顯的相關性，當冰晶較大且大小分布較均勻時，顏色較為清晰。

各地的幻日奇觀

作為一種較為罕見的大氣光學現象，幻日產生的氣象條件相對嚴格。不過，歷史上還是出現不少與幻日有關的記載。

在西塞羅的《論共和國》（公元前54-51年）中，就提到過類似幻日的現象；亞里斯多德也描述過「兩個模擬太陽（mock suns）隨著太陽一同升起」的情景；還有后羿射日的傳說，可能也與幻日有關。

現在，世界各地都有關於幻日的記載，雖說罕見，但幻日奇觀還是偶有發生，你遇到過這樣的美景嗎？

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