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活久见,天空惊现三个太阳!

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  读过《三体》的朋友,一定对“三日凌空”这种三体世界特有的天象非常熟悉吧?近日,这种似乎只存在于科幻世界中的神奇景象出现在了黑龙江漠河,一起欣赏下吧。

  

  漠河天空出现幻日奇观,视频来源微博

  从视频中可以看到,在中间最明亮的太阳两侧,各有一个“小太阳”,呈现出“三日凌空”的神奇景观。

  太阳周围还伴随着七色光环,仿如仙境,难怪有网友开始呼唤后羿了。

  

  图片来源微博

  幻日奇观是怎么产生的?

  当然,出现这种“多日同辉”的景象并不是因为真的有多个太阳,而是一种特殊的光学现象,学名叫做幻日(parhelion)。

  

  幻日景观,图片来源见水印

  那么幻日这种奇特的光学现象是怎么产生的呢?其实,其原理和彩虹类似,也与光的折射有关。

  光的折射指的是当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时,传播方向会发生改变的现象。在我们看来,就是光在传播过程中发生了弯曲或偏折。

  

  折射现象,图片来源 keyshot

  在幻日奇观中,光源就是阳光,让阳光发生偏折的透明介质则是冰晶

  在远离地球的大气高层,卷云里悬浮着大量冰晶,这些冰晶呈六角形,仿佛细小的钻石砂(diamond dust)。冰晶就像棱镜一样,会使穿过的光线发生偏转。

  

  卷云中的冰晶结构示意图,图片来源见水印

  不过,仅有光和冰晶并不足以形成幻日,还需要风和地心引力的助力。在风和地心引力的作用下,冰晶层层相叠,整齐地排列在空中。

  阳光从六边形冰晶的一侧射入,穿过冰晶的两个面,从另一侧射出。在这个过程中,光线发生了弯折,折射出的角度大约为22度。

  

  阳光穿过冰晶示意图,图片来源见水印

  阳光发生的这种非常规律的折射现象,会在其左右两侧各产生一个“小太阳”,这两个“小太阳”实际上是太阳的虚像,也就是我们说的幻日。

  
用棱镜可以直观地模拟幻日现象,图片来源 PHYSICS TEACHER

  伴随幻日出现的绚丽光环

  常与幻日奇观相伴出现的七色彩虹又叫“环天顶弧”(circumzenithal arc),它的出现也和冰晶对阳光的折射有关。

  阳光由不同频率的光组成,当穿过冰晶时,冰晶对不同频率的光折射率不同,于是就形成了彩虹特有的光谱。

  

  图片来源见水印

  环天顶弧外形看上去像倒挂的彩虹,有“天空的微笑”之称。但它的形成靠的是冰晶,而不是雨滴。

  

  环天顶弧,图片来源见水印

  从冰晶上平面射入的阳光经过折射,从侧面射出,形成一道接近半圆形的七彩弧线。其色彩排列刚好与彩虹相反,内侧为蓝色,外侧则是红色。

  环天顶弧的弧形大小与太阳的高度有关,通常来讲,太阳越高,弧形的半径就越小。当太阳超过一定高度(太阳的仰角高于32°),它就消失不见了。

  除了环天顶弧,还有一种常与幻日奇观相伴出现的光环,叫做22°晕(22° halo),它也是阳光穿过六边形冰晶发生偏折形成的。

  当六边形冰晶的垂直轴与阳光垂直时,光线穿过冰晶,发生折射和色散,就形成了22°晕。

  

  22°晕形成示意图,图片来源见水印

  22°晕内圈呈红色,外圈呈紫色,不过外圈的紫色通常不太明显。光晕的颜色分布与冰晶大小具有明显的相关性,当冰晶较大且大小分布较均匀时,颜色较为清晰。

  

  22°晕,图片来源见水印

  各地的幻日奇观

  作为一种较为罕见的大气光学现象,幻日产生的气象条件相对严格。不过,历史上还是出现不少与幻日有关的记载。

  在西塞罗的《论共和国》(公元前54-51年)中,就提到过类似幻日的现象;亚里士多德也描述过“两个模拟太阳(mock suns)随着太阳一同升起”的情景;还有后羿射日的传说,可能也与幻日有关。

  现在,世界各地都有关于幻日的记载,让我们一起来欣赏这些神奇的景观吧。

  

  哈尔滨幻日景观,图片来源见水印

  

  瑞典幻日景观,图片来源见水印

  

  太仓幻日景观,图片来源见水印

  

  上海幻日景观,图片来源见水印

  

  赤峰幻日景观(可以看到环天顶弧),图片来源见水印

  

  俄罗斯的怪异幻日,图片来源见水印

  虽说罕见,但幻日奇观还是偶有发生,你遇到过这样的美景吗?快来聊聊你见到的“多日同辉”吧。

  蝌蚪五线谱原创文章/转载注明来源

  责编/Sirens

  

  

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