"幻日"是如何形成的? 什么时候容易出现幻日?

时间:2016-06-11 13:35:14 来源:科普中国
  原标题:"幻日"是如何形成的? 什么时候容易出现幻日?

  天空中到底能有多少个太阳?古时候有“后裔射日”的传说,欧洲也流传着“七日图”。也许明天你一起床就会有十个太阳在天空中等着你。这可不是什么神话,这是一种“幻日”大气发光现象。
 
  1661年2月20日,波兰,斯坦斯克。
 
  话说这一天上午11点,太阳刚从东南方向升起不久。大名鼎鼎的赫维尔正在窗前喝早茶。赫维尔何许人也?他是丹麦人,天文学家,而且是位极其喜欢研究太阳黑子的天文学家,因此他也习惯于和太阳一道起床睡觉,而不像其他天文学家那样秉烛熬夜。然而此时他忽然发现,今天的阳光似乎有些诡异。凭着职业敏感,赫维尔向窗外望了一眼。这一望不要紧,窗外的天空中,升起了7个太阳。
 
  可惜在17世纪,照相术并没有出现,赫维尔只好将他所见到的7个太阳的位置和光弧的形状描绘在一张画纸上,后人称之为“赫维尔七日图”。这张让人看起来莫名其妙的画作被收到他的一本天文学著作《天边孤独的水星》中去。赫维尔并不知道这种现象的来由,只能用艺术的形式画下来,并不多作解释。这种“多日并现”,其实是一种太阳和空中薄暮卷层云配合极佳的神奇大气现象,称为“幻日”。于是“赫维尔七日图”也就成了天空“多日并现”始祖级的文献。

  后羿射九日
 
  赫维尔是17世纪的天文学家,而在中国上古传说中,就曾有过天空多日并现的记录。在“后羿射日”的传说中,上古的天空有10个太阳,把地上的万物生灵烤得要死要活,后来来了位领袖后羿,传说里他的夫人,就是偷吃仙丹飞上月球,成为古来登月第一人的嫦娥。后羿使用神力将10个太阳射落了9个,天下太平。中国上古尚无文字的时期,一个传说总是反映了人们对自然的一种认知。从气象学角度看,这很可能与17世纪赫维尔的记录类似,也是上古时期发生的一次“多日并现”的大气光学现象,那时人们忽然看到天空中出现多个“幻日”,不由得惊恐万分。

  这是怎么回事呢?有怎样的科学依据呢?
 
  在非常寒冷、出现卷云的高空,分布着大量微小的六角冰晶。当这许多的冰晶在朝阳或夕阳附近时,它们会像三棱镜一样,使太阳光发生折射,形成环绕太阳的 “日晕”。冰晶在下沉时,会整齐地竖直排列起来,从而使太阳光沿水平方向朝左右折射约22°,从冰柱出来的三路光线射到人的眼睛中,中间那路太阳光线,是由中间位置的太阳直接射来的,是真正的太阳;旁边两条光线,是太阳光经过六角形晶柱折射而来的。这样,在人们的眼中,在中间真太阳的两边就出现了另外两个太阳,它们实际上是太阳的虚像。这就是幻日。
 
  幻日不是神话,也不是一种不祥之兆,而是一种自然界的光学现象。在地球上的天空被浓厚的大气包围,其中也有水蒸汽和小冰晶。它们在一定的条件下,可变成非常小的柱状或片状的雨滴或水汽,从高空徐徐下降,因受日(月)光的照射而产生折射,就形成了幻日,实际上只有中间的太阳才是真正的太阳。因日光是由七种色光组成;由于不同色光的折射率不同(红光的波长最长,折射率最小,紫光的波长最短,折射率最大,这种折射率随波长变化的现象叫色散),被柱状或汽状的雨滴或冰片折射后,偏转的角度也不同,这样形成的内红外紫的彩色光环,叫晕。由于水滴的形状、大小不同便产生两种不同的晕,其中汽状水滴所形成的是光较强的内晕,最小偏向角约为22°;而穿过汽状水滴所形成的是,半径较大的彩色光环,这就是外晕,其最小偏向角约为46°。只有在满足最小偏向角的条件下观察,才能形成晕。
投稿:chuanbeiol@163.com
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