幻日的形成原理
关键物质:高空卷云层的六边形冰晶
当大气温度极低(通常低于-20℃)时,高空卷云(Cirrus Clouds)中会形成大量微小的六角板状冰晶,它们像小镜子般悬浮在空中。
冰晶的精准排列
这些冰晶在重力作用下缓缓下落,并自动调整姿态——六角形的平面保持水平(类似羽毛飘落)。此时,阳光从冰晶的侧面射入,从另一侧面射出(相当于穿过一个"棱镜")。
光线折射与色散
当太阳光以22°角穿过冰晶时,会发生折射(光线偏折),同时因不同颜色光的折射率不同,产生色散(类似彩虹的分光效果)。最终在太阳左右两侧22°角的位置,形成两个对称的明亮光斑——这就是幻日。
幻日的典型特征
- 位置:位于真实太阳的左右两侧,与太阳同高度(地平线以上角度相同),通常相距约22°。
- 颜色:内侧(靠近太阳一侧)呈红色,外侧渐变为橙色、黄色(色散导致红光偏折角度最小)。
- 亮度:幻日亮度通常接近满月,有时甚至接近太阳本身(取决于冰晶密度)。
- 持续时间:从几分钟到数小时不等,随云层移动而变化。
为何幻日近期频繁出现?
近期多地观测到幻日(如中国北方、北欧、北美等),可能与以下因素有关:
强冷空气活动:冬季寒潮带来低温,高空易形成冰晶卷云。
空气洁净度:冷空气常伴随晴朗天气,大气透明度高,光线折射更明显。
社交媒体传播:手机摄影普及使更多人能记录并分享此类瞬间奇观。
幻日与其他光学现象的区别
现象
形成位置
形状
关键特征
幻日
太阳左右22°
光点或短光弧
对称彩色光斑,常成对出现
日晕
太阳周围22°或46°
完整或部分光环
白色或淡彩色环,范围更大
环天顶弧
太阳正上方
倒挂彩虹
色彩鲜艳,形如“天空的微笑”
日柱
太阳正下方
垂直光柱
日出日落时,冰晶反射形成
🔍 注:幻日常与日晕(22°晕)相伴出现,形成“三日同辉”的壮观景象(真实太阳+左右幻日)。
有趣的事实
- 历史记载:古希腊哲学家亚里士多德在《气象学》中描述过幻日,古人也常将其视为吉兆或凶兆(如《史记》载“三日并出”)。
- 极端案例:2013年内蒙古出现过“五日同辉”(幻日+日晕附属光斑),引发全网惊叹。
- 其他星球:土星、木星等大气含冰晶的行星也可能出现类似现象。
如何观测幻日?
时机:寒冷清晨/黄昏,天空有薄纱状卷云时。
防护:
务必用墨镜或减光设备,避免直视太阳!
拍摄建议:用手机广角模式或相机小光圈(f/8~f/16),可捕捉到完整光晕系统。
下次若遇见幻日,不妨静静欣赏这份来自大气物理的浪漫——它提醒我们,自然的光影魔术,远比神话更精巧。 🌞✨