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求真百科

日承俗称火彩红(Fire Rainbows)。原图链接

日承(英语:Circumhorizontal arc),或称“环水平弧”、“环地平弧”、“日载”,是一种光学现象,属于冰晕家族,是由太阳或月光折射在悬浮于大气中的板状冰晶,通常在卷云或卷云中形成的。从完整的角度看,弧形的外观是一个大的,明亮的光谱带(红色是最上面的颜色),平行于地平线,位于远低于太阳月亮的位置。

目录

概述

天空中自燃的彩虹

日承(环水平弧)是一种发生在大气层中罕见的自然现象,为日晕的一种。虽然俗称火彩虹(fire rainbow),但并非真正的彩虹,与也没有任何关系,由于它看起来像是在天空中自燃的彩虹而得名。

出现条件

要出现这样的自然现象,须满足发生条件:

  1. 高空中卷云层所在的高度至少要有20,000英尺(6,100公尺)以上;卷云层里的冰晶数量要足够;
  2. 最关键的因素就是太阳照射卷云层的角度正好要为 58度(也有资料说是58 ° -68 °)

低纬度较为常见

日承(环水平弧)现象在低纬度较为常见(但比日晕罕见),一般发生在太阳位于高空位置,其光线穿过高海拔带有较多冰晶的卷云层形成的情况下。带有冰晶的卷云层折射光线形成不同可视光谱的波段。纬度越高越难看到日承,而在55°N以北或者55°S以南则完全看不到。

罕见得满月环水平弧

月亮也能产生日承,但是这种现象更加罕见,因为月亮要足够亮(比如满月)才能产生可以让人看到的日承。古人常称伟人降生时天空彩云五颜六色有如火烧,即指此现象。日承弧与太阳或月亮之间的距离是普通22度光晕的两倍。通常,当形成晕圈的云很小或不整齐时,只能看到弧的碎片。 与所有光环一样,它可能是由太阳以及(但更罕见地)由月亮引起的。

目前,日承(环水平弧)的其他公认名称是水平水准圆弧或下对称46°板弧 。[1]误导性术语“ 火彩虹 ”有时用于描述这一现象,尽管它既不是彩虹 ,也不与火有任何关系。 这个名词,显然是在2006年创造的, [2]可能起源于零星的卷云中偶尔出现的弧形的“火焰”。 [3]

编队

柱状晶体也可能产生电弧

光晕是由太阳光通过垂直侧面进入水平定向,平坦的六角形冰晶并通过近乎水平的底面离开而形成的(板厚度不会影响光晕的形成)。 原则上, Parry取向的柱状晶体也可能产生电弧,尽管这种情况很少见。

卷云的碎片也会发出光谱

光线入射面和出射面之间的90°倾斜产生了分离良好的光谱颜色。 电弧具有很大的角度范围,因此很少是完整的。 当只有卷云的碎片处于适当的天空和太阳位置时,它们可能看起来会发出光谱色的光芒。

频率

在美国是相对常见的光环

见到日承(环水平弧)的频率取决于观察者的位置和纬度。在美国,这是一种相对常见的光环,每年夏天在任何地方都会出现几次。相反,由于多种原因,这在北欧是一种罕见的现象。 除了在天空中正确位置上存在含冰的云之外,光晕还要求光源(太阳或月亮)在天空中的高度很高,且高度应大于58°。

这意味著在55°N以北或55°S以南的位置看不到光晕的太阳变化。在其他纬度上可能会看到绕月圆弧,但这种情况很少见,因为它需要近满月才能产生足够的光。 在夏至前后,或多或少的时间,在其他纬度上都可以看到太阳水平的弧线。 您可以在此处查找不同纬度和位置的能见度插槽。例如,在英国伦敦,5月中旬至7月下旬的阳光仅够140小时,而洛杉矶3月下旬至9月下旬的670小时则高于58度。

人造水平弧

可以对水玻璃实验(至少从1920年开始已知)进行稍加修改,以创建人造的水平水准弧。

通过直立六边形平板晶体的折射

从几乎完全充满水的圆柱形玻璃的侧面下方以非常陡峭的角度照明,会将光线折射到水中。 玻璃应该放在桌子的边缘。然后在顶部水-空气界面的第二次折射将在其后的垂直壁上投射双曲线。 当考虑到旋转平均时,总折射等于通过直立六边形平板晶体的折射。然后将在墙上投射出彩色的人造水平弧。取而代之,使用球形投影屏将产生与自然光环对应物更接近的类比。[4]其他人造光环也可以通过类似方式创建。

类似的光学现象

始终具有围绕太阳的相对位置

横圆弧,尤其是在只能看到碎片的时候,有时会与云的虹彩相混淆。 这种现像还导致云层看起来是多色的,但是它是由衍射 (通常是由液态水滴或冰晶引起)而不是折射引起的。这两种现象可以通过几个特征来区分。首先,围绕太阳的圆弧始终在天空中具有相对于太阳或月亮固定的位置(即在其下方以46°的角度),而虹彩可能发生在不同的位置(通常直接围绕太阳或月亮)。

色带始终水平排列

其次,外接圆弧中的色带始终水平排列,红色在顶部,而在虹彩中,它们的序列和形状则更加随机,大致遵循引起它的云的轮廓。 最终,外接圆弧的颜色是纯净的,并且是光谱的(比彩虹中的要好),而云色彩虹色的颜色则更易洗净,成为“珍珠母”外观。

易与太阳狗或绕天弧混淆

也可能与光环家族的其他成员(例如太阳狗或绕天弧)产生混淆 ,但由于它们相对于太阳或月亮的位置完全不同,因此很容易消除它们。 更加困难的是区分水平水准弧和后外侧弧 ,当太阳或月亮处于高海拔时,两者几乎完全重叠。 区别在于,水平弧始终平行于地平线(尽管图片通常由于透视失真而显示为曲线),而后弧在其末端向上弯曲。

视频

Circumhorizontal arcs in Chile
智利的日承环水平弧
A stunning circumhorizontal arc: We explain
令人惊叹的水平圆弧:我们解释
Circumhorizontal Arc... or "Fire Rainbow" over the Pacific Northwest
西北太平洋周围的环水平弧...或者称“火彩虹”
"Fire Rainbows" - Circumhorizonal Arc Phenomenon Stunning and Rare
“火彩虹”-环水平弧现象令人震惊和稀有

参考资料

  1. 磁带,Walter和Moilanen,Jarmo-'大气光晕&对角度x的搜索',美国地球物理联合,2006-pp196-7
  2. Les Cowley绕圆弧atoptics.co.uk ,检索2012-05-19
  3. 火彩虹Fire Rainbows加州大学圣塔芭芭拉分校地理/新闻与事件/部门新闻,2009-08-29Fire Rainbows
  4. 马库斯·塞尔克(Markus Selmke)和莎拉·塞尔克(Sarah Selmke)(2017)。 “人为的周向和水平的弧度”。美国物理学杂志 。美国物理学杂志,第 85,第8期,第575-581页。 85 (8):575–581