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圓弧(circumhorizon arc)。原圖鏈接

圓弧英語Circumhorizontal arc),是一種光學現象,屬於冰暈家族,通過太陽-或月光在板狀的折射而形成冰晶懸浮在大氣中,典型地在卷雲或卷層雲雲。從完整的角度看,弧形的外觀是大的,明亮的光譜帶(紅色是最上面的顏色),平行於地平線,位於遠低於太陽月亮的位置。

概述

與火彩虹不同

圓弧與太陽或月亮之間的距離是普通22°光暈的兩倍。通常,當形成暈圈的雲很小或不整齊時,只能看到弧的碎片。與所有光環一樣,它可能是由太陽以及(但更罕見地)由月亮引起的。[1]目前,水平水準弧的其他公認名稱是水平水準弧或下對稱46°板弧。[2]誤導性術語「 火彩虹 」有時用於描述這一現象,儘管它既不是彩虹,也不與火有任何關係。

這個名詞,顯然是在2006年創造的,. [3]可能起源於零星的捲雲中偶爾出現的弧形,稱為「火焰」。[4]

編隊

良好的光譜顏色

光暈是由太陽光通過垂直側面進入水平定向,平坦的六角形冰晶並通過近乎水平的底面離開而形成的(板厚度不會影響光暈的形成)。原則上,帕里取向的柱狀晶體也可能產生電弧,儘管這種情況很少見。光線入射面和出射面之間的90°傾斜產生了分離良好的光譜顏色。電弧具有很大的角度範圍,因此很少是完整的。當只有捲雲的碎片處於適當的天空和太陽位置時,它們可能看起來會發出光譜色的光芒。

頻率

見到水平弧的頻率取決於觀察者的位置和緯度。在美國,這是一種相對常見的光環,每年夏天在任何地方都會出現幾次。相反,由於多種原因,這在北歐是一種罕見的現象。除了在天空中正確位置上存在含冰的雲之外,光暈還要求光源(太陽或月亮)在天空中的高度很高,且高度應大於58°。這意味著在55°N以北或55°S以南的位置看不到光暈的太陽變化。在其他緯度可能會看到繞月圓弧,但由於需要近滿月才能產生足夠的光,所以這種情況很少見。

夏至前後

在夏至前後,或多或少的時間,在其他緯度上都可以看到太陽水平的弧度。可以查找不同緯度和位置的能見度插槽在這裡。例如,在英國倫敦,5月中旬至7月下旬的陽光只有140小時,而洛杉磯在3月下旬至9月下旬的670小時高於58度。

人工水平弧

可以對水玻璃實驗(至少從1920年開始已知)進行略微修改,以創建人造的水平水準弧。從幾乎完全充滿水的圓柱形玻璃的側面下方以非常陡峭的角度照明,會將光線折射到水中。玻璃應該放在桌子的邊緣。

然後在頂部水-空氣界面的第二次折射將在其後的垂直壁上投射雙曲線。當考慮旋轉平均時,總折射等於通過直立六邊形平板晶體的折射。然後將在牆上投射出彩色的人造水平環弧。相反,使用球形投影屏幕將導致與自然光環對應物更接近的類比。[5]其他人造光環可以通過類似的方法創建。

類似的光學現象

橫圓弧,尤其是在只能看到碎片的時候,有時會與雲色虹彩相混淆。這種現像還導致雲層看起來是多色的,但它是由衍射(通常是由液態水滴或冰晶引起的)而不是折射引起的。這兩種現象可以通過幾個特徵來區分。

「珍珠母」外觀

首先,圍繞太陽的圓弧始終在天空中具有相對於太陽或月亮固定的位置(即在其下方以46°角傾斜),而虹彩可能發生在不同的位置(通常直接圍繞太陽或月亮)。其次,外接圓弧中的色帶始終水平排列,紅色在頂部,而在虹彩中,色帶的順序和形狀則更加隨機,大致遵循引起它的雲的輪廓。最終,外接圓弧的顏色是純淨的,並且是光譜的(比彩虹中的要好),而雲色彩虹色的顏色則更易洗淨,成為「珍珠母」外觀。

也可能與光環家族的其他成員(例如太陽狗或繞天弧)產生混淆,但由於它們相對於太陽或月亮的位置完全不同,因此很容易消除它們。更加困難的是區分水平水準弧和後側弧,當太陽或月亮處於高海拔時,兩者幾乎完全重疊。區別在於,水平弧始終平行於地平線(儘管圖片通常由於透視失真而顯示為曲線),而後弧在其末端向上彎曲。[6]

視頻

Circumhorizontal arcs in Chile
智利上空的圓弧
A stunning circumhorizontal arc: We explain
令人驚嘆的水平圓弧:我們解釋
Mark explains the Circumhorizontal Arc
馬克解釋了水平圓弧

參考資料

  1. 圓弧
  2. 磁帶,Walter和Moilanen,Jarmo-'大氣光暈&對角度x的搜索',美國地球物理學會,2006年-pp196-7
  3. Les Cowley,繞圓弧 atoptics.co.uk]
  4. 火彩虹加州大學聖塔芭芭拉分校地理系
  5. 馬庫斯•塞爾克(Markus Selmke)和莎拉•塞爾克(Sarah Selmke)(2017)。「人為的外圓和水平圓弧」。美國物理學雜誌。美國物理學雜誌,第 85,第8期,第575-581頁。85(8):575–581
  6. Les Cowley繞圓弧大氣光學