河南多地出现3个太阳的幻日奇观,幻日现象是如何形成的?
幻日是大气中的一种光学现象。天空中出现的半透明薄云中,有许多六边形柱状冰晶漂浮在空中,偶尔在空中整齐地垂直排列。当太阳照在这些六角形冰柱上时,会发生非常规则的折射。当许多冰晶接近日出或日落时,冰柱发出的三条光线射进人的眼睛,中间的太阳光被中间位置的太阳直接射出,这才是真正的太阳;在两条光线旁边,阳光通过六边形水晶柱折射。这样,在人们的眼中,中间真实太阳的两边还有另外两个太阳,其实是太阳的虚像。
在卷云出现的非常寒冷的天空中,分布着大量微小的六边形冰晶。当这许多冰晶接近日出或日落时,它们会像棱镜一样折射阳光,在太阳周围形成“光环”。冰晶下沉时会整齐垂直排列,使太阳光沿水平方向左右折射22°左右。从冰柱里出来的三条光线会射到人的眼睛里,中间的太阳光会直接被中间位置的太阳射到,这才是真正的太阳;在两条光线旁边,阳光通过六边形水晶柱折射。这样,在人们的眼中,中间真实太阳的两边还有另外两个太阳,其实是太阳的虚像。
天空被厚厚的大气层包围着,大气层中还含有水蒸气和小冰晶。在一定条件下,它们可以变成非常小的柱状或片状雨滴或水蒸气,从高空缓慢下降,被太阳(月亮)光折射,从而形成神奇的太阳。其实只有中间的太阳才是真正的太阳。因为阳光是由七种颜色组成的;由于不同颜色的折射率不同(红光波长最长,折射率最小,紫光波长最短,折射率最大,这种折射率随波长变化的现象称为色散),经柱状或蒸气状雨滴或冰片折射后,偏转角也不同,从而形成红外紫色的颜色光晕,称为光晕。
“幻日”现象通常发生在早上5:30-6:00之间或早上9: 00左右,晚上也有发生。但一般中午不会出现,因为中午太阳直射,不符合折射条件。而且中午的太阳光线太强,即使有这种现象,肉眼也不可能观察到。“幻日”的出现需要满足非常严格的条件。首先,必须有卷层云,云会形成冰晶;其次,云要薄,透光率要好,这样才能反射太阳光;还有一点很重要,太阳、冰晶和观察者之间的角度要恰到好处,稍微偏一点就看不到了。所以“幻日”这种大气光学现象极其罕见。
“幻日”现象的持续时间一般不会太长,从几分钟到几十分钟不等。因为空中的云移动的比较快,云一离开,下一片云就遮住了“神奇太阳”出现的地方,所以看不见。因为幻日是正六边形冰晶折射太阳光在空中造成的,所以需要稳定的大气,适量的云,大量的水汽,冰晶的形成角度。