太阳彩环（别再把它们都叫做＂圆形彩虹＂啦） 你是否在天空中看到过一圈或几圈的彩色光环？它们是圆形的彩虹吗？可能是，但也可能是日晕、日华或佛光。这些美丽的大气光学奇观，你都认识吗？ 下面展示了它们的正面照片，试试看你能不能分清它们~ 【答案】 日华、日晕 佛光、彩虹 彩虹、日晕、日华和佛光，乍一看都是阳光在大气中发生色散后进入人眼而形成的彩色光环，但仔细看会发现它们在形态上就有区别，而且形成原理也是不一样的。 今天的文章将围绕这四种大气光学奇观，介绍以下问题： 如何区分虹、晕、日华和佛光？ 这些奇观分别是怎么形成的？ 它们和天气有什么关系？ 01
如何区分虹、晕、华和佛光 先来介绍长得最相似的虹和晕，它们都是光线经过折射和反射后形成的现象。 ①虹（rainbow） 虹，是太阳光经过大气中的水滴（雨滴或雾滴）的折射和反射后，形成的外红内紫的光环。 有时在虹的外侧还能看到第二道虹，光彩比第一道虹稍淡，色序是外紫内红，这就是副虹或霓。霓和虹的区别在于光线在水滴里多产生了一次内反射，所以我们最终看到霓的光弧色带就和虹正好相反。 完整的彩虹其实是一个圆环，但为什么我们看到的彩虹通常是半弧形的呢？ 这是因为地平线挡住了它的下半部分。如果想看到完整的彩虹，就要站得更高。太阳高度也会影响人看到彩虹弧度的多少，太阳高度越低，彩虹的底部越高，人能看到的彩虹也就越完整。 ②晕（halo） 日晕出现在薄如丝缕的卷层云中 日晕和彩虹其实很好区分，彩虹在太阳对面的空中，需要背对着太阳观察，而日晕分布在太阳四周，所以往往很难直视。除了有日晕，月亮周围也可以形成月晕。 晕通常出现在离地面6~8千米的卷层云上。卷层云薄而均匀，由大量冰晶构成，当光线穿过云层，被其中的冰晶折射和反射后，就会在太阳或月亮周围出现一个或一个以上、内红外紫的彩色光环，有时还会出现一些彩色或白色的光斑和光弧，这些光环、光斑和光弧统称为晕。 晕的形状，主要取决冰晶的形状、大小、排列方式以及光的入射角度。 我们最常见到的是22°晕（22°为视半径，即观测者的视线从日月到光环间的夹角是22°），它是光线经过六角柱状冰晶两次折射后色散形成的。 日华和佛光常常是一圈圈的彩色光环，它们的形成更为复杂，是光线经过衍射、散射等过程产生的。 ③华（corana） 被小道具＂粘住＂的日华，是不是有点像彩虹棒棒糖 当太阳光或月光穿过薄云（一般是高积云），受到均匀分布的水滴或冰晶的衍射和散射，会紧贴着太阳或月亮周围形成一圈圈彩环，这就是华。 因日光太亮，人们不易观察到日华，月华则比较常见。华有一个非常明亮的中央晕，几乎是白色，边缘有黄色和红色，外围是一圈圈内蓝外红的光环。 ④佛光（glory） 当人们站在云雾萦绕的山顶，背向太阳而立，山巅之上是晴空，山巅之下是云雾，就可能在云雾幕上看到一圈圈彩色光环围绕在自己的影子四周，＂光环随人动，人影在环中＂，这就是佛光，也叫宝光。 当人背对着太阳，在阳光的照射下会形成人影投射到云雾幕上，同时阳光又照射到影子附近的云雾滴上，经过散射、衍射等复杂过程，便在人影周围形成一圈圈的彩色光环。 从飞机上也常常能看到佛光 【小结】 02
四种奇观的形成原理对比 首先，四种奇观的形成条件都包括： ①空气中必须有足够的水汽，换句话说，天空中要有适量的云或雾。云雾太少，水滴或冰晶不足，光线就无法通过水滴或冰晶产生折射、反射、衍射等现象；云雾太多太厚，光透不过去也不能产生这些现象。 ②风比较小，大气层比较稳定，否则规则排布的水滴或冰晶就会被打乱，形成不了有规律的光学现象。 而它们的区别在于，虹、华和佛光都可以经水滴色散形成，差别在于水滴大小。 虹一般是经过雨滴折射和反射形成的，水滴较大，因此衍射不明显； 而华和佛光由经过更微小的水滴衍射和散射而成，呈现更复杂的多圈光环。（光的衍射指，当遇到极小的障碍物时，光波会绕过障碍物的边缘到达障碍物后。） 而晕只能通过冰晶的折射和反射形成，而冰晶往往在高空云层中存在。 03
大气光学奇观和天气的关系 大气光学现象的产生和气象条件有关，因此它们在一定程度上可以成为天气变化的一种前兆。我国民间就有一些谚语，总结了人们通过这些异象预测天气的经验。 ①＂东虹日出西虹雨＂ 这条谚语是根据虹出现的方向来推断未来天气是晴还是雨。由虹的形成原理可知，虹出现的方向就是水滴存在的方向，虹在东方，表明东边大气里有较大的水滴存在，虹在西方同理。 我国大部分地区处于西风带，天气系统一般是由西向东移动的，东边的云雨区会逐渐向东远离，所以影响不到本地，而西边的云雨区向东靠近本地，则很容易带来降雨。 ②＂日晕三更雨，月晕午时风＂ 晕的形成需要在高空中存在由冰晶组成的卷层云，而卷层云通常出现在低气压的前部，在它的后面就是造成降雨的高层云和雨层云。如果低气压的大风区经过本地，则还会有大风出现。当然，这条谚语并不一定就是指日晕预示下雨，月晕预示刮风，只是说风雨即将来临了。 冷暖气团相遇时，卷层云出现在高空 ③＂天上烧饼大变小,天气好不了＂ 所谓＂烧饼＂，指的是日华及月华。这句话的意思是，华的华环由大变小（并由明显变模糊），可以预示天气将转阴雨。因为华环大小与云里水滴、冰晶的大小成反比。如果华环直径在缩小，表明云里水滴、冰晶在逐渐增大，云层逐渐增厚，天气将转阴雨。 04
来做题吧 ＂日晕现象是太阳光通过云层时，受到冰晶的折射或反射而形成的大气光学现象，往往预示着天气的变化，民间有＂日晕三更雨＂的谚语。山东烟台市是＂日晕＂现象多发区，春夏之率最高，2020年4月16日11时，山东烟台市上空出现日晕奇观，16日20时烟台市风力开始增加，气温开始下降，22时天空中飘起了小雨。据此完成下列小题。 1.烟台日晕现象发生时未产生降水，所缺乏的降水条件是（单选） A.水汽含量不足 B.空气下沉增温 C.空气上升冷却 D.凝结核缺乏 2.导致烟台该日＂三更雨＂的天气系统最可能是（单选） A.冷锋 B.暖锋 C.气旋 D.反气旋 3.烟台在春夏之交多发生＂日晕＂现象，与下列因素关系最大的是（单选） A.地理位置 B.地形条件 C.天气状况 D.人类活动 【答案】 1.C 根据材料：＂日晕＂现象是太阳光通过云层时，受到冰晶的折射或反射而形成的大气光学现象＂，可知高空中有冰晶，即意味着有大量水汽凝结，说明空气中水汽较充足，但大气的凝结量不够，不足以降落下来，故烟台＂日晕＂现象发生时未产生降水，所缺乏的降水条件是还需要空气进一步上升冷却，导致大量水汽凝结，在重力作用下才能降落到地面。C正确，ABD错误。故选C。 2.A 根据材料，烟台16日11时出现日晕，20时风力开始增加，气温开始下降，22时开始下雨，加之高空中有冰晶，表明空气中水汽较充足，根据冷锋天气过境时的特征，判断其为冷锋天气。A正确，B错误。气旋过境时气温会上升，过境后气温才会有所下降。C错误。反气旋过境一般形成睛朗少雨的天气状况，D错误。故选A。 3.A 烟台在春夏之交多发生＂日晕＂现象，主要是因为烟台位于中纬度的沿海地区，春夏之交冷暖空气活动频繁，加上空气中水汽含量较高，极易受气旋和冷锋天气影响出现＂日晕＂现象。A正确，BCD错误。故选A。