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        天空魔術(shù)表演

        2019-12-05 06:02:28
        關(guān)鍵詞:天頂冰晶魔術(shù)師

        如果你喜歡觀察天空,就會發(fā)現(xiàn)天空有時湛藍(lán)湛藍(lán)的,有時呈現(xiàn)迷人的紅色,有時卻是灰色的……天空如同一位魔術(shù)師,利用身邊的道具變幻出令人驚嘆的奇觀,呈現(xiàn)不同的色彩。

        現(xiàn)在,我們請出這位魔術(shù)師,為大家?guī)砩衿娴哪g(shù)表演。

        圓形彩虹

        雨后,天空魔術(shù)師手一揮,一個七彩“圈圈”——彩虹掛在空中,可漂亮了。平時,我們看到的彩虹是半圓形的,像一座拱橋,這次能夠看到彩虹的全貌,非常幸運(yùn)呢。同樣幸運(yùn)的還有澳大利亞的攝影師科林·萊昂哈特和英國人伯尼·韋爾奇。

        2014年10月的一天,科林·萊昂哈特旅行經(jīng)過科茨洛海灘時,在直升機(jī)上用鏡頭捕捉到了圓形彩虹。他說:“當(dāng)時,直升機(jī)經(jīng)過一片陣雨區(qū),穿過雨區(qū)邊緣時,太陽正在落山,位置很低,陽光打造出了這一奇特的彩虹,它就在我們正前方?!?/p>

        2016年11月的一天,圓形彩虹驚現(xiàn)英國東南部港口城市樸茨茅斯,伯尼·韋爾奇在高達(dá)100米的大三角帆塔的1號觀景臺上看到了它。

        你知道天空魔術(shù)師是怎么變出彩虹的嗎?它為什么要在雨后表演這個魔術(shù)呢?

        雨后,空氣中有許多小水滴,陽光以一個特殊的角度——約42°從正面照射水滴的時候,會穿過水滴表面發(fā)生一次折射,再在水滴背面反射一次,然后從水滴內(nèi)部穿過,最終以折射的方式離開水滴,這樣折騰一番,光線終于到達(dá)我們眼中。在兩次折射、一次反射的過程中,因為陽光中7種顏色的折射率不同,所以本來齊頭并進(jìn)混在一起的7位“選手”在穿過水滴后就分道揚(yáng)鑣,跑出了不同的路線,這才讓我們看清楚它們各自的色彩。

        正常情況下,我們看到的是紅色在最內(nèi)側(cè),紫色在最外側(cè),但是因為光線在水滴內(nèi)反射了一次,所以它們的順序被顛倒了——我們看到的彩虹顏色是紅色在外、紫色在內(nèi),而且我們需要背對太陽才能看到彩虹。

        有時候,光線在水滴中反射兩次,我們就會看到在彩虹外部還有一個彩色圓弧,那就是霓虹中的“霓”,霓的顏色與虹正好相反——外紫內(nèi)紅。當(dāng)再看到霓虹這個詞的時候,我們要記得霓和虹是兩種不同的彩色光環(huán)。

        如果你有幸在乘坐飛機(jī)時看到彩虹,視線沒有被地平線遮擋,那么有可能看到漂亮的圓形彩虹,這是彩虹的真面目。站在地面上,我們看到的彩虹基本是拱形的。

        除了雨后,彩虹是不是也可能出現(xiàn)在其他場景中?只要有充足的水霧,陽光剛好呈42°照射,彩虹就會如約而至。所以,在瀑布周圍、灑水車附近或用水霧澆花時,我們經(jīng)常能見到彩虹。

        環(huán)天頂弧

        咦,天空魔術(shù)師正在表演的魔術(shù)是倒著的彩虹嗎?

        的確,天空掛著倒著的拱形彩虹,但它和彩虹只是外觀相似而已,它名叫環(huán)天頂弧,又名布拉維弧。

        環(huán)天頂弧出現(xiàn)在與太陽同一側(cè)的空中,并且環(huán)繞天頂,環(huán)繞長度是四分之一個圓周,因此得名。它的最內(nèi)側(cè)即靠近天頂?shù)囊粋?cè)為藍(lán)色,最外側(cè)即朝向地面的一側(cè)為紅色,顏色排列方式剛好與我們熟知的拱形彩虹相反。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去,環(huán)天頂弧像一個向上彎起的嘴角。不過,由于其形成的位置較高,很少有人注意到它。

        環(huán)天頂弧和彩虹雖然外觀相似,形成原理卻不同。天空魔法師表演彩虹使用的道具是陽光和水滴,而表演環(huán)天頂弧需要用到陽光和冰晶。陽光以水平角度通過冰晶,然后發(fā)生折射。由于冰晶不像水滴那般圓潤,而是呈扁平的六角形,陽光通過時發(fā)生方向倒轉(zhuǎn),從而形成倒掛彩虹的樣子——環(huán)天頂弧。

        光柱

        2015年12月30日晚上,內(nèi)蒙古錫林浩特市的居民都沉浸在即將邁入新年的喜悅中,家家戶戶燈火通明,突然窗外出現(xiàn)一條條直沖云霄、五彩繽紛的光柱。這些光柱連接著地面和天空中的云彩,就像從天上飄下的彩帶。這如夢如幻的場景持續(xù)了近2個小時,城市仿佛變成了一座“童話小鎮(zhèn)”。

        2018年12月13日凌晨3點(diǎn),青海省海西蒙古族藏族自治州茶卡鎮(zhèn)上演極美光柱,吸引了攝影愛好者駐足拍攝。

        這些絢爛奪目的光柱是一種大氣光學(xué)現(xiàn)象,天空魔術(shù)師表演這個魔術(shù)時使用的道具依然是冰晶。

        天氣寒冷的時候,大氣上層的片狀冰晶在重力作用下緩緩飄落,形成一層層水平下落的冰晶。在飄落的過程中,它們漸漸與地面平行,就像在空中平行降下一面面由冰晶構(gòu)成的鏡子。這時,如果有從地面來的光照射到這些冰晶的底部,冰晶就會將這些光反射回去。當(dāng)光線反射到我們眼中時,我們就會看到連接天地的光柱掛在天邊。

        因為光是從地面射向天空的,所以光柱一般出現(xiàn)在太陽比較接近地平線的日出、日落時分。此時,我們會看到如聚光燈一般的光線照射天空。如果是人造光源,光的顏色會更加豐富,形成更為絢麗的光柱。

        幻日

        接下來,天空魔術(shù)師要將太陽由1個變成多個,這個魔術(shù)叫作幻日。瞧,這空中的景象很壯觀吧?

        在現(xiàn)實生活中,一些人也看到過很多太陽同時掛在天空中的景象——幻日。1661年2月的一天,太陽升起不久,丹麥天文學(xué)家赫維爾和往常一樣坐在窗邊喝茶。他瞥了一眼窗外的風(fēng)景,突然察覺到太陽有點(diǎn)不一樣,定睛觀察,頓時大驚失色,天空中竟然出現(xiàn)了7個太陽。赫維爾趕緊拿出紙筆,將自己看到的7個太陽的位置和光弧的形狀描繪在一張畫紙上。后來,他把這幅奇怪的畫收錄在著作《天邊孤獨(dú)的水星》中,后人將這幅圖稱作“赫維爾七日圖”。

        2007年11月15日下午3時許,哈爾濱天空中出現(xiàn)了兩個太陽。在真正的太陽南側(cè),還有一個暗一些的太陽在云中散發(fā)著光芒。

        2013年6月18日8時左右,西南大學(xué)育才學(xué)院的一些學(xué)生在上課途中驚訝地發(fā)現(xiàn)天空中出現(xiàn)了兩個太陽,紛紛拍照。

        2015年1月23日,呼和浩特市上空出現(xiàn)了3個太陽。

        “幻日”這個魔術(shù)是如何變的呢?天空魔術(shù)師用的道具是光和水汽,這水汽不是小水滴,而是無數(shù)凝結(jié)成六邊形的盤狀冰晶。在重力作用下,盤狀冰晶在天空中整齊排布,就像一塊透明的幕布。當(dāng)陽光射向這些冰晶的時候,它們會像三棱鏡一樣折射陽光,使光線向左右分別折射約22°,這時,我們會看到三道光從太陽的方向直射過來,同時映入眼簾的就是3個太陽,但其實只有中間那個太陽是真的,旁邊兩個都是虛像,這就是幻日。

        形成幻日的首要條件是有高層卷云,因為有云才能形成冰晶,而且云層要薄,這樣光線才能穿透。其次,太陽的照射角度要小,這樣陽光穿過冰晶時才能折射。而且,陽光、冰晶與人眼的角度都要正好,這樣折射后的光線才會被看到。幻日持續(xù)的時間不太長,短則幾分鐘,長則幾十分鐘。

        幻日不太容易見到,但是另一種現(xiàn)象卻很常見,那就是日暈。日暈總是與幻日相伴而生,有時候我們看不到幻日,但可以看到日暈。日暈的成因與幻日類似,也是陽光穿過空中的六邊形冰晶折射形成的,只是這時候的六邊形冰晶是六邊形柱狀冰晶,而非盤狀。

        雨幡洞云

        咦,天空中怎么出現(xiàn)了一個大窟窿?別擔(dān)心,這是天空魔術(shù)師表演的魔術(shù)——雨幡洞云,雨幡洞云也叫穿洞云,顧名思義,就是大片的云彩中間有一個大洞。在澳大利亞的吉普斯蘭島,人們就曾目睹這一景象。

        為什么會出現(xiàn)這種景象呢?

        云中聚集著無數(shù)小水滴,水滴在0℃時會凝結(jié)成冰。處于特殊高度的高空云層溫度雖然低于0℃,但因為沒有凝結(jié)核,一些水滴仍處于液態(tài),這種水滴被稱為“過冷水滴”。當(dāng)飛機(jī)從中飛過,這些過冷水滴冷卻凝結(jié)成一個個冰晶并下落,在下落過程中,它們隨風(fēng)飄蕩,形成像旗幡一樣的雨幡。而過冷水滴之前所在的位置就成了一個大洞,云中有洞,洞中有天,洞下有幡,正所謂“別有洞天”。如果光線合適,雨幡中的小冰晶還會折射陽光形成彩虹云,又是另一番盛景。

        綠閃

        天空魔術(shù)師為我們表演的最后一個魔術(shù)是富有傳奇色彩的綠閃。在電影《加勒比海盜3》中,大副說:“當(dāng)一個生命回歸或離去時,天邊會出現(xiàn)綠光?!边@里的綠光就是綠閃。

        很少有人見過綠閃,因為綠閃只有在遙遠(yuǎn)、低矮的地平線附近才能看到,持續(xù)時間只有幾秒鐘。曾經(jīng)有很多人認(rèn)為它不是真實存在的,還有一些人相信它的存在,但對它產(chǎn)生的原因一無所知,冒險家們則以看到它為傲。其實綠閃形成的原理并不復(fù)雜,它和三棱鏡分解白光的原理是一樣的。

        陽光到達(dá)地面需要穿過地球的大氣層,而且在大氣層中會被折射。由于不同顏色的光折射率不同,它們就會分散,這就是色散現(xiàn)象。白天,太陽距離地球較近,陽光穿過大氣層的距離比較短,色散現(xiàn)象并不明顯。但是在日落時分,陽光穿過大氣層的距離變長,色散現(xiàn)象變得明顯,這時大氣層就像一個翻過來的三棱鏡,陽光被大氣分解成了七色光。當(dāng)綠色部分進(jìn)入眼睛,我們就見到了綠閃現(xiàn)象,甚至還有更罕見的藍(lán)閃和紫閃現(xiàn)象。因為我們看到的是被分解的光,所以它持續(xù)的時間非常短,可以說是轉(zhuǎn)瞬即逝。

        看了天空魔術(shù)師這么多精彩的表演,下次天空中再上演魔術(shù)時,你是不是能很快戳穿它的小把戲呢?

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