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别被名字误导!火彩虹的形成与火焰无关,全靠大气中冰晶的排列

你说得完全正确!“火彩虹”这个名称确实极具误导性,因为它既与“火”无关,也不是真正的“彩虹”。它是一种非常特殊且壮观的大气光学现象,其形成的关键完全在于高层大气中特定形状和排列的冰晶

让我们来详细解释一下它的形成原理和特点:

核心要素:冰晶

  • 这种现象发生在卷云卷层云中,这些云位于地球表面以上约6-10公里的高空,温度非常低(通常低于零下20-30摄氏度),由无数微小的冰晶组成。
  • 形成“火彩虹”所需的冰晶必须是六边形、扁平状的平板冰晶

关键条件:冰晶的排列

  • 这些扁平的六边形冰晶必须水平地漂浮在大气中,就像无数片微小的“冰盘”悬浮在空中。
  • 当空气非常稳定时,这种近乎水平的排列更容易实现。

光学原理:光的折射

  • 太阳光(必须是自然光)以特定角度照射到这些水平排列的冰晶上时,光线会进入冰晶。
  • 光线在冰晶内部发生折射(光线穿过不同介质时发生的弯曲)。
  • 最关键的是,光线最终会从冰晶的近乎垂直的侧面射出,而不是像彩虹那样从水滴的背面反射回来。

形成“火彩虹”的特定角度:

  • 太阳必须处于相对较高的位置,通常要求太阳高度角(太阳与地平线的夹角)大于58°(接近或高于正午太阳在夏季中纬度地区的最高点)。
  • 观察者需要位于卷云的下方,并且云层中必须含有大量水平排列的平板冰晶。
  • 当太阳光以大约58°到90° 的角度(相对于地平线)射入水平冰晶的顶部面,然后从垂直的侧面面射出时,就会发生关键的折射。

色彩的产生:

  • 与彩虹类似,阳光是由不同波长的光(颜色)组成的。
  • 当光线在冰晶内部发生折射时,不同波长的光弯曲的程度不同(色散现象)。
  • 在“火彩虹”的形成过程中,这种色散效应使得不同颜色的光以略微不同的角度从冰晶侧面射出。
  • 对于地面上的观察者来说,只有特定颜色的光会以合适的角度进入眼睛。无数冰晶同时作用,就形成了一片巨大、明亮、呈现火焰般色彩(红、橙、黄、绿为主,蓝、紫较少或不明显)的弧带。

总结关键点:

  • 与火无关: 名称中的“火”仅仅形容其色彩像火焰一样鲜艳夺目,并非由火焰产生。
  • 不是彩虹: 彩虹是由水滴内部的反射和折射形成的圆形光弧,而“火彩虹”是由冰晶的折射形成的巨大水平彩色光弧。
  • 冰晶是核心: 必须存在大量水平排列的、扁平六边形板状冰晶
  • 太阳高度角要求高: 太阳必须升得很高(>58°),这通常发生在春末、夏季和初秋的正午前后几小时。
  • 位置: 发生在卷云或卷层云中。
  • 光学机制: 主要是光的折射(和色散),发生在冰晶内部。

更准确的名称:

为了避免误导,科学上更倾向于使用它的正式名称:

  • 环地平弧
  • 日承

所以,下次当你看到天空中那片绚丽的“火焰”时,请记住,这其实是无数微小冰晶在精确排列后,共同演绎的一场关于阳光折射的盛大魔术,是大自然用最冷的冰晶描绘出的最热烈色彩! 🌈❄️☀️