奇妙的晕

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  高高的天空布满一层薄薄的羽状云彩,太阳从云彩后面露出柔和的笑脸。以太阳为中心,有时会出现一个巨大的光圈,光圈是七彩的,偶尔还会在光圈两侧各出现一个小太阳,甚至是三日、四日、五日同辉,十分神奇!这到底是什么奇妙的现象?它究竟是怎么产生的呢?月亮也有这种光圈吗?一起飞向天空去看个明白吧!
  冰晶是晕的母亲
  在离地面5000米以上的高空,有时候会出现一些稀薄的云彩,气象上称之为卷云。卷云是由于高空气温低,而且水汽很少,在那里,水汽并非先凝结水滴再结冰,而是直接凝华,因此其结晶体为六棱冰晶,相当于三棱镜。如果卷云呈层状出现,称之为卷层云。
  当卷层云挡住太阳,太阳透过卷层云的冰晶,光线射入卷层云中的冰晶后,折射或反射后就会形成日晕。太阳光经过两次折射,分散成不同方向的各色光,在太阳周围同一圈上的冰晶,都能将同一种颜色的光折射到我们的眼睛里,形成赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色(内红外紫)的晕环。
  晕的划分
  
  晕可分为“小晕”和“大晕”。“小晕”即22度晕,“大晕”即46度晕。小晕是以发光体为圆心,角半径为22度的一种内圈呈淡红色,外圈偶尔为紫色或白色的光环,光环内的天空明显较光环外的暗。而大晕则是角半径为46度的晕环,十分少见,一般比小晕暗。
  晕的奇景
  幻日是晕家族的奇景,俗称多日同辉,即在晕光圈上出现多个“太阳”,多出来的“太阳”其实是太阳的幻影。多日同辉所需要的气象条件比晕形成的条件苛刻得多。首先天空得有适量的云,云太少的话它形成不了,云太多了光就会被吸收掉,射不到地面上来。另外云中六棱体的冰晶要足够,才能产生足够的光折射。再有风也不能太大,整个大气层比较稳定,保证有规则的冰晶不会被打乱,才能形成多日同辉的折射现象。
  幻日奇景有多种,其中近幻日是奇景中比较常见的一种现象。位于22度晕左右两旁有两个近幻日,46度晕左右两旁也各有一个近幻日。另外还有远幻日,环天顶弧,环地平弧,内晕珥,日柱,反假日,则更为罕见。都是在特定条件下形成的美丽景。
  晕能预示天气吗?
  气象谚语有“日晕三更雨,月晕午时风”之说,可见晕是能预报天气的。确切地说,晕象经常是坏天气的征兆,是预报系统性天气区移动的一个指标。
  一个内含风雨雷电等激烈天气的天气系统,在自西往东移动时,总是高云在最前面,紧接着是中云、低云,然后才是风雨区。因此,当我们看到形成晕的卷层云自西往东移动,而且云层越来越低,越来越厚时,就有理由判断有天气系统正在向我们靠近,当然就可能出现风雨等天气现象了。由于晕距离风雨区尚远,对未来的天气有预示作用。
  不过,如果是残缺的晕,说明不是整层的卷层云所产生,一般是由较多的其他卷云形成的,其预示作用就会大打折扣了。
  华、虹与晕的区别
  晕、华、虹都是美丽的大气光学现象,但是它们的成因又各有不同。
  华(日华、月华)的成因与晕相类似,都是太阳透过云层而出现的光环。不同的是,华透过的云层比卷层云低(一般为高层云),云层内主要是小水滴。当阳光通过与其波长相近的小水滴时就会产生衍射现象。衍射也叫绕射,由于光的波动性,遇到极微小的障碍物的时候,会绕过它的边缘而达到障碍物的后面,而偏离了原来直线前进的方向,因此产生了内圈蓝绿色,外圈红棕色的华。日华并不明显,而月华则更加鲜艳。
  我们可以做一个简单的实验:朝玻璃窗哈气,使之形成一层水汽薄膜,再透过水汽薄膜看窗外远处的一个光源,就可以看到光源外面有一个和华一样的彩色光环。
  虹的成因与晕、华有比较大的差异。晕和华形成时太阳都是在其背后,而虹是出现在和太阳相对着的方向。从原理上讲,虹是由大气中的小水滴经日光照射,发生折射和反射作用而形成的彩色圆弧。我们在观赏瀑布时,经常可以看到小小的彩虹。虹由外圈到内圈呈赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,颜色排列与晕一样。虹也可以预示下雨,“东虹日头西虹雨”,表示西边不远已经有降雨产生,由于大多数天气系统是由西向东移动(台风除外),一会儿可能就下雨了。
  晕这种大气光学现象,不仅奇妙美丽,而且还能预示天气。我们在欣赏它绚烂多姿的身影时,也要学会去理解它的科学原理,让它为我们人类更好地服务。
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