天空魔术表演

　　如果你喜欢观察天空，就会发现天空有时湛蓝湛蓝的，有时呈现迷人的红色，有时却是灰色的……天空如同一位魔术师，利用身边的道具变幻出令人惊叹的奇观，呈现不同的色彩。

　　现在，我们请出这位魔术师，为大家带来神奇的魔术表演。

　　圆形彩虹

　　雨后，天空魔术师手一挥，一个七彩“圈圈”——彩虹挂在空中，可漂亮了。平时，我们看到的彩虹是半圆形的，像一座拱桥，这次能够看到彩虹的全貌，非常幸运呢。同样幸运的还有澳大利亚的摄影师科林·莱昂哈特和英国人伯尼·韦尔奇。

　　2014年10月的一天，科林·莱昂哈特旅行经过科茨洛海滩时，在直升机上用镜头捕捉到了圆形彩虹。他说：“当时，直升机经过一片阵雨区，穿过雨区边缘时，太阳正在落山，位置很低，阳光打造出了这一奇特的彩虹，它就在我们正前方。”

　　2016年11月的一天，圆形彩虹惊现英国东南部港口城市朴茨茅斯，伯尼·韦尔奇在高达100米的大三角帆塔的1号观景台上看到了它。

　　你知道天空魔术师是怎么变出彩虹的吗？它为什么要在雨后表演这个魔术呢？

　　雨后，空气中有许多小水滴，阳光以一个特殊的角度——约42°从正面照射水滴的时候，会穿过水滴表面发生一次折射，再在水滴背面反射一次，然后从水滴内部穿过，最终以折射的方式离开水滴，这样折腾一番，光线终于到达我们眼中。在两次折射、一次反射的过程中，因为阳光中7种颜色的折射率不同，所以本来齐头并进混在一起的7位“选手”在穿过水滴后就分道扬镳，跑出了不同的路线，这才让我们看清楚它们各自的色彩。

　　正常情况下，我们看到的是红色在最内侧，紫色在最外侧，但是因为光线在水滴内反射了一次，所以它们的顺序被颠倒了——我们看到的彩虹颜色是红色在外、紫色在内，而且我们需要背对太阳才能看到彩虹。

　　有时候，光线在水滴中反射两次，我们就会看到在彩虹外部还有一个彩色圆弧，那就是霓虹中的“霓”，霓的颜色与虹正好相反——外紫内红。当再看到霓虹这个词的时候，我们要记得霓和虹是两种不同的彩色光环。

　　如果你有幸在乘坐飞机时看到彩虹，视线没有被地平线遮挡，那么有可能看到漂亮的圆形彩虹，这是彩虹的真面目。站在地面上，我们看到的彩虹基本是拱形的。

　　除了雨后，彩虹是不是也可能出现在其他场景中？只要有充足的水雾，阳光刚好呈42°照射，彩虹就会如约而至。所以，在瀑布周围、洒水车附近或用水雾浇花时，我们经常能见到彩虹。

　　环天顶弧

　　咦，天空魔术师正在表演的魔术是倒着的彩虹吗？

　　的确，天空挂着倒着的拱形彩虹，但它和彩虹只是外观相似而已，它名叫环天顶弧，又名布拉维弧。

　　环天顶弧出现在与太阳同一侧的空中，并且环绕天顶，环绕长度是四分之一个圆周，因此得名。它的最内侧即靠近天顶的一侧为蓝色，最外侧即朝向地面的一侧为红色，颜色排列方式刚好与我们熟知的拱形彩虹相反。远远望去，环天顶弧像一个向上弯起的嘴角。不过，由于其形成的位置较高，很少有人注意到它。

　　环天顶弧和彩虹虽然外观相似，形成原理却不同。天空魔法师表演彩虹使用的道具是阳光和水滴，而表演环天顶弧需要用到阳光和冰晶。阳光以水平角度通过冰晶，然后发生折射。由于冰晶不像水滴那般圆润，而是呈扁平的六角形，阳光通过时发生方向倒转，从而形成倒挂彩虹的样子——环天顶弧。

　　光柱

　　2015年12月30日晚上，内蒙古锡林浩特市的居民都沉浸在即将迈入新年的喜悦中，家家户户灯火通明，突然窗外出现一条条直冲云霄、五彩缤纷的光柱。这些光柱连接着地面和天空中的云彩，就像从天上飘下的彩带。这如梦如幻的场景持续了近2个小时，城市仿佛变成了一座“童话小镇”。

　　2018年12月13日凌晨3点，青海省海西蒙古族藏族自治州茶卡镇上演极美光柱，吸引了摄影爱好者驻足拍摄。

　　这些绚烂夺目的光柱是一种大气光学现象，天空魔术师表演这个魔术时使用的道具依然是冰晶。

　　天气寒冷的时候，大气上层的片状冰晶在重力作用下缓缓飘落，形成一层层水平下落的冰晶。在飘落的过程中，它们渐渐与地面平行，就像在空中平行降下一面面由冰晶构成的镜子。这时，如果有从地面来的光照射到这些冰晶的底部，冰晶就会将这些光反射回去。当光线反射到我们眼中时，我们就会看到连接天地的光柱挂在天边。

　　因为光是从地面射向天空的，所以光柱一般出现在太阳比较接近地平线的日出、日落时分。此时，我们会看到如聚光灯一般的光线照射天空。如果是人造光源，光的颜色会更加丰富，形成更为绚丽的光柱。

　　幻日

　　接下来，天空魔术师要将太阳由1个变成多个，这个魔术叫作幻日。瞧，这空中的景象很壮观吧？

　　在现实生活中，一些人也看到过很多太阳同时挂在天空中的景象——幻日。1661年2月的一天，太阳升起不久，丹麦天文学家赫维尔和往常一样坐在窗边喝茶。他瞥了一眼窗外的风景，突然察觉到太阳有点不一样，定睛观察，顿时大惊失色，天空中竟然出现了7个太阳。赫维尔赶紧拿出纸笔，将自己看到的7个太阳的位置和光弧的形状描绘在一张画纸上。后来，他把这幅奇怪的画收录在著作《天边孤独的水星》中，后人将这幅图称作“赫维尔七日图”。

　　2007年11月15日下午3时许，哈尔滨天空中出现了两个太阳。在真正的太阳南侧，还有一个暗一些的太阳在云中散发着光芒。

　　2013年6月18日8时左右，西南大学育才学院的一些学生在上课途中惊讶地发现天空中出现了两个太阳，纷纷拍照。

　　2015年1月23日，呼和浩特市上空出现了3个太阳。

　　“幻日”这个魔术是如何变的呢？天空魔术师用的道具是光和水汽，这水汽不是小水滴，而是无数凝结成六边形的盘状冰晶。在重力作用下，盘状冰晶在天空中整齐排布，就像一块透明的幕布。当阳光射向这些冰晶的时候，它们会像三棱镜一样折射阳光，使光线向左右分别折射约22°，这时，我们会看到三道光从太阳的方向直射过来，同时映入眼帘的就是3个太阳，但其实只有中间那个太阳是真的，旁邊两个都是虚像，这就是幻日。

　　形成幻日的首要条件是有高层卷云，因为有云才能形成冰晶，而且云层要薄，这样光线才能穿透。其次，太阳的照射角度要小，这样阳光穿过冰晶时才能折射。而且，阳光、冰晶与人眼的角度都要正好，这样折射后的光线才会被看到。幻日持续的时间不太长，短则几分钟，长则几十分钟。

　　幻日不太容易见到，但是另一种现象却很常见，那就是日晕。日晕总是与幻日相伴而生，有时候我们看不到幻日，但可以看到日晕。日晕的成因与幻日类似，也是阳光穿过空中的六边形冰晶折射形成的，只是这时候的六边形冰晶是六边形柱状冰晶，而非盘状。

　　雨幡洞云

　　咦，天空中怎么出现了一个大窟窿？别担心，这是天空魔术师表演的魔术——雨幡洞云，雨幡洞云也叫穿洞云，顾名思义，就是大片的云彩中间有一个大洞。在澳大利亚的吉普斯兰岛，人们就曾目睹这一景象。

　　为什么会出现这种景象呢？

　　云中聚集著无数小水滴，水滴在0℃时会凝结成冰。处于特殊高度的高空云层温度虽然低于0℃，但因为没有凝结核，一些水滴仍处于液态，这种水滴被称为“过冷水滴”。当飞机从中飞过，这些过冷水滴冷却凝结成一个个冰晶并下落，在下落过程中，它们随风飘荡，形成像旗幡一样的雨幡。而过冷水滴之前所在的位置就成了一个大洞，云中有洞，洞中有天，洞下有幡，正所谓“别有洞天”。如果光线合适，雨幡中的小冰晶还会折射阳光形成彩虹云，又是另一番盛景。

　　绿闪

　　天空魔术师为我们表演的最后一个魔术是富有传奇色彩的绿闪。在电影《加勒比海盗3》中，大副说：“当一个生命回归或离去时，天边会出现绿光。”这里的绿光就是绿闪。

　　很少有人见过绿闪，因为绿闪只有在遥远、低矮的地平线附近才能看到，持续时间只有几秒钟。曾经有很多人认为它不是真实存在的，还有一些人相信它的存在，但对它产生的原因一无所知，冒险家们则以看到它为傲。其实绿闪形成的原理并不复杂，它和三棱镜分解白光的原理是一样的。

　　阳光到达地面需要穿过地球的大气层，而且在大气层中会被折射。由于不同颜色的光折射率不同，它们就会分散，这就是色散现象。白天，太阳距离地球较近，阳光穿过大气层的距离比较短，色散现象并不明显。但是在日落时分，阳光穿过大气层的距离变长，色散现象变得明显，这时大气层就像一个翻过来的三棱镜，阳光被大气分解成了七色光。当绿色部分进入眼睛，我们就见到了绿闪现象，甚至还有更罕见的蓝闪和紫闪现象。因为我们看到的是被分解的光，所以它持续的时间非常短，可以说是转瞬即逝。

　　看了天空魔术师这么多精彩的表演，下次天空中再上演魔术时，你是不是能很快戳穿它的小把戏呢？

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