《三體》「三日凌空」再現!天空驚現三個太陽
讀過《三體》的朋友,一定對「三日凌空」這種三體世界特有的天象非常熟悉吧?近日,這種似乎只存在於科幻世界中的神奇景象出現在了黑龍江漠河,一起欣賞下吧。
從圖片可以看到,在中間最明亮的太陽兩側,各有一個「小太陽」,呈現出「三日凌空」的神奇景觀。
太陽周圍還伴隨著七色光環,仿如仙境,難怪有網友開始呼喚后羿了。
幻日奇觀是怎麼產生的?
當然,出現這種「多日同輝」的景象並不是因為真的有多個太陽,而是一種特殊的光學現象,學名叫做幻日(parhelion)。
那麼幻日這種奇特的光學現象是怎麼產生的呢?其實,其原理和彩虹類似,也與光的折射有關。
光的折射指的是當光從一種透明介質斜射入另一種透明介質時,傳播方向會發生改變的現象。在我們看來,就是光在傳播過程中發生了彎曲或偏折。
在幻日奇觀中,光源就是陽光,讓陽光發生偏折的透明介質則是冰晶。
在遠離地球的大氣高層,捲雲里懸浮著大量冰晶,這些冰晶呈六角形,彷彿細小的鑽石砂(diamond dust)。冰晶就像稜鏡一樣,會使穿過的光線發生偏轉。
捲雲中的冰晶結構示意圖,圖片來源見水印
不過,僅有光和冰晶並不足以形成幻日,還需要風和地心引力的助力。在風和地心引力的作用下,冰晶層層相疊,整齊地排列在空中。
陽光從六邊形冰晶的一側射入,穿過冰晶的兩個面,從另一側射出。在這個過程中,光線發生了彎折,折射出的角度大約為22度。
陽光穿過冰晶示意圖,圖片來源見水印
陽光發生的這種非常規律的折射現象,會在其左右兩側各產生一個「小太陽」,這兩個「小太陽」實際上是太陽的虛像,也就是我們說的幻日。
用稜鏡可以直觀地模擬幻日現象,圖片來源 PHYSICS TEACHER
伴隨幻日出現的絢麗光環
常與幻日奇觀相伴出現的七色彩虹又叫「環天頂弧」(circumzenithal arc),它的出現也和冰晶對陽光的折射有關。
陽光由不同頻率的光組成,當穿過冰晶時,冰晶對不同頻率的光折射率不同,於是就形成了彩虹特有的光譜。
環天頂弧外形看上去像倒掛的彩虹,有「天空的微笑」之稱。但它的形成靠的是冰晶,而不是雨滴。
從冰晶上平面射入的陽光經過折射,從側面射出,形成一道接近半圓形的七彩弧線。其色綵排列剛好與彩虹相反,內側為藍色,外側則是紅色。
環天頂弧的弧形大小與太陽的高度有關,通常來講,太陽越高,弧形的半徑就越小。當太陽超過一定高度(太陽的仰角高於32°),它就消失不見了。
除了環天頂弧,還有一種常與幻日奇觀相伴出現的光環,叫做22°暈(22° halo),它也是陽光穿過六邊形冰晶發生偏折形成的。
當六邊形冰晶的垂直軸與陽光垂直時,光線穿過冰晶,發生折射和色散,就形成了22°暈。
22°暈形成示意圖,圖片來源見水印
22°暈內圈呈紅色,外圈呈紫色,不過外圈的紫色通常不太明顯。光暈的顏色分布與冰晶大小具有明顯的相關性,當冰晶較大且大小分布較均勻時,顏色較為清晰。
22°暈,圖片來源見水印
各地的幻日奇觀
作為一種較為罕見的大氣光學現象,幻日產生的氣象條件相對嚴格。不過,歷史上還是出現不少與幻日有關的記載。
在西塞羅的《論共和國》(公元前54-51年)中,就提到過類似幻日的現象;亞里士多德也描述過「兩個模擬太陽(mock suns)隨著太陽一同升起」的情景;還有后羿射日的傳說,可能也與幻日有關。
現在,世界各地都有關於幻日的記載,讓我們一起來欣賞這些神奇的景觀吧。
哈爾濱幻日景觀,圖片來源見水印
瑞典幻日景觀,圖片來源見水印
太倉幻日景觀,圖片來源見水印
赤峰幻日景觀(可以看到環天頂弧),圖片來源見水印
雖說罕見,但幻日奇觀還是偶有發生,你遇到過這樣的美景嗎?快來聊聊你見到的「多日同輝」吧。