当你看到彩虹时,是不是会有一种喜悦感,这就像大自然给了你奖赏。在一场猛烈的雷雨之后,看到一个五彩缤纷的拱门横过平静的天空,感觉真好。

但是你可能还不知道彩虹并不是真正的拱形,它们也不是弓形。事实上,所有的彩虹都是完整的圆形,只是因为它们被地面和地平线挡住了一部分。

要观察到彩虹的完整圆形,你必须找到一个不错的制高点。

为什么我们只看到是拱形?

彩虹形成

介质很重要:在空气中,光以每秒30万公里的速度游弋。但是由于液态水的密度更大,光无法快速穿过它。一旦一束穿过空气的光线碰到水体,它的速度就会减慢很多。

在彩虹现象下,进入单个水滴的阳光会多次弯曲或折射。首先,它在经过一个水珠时弯曲。之后,光线从水滴远端的内壁反射,重新进入空气。光线在离开时再次发生折射。

通过折射,水滴将阳光分离成其组成的颜色。你应该知道,阳光虽然看起来是白色的,但它实际上是可见光光谱中所有颜色的混合。每一个都有不同的波长;最长的属于红光,最短的属于紫光。由于这些特性,当一束白色的阳光进入水滴时,它的组成色会以不同的角度折射并离开水滴。这就是为什么彩虹中的所有颜色都被分成不同的层。

如果你希望看到彩虹,你的眼睛必须远离太阳,而且你面前必须有大量水蒸气。一旦一束白光照射到这些地方,其组成部分的颜色就会分散。

彩虹颜色

你感知这些颜色的能力是由你的身体位置决定的。液态水幕中的每一滴水都是一个微小的棱镜。它们都将白光分解成不同的颜色光束。你的眼球不会看到超过一种颜色。

紫色是彩虹中最低的颜色,因为紫色的光以最尖锐的角度从水滴中射出:相对于它的入射点40度。与此同时,位于彩虹顶部的红光以大致42度的角度反射回你的方向。

反日点

这里的一个关键因素是反日点的位置。这是天空中的点(或者地面上的点),相对于你的视角,与太阳正好180度。在阳光明媚情况下,你影子的头部会标记出反日点。每一道彩虹都是以这个点为中心的完美的圆形圆环。

如果你站在地面上,你就看不到圆的下半部分。的确,从这个角度来看,彩虹中任何低于地平线的部分都是看不见的。其中一个原因是地球表面的近距离限制了你视线内雨滴的数量和浓度。

可见的彩虹

所以,能看到的彩虹的百分比与太阳的位置直接相关。当我们的太阳刚好在地平线上时,反日点就会相当高,这让你有机会看到更大的彩虹。

相反,如果太阳高于地平线42度以上,地面观测者就不可能看到彩虹的任何部分。

当你在飞机上飞行时,事情就变得更有趣了。在雨天或雾天,飞机乘客和飞行员偶尔会看到完整的圆形彩虹。

佛光?

最后,我们将讨论一些看起来像彩虹但实际上不是的圆形和彩色的视错觉。在下一班飞机上订一个靠窗的座位,你就有可能见证一种奇光。

当你向下凝视一片云或一层雾时,这些紧密的圆圈会出现在反日点周围。不像彩虹,它们是电磁波的产物。从高高的山峰上可以看到壮丽的景色。

这些奇异的光环是由光和悬浮的冰晶相互作用形成的。

大自然的一切现象都可以用科学解释,不过你得花点时间去读懂这些现象!

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