天空魔術(shù)表演

◆本刊綜合

如果你喜歡觀察天空，就會(huì)發(fā)現(xiàn)天空有時(shí)湛藍(lán)湛藍(lán)的，有時(shí)呈現(xiàn)迷人的紅色，有時(shí)卻是灰色的……天空如同一位魔術(shù)師，利用身邊的道具變幻出令人驚嘆的奇觀，呈現(xiàn)不同的色彩。

現(xiàn)在，我們請(qǐng)出這位魔術(shù)師，為大家?guī)砩衿娴哪g(shù)表演。

圓形彩虹

雨后，天空魔術(shù)師手一揮，一個(gè)七彩“圈圈”——彩虹掛在空中，可漂亮了。平時(shí)，我們看到的彩虹是半圓形的，像一座拱橋，這次能夠看到彩虹的全貌，非常幸運(yùn)呢。同樣幸運(yùn)的還有澳大利亞的攝影師科林·萊昂哈特和英國(guó)人伯尼·韋爾奇。

2014年10月的一天，科林·萊昂哈特旅行經(jīng)過科茨洛海灘時(shí)，在直升機(jī)上用鏡頭捕捉到了圓形彩虹。他說：“當(dāng)時(shí)，直升機(jī)經(jīng)過一片陣雨區(qū)，穿過雨區(qū)邊緣時(shí)，太陽正在落山，位置很低，陽光打造出了這一奇特的彩虹，它就在我們正前方?！?/p>

2016年11月的一天，圓形彩虹驚現(xiàn)英國(guó)東南部港口城市樸茨茅斯，伯尼·韋爾奇在高達(dá)100米的大三角帆塔的1號(hào)觀景臺(tái)上看到了它。

你知道天空魔術(shù)師是怎么變出彩虹的嗎？它為什么要在雨后表演這個(gè)魔術(shù)呢？

雨后，空氣中有許多小水滴，陽光以一個(gè)特殊的角度——約42°從正面照射水滴的時(shí)候，會(huì)穿過水滴表面發(fā)生一次折射，再在水滴背面反射一次，然后從水滴內(nèi)部穿過，最終以折射的方式離開水滴，這樣折騰一番，光線終于到達(dá)我們眼中。在兩次折射、一次反射的過程中，因?yàn)殛柟庵?種顏色的折射率不同，所以本來齊頭并進(jìn)混在一起的7位“選手”在穿過水滴后就分道揚(yáng)鑣，跑出了不同的路線，這才讓我們看清楚它們各自的色彩。

正常情況下，我們看到的是紅色在最內(nèi)側(cè)，紫色在最外側(cè)，但是因?yàn)楣饩€在水滴內(nèi)反射了一次，所以它們的順序被顛倒了——我們看到的彩虹顏色是紅色在外、紫色在內(nèi)，而且我們需要背對(duì)太陽才能看到彩虹。

有時(shí)候，光線在水滴中反射兩次，我們就會(huì)看到在彩虹外部還有一個(gè)彩色圓弧，那就是霓虹中的“霓”，霓的顏色與虹正好相反——外紫內(nèi)紅。當(dāng)再看到霓虹這個(gè)詞的時(shí)候，我們要記得霓和虹是兩種不同的彩色光環(huán)。

如果你有幸在乘坐飛機(jī)時(shí)看到彩虹，視線沒有被地平線遮擋，那么有可能看到漂亮的圓形彩虹，這是彩虹的真面目。站在地面上，我們看到的彩虹基本是拱形的。

除了雨后，彩虹是不是也可能出現(xiàn)在其他場(chǎng)景中？只要有充足的水霧，陽光剛好呈42°照射，彩虹就會(huì)如約而至。所以，在瀑布周圍、灑水車附近或用水霧澆花時(shí)，我們經(jīng)常能見到彩虹。

環(huán)天頂弧

咦，天空魔術(shù)師正在表演的魔術(shù)是倒著的彩虹嗎？

的確，天空掛著倒著的拱形彩虹，但它和彩虹只是外觀相似而已，它名叫環(huán)天頂弧，又名布拉維弧。

環(huán)天頂弧出現(xiàn)在與太陽同一側(cè)的空中，并且環(huán)繞天頂，環(huán)繞長(zhǎng)度是四分之一個(gè)圓周，因此得名。它的最內(nèi)側(cè)即靠近天頂?shù)囊粋?cè)為藍(lán)色，最外側(cè)即朝向地面的一側(cè)為紅色，顏色排列方式剛好與我們熟知的拱形彩虹相反。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，環(huán)天頂弧像一個(gè)向上彎起的嘴角。不過，由于其形成的位置較高，很少有人注意到它。

環(huán)天頂弧和彩虹雖然外觀相似，形成原理卻不同。天空魔法師表演彩虹使用的道具是陽光和水滴，而表演環(huán)天頂弧需要用到陽光和冰晶。陽光以水平角度通過冰晶，然后發(fā)生折射。由于冰晶不像水滴那般圓潤(rùn)，而是呈扁平的六角形，陽光通過時(shí)發(fā)生方向倒轉(zhuǎn)，從而形成倒掛彩虹的樣子——環(huán)天頂弧。

光 柱

2015年12月30日晚上，內(nèi)蒙古錫林浩特市的居民都沉浸在即將邁入新年的喜悅中，家家戶戶燈火通明，突然窗外出現(xiàn)一條條直沖云霄、五彩繽紛的光柱。這些光柱連接著地面和天空中的云彩，就像從天上飄下的彩帶。這如夢(mèng)如幻的場(chǎng)景持續(xù)了近2個(gè)小時(shí)，城市仿佛變成了一座“童話小鎮(zhèn)”。

2018年12月13日凌晨3點(diǎn)，青海省海西蒙古族藏族自治州茶卡鎮(zhèn)上演極美光柱，吸引了攝影愛好者駐足拍攝。

這些絢爛奪目的光柱是一種大氣光學(xué)現(xiàn)象，天空魔術(shù)師表演這個(gè)魔術(shù)時(shí)使用的道具依然是冰晶。

天氣寒冷的時(shí)候，大氣上層的片狀冰晶在重力作用下緩緩飄落，形成一層層水平下落的冰晶。在飄落的過程中，它們漸漸與地面平行，就像在空中平行降下一面面由冰晶構(gòu)成的鏡子。這時(shí)，如果有從地面來的光照射到這些冰晶的底部，冰晶就會(huì)將這些光反射回去。當(dāng)光線反射到我們眼中時(shí)，我們就會(huì)看到連接天地的光柱掛在天邊。

因?yàn)楣馐菑牡孛嫔湎蛱炜盏模怨庵话愠霈F(xiàn)在太陽比較接近地平線的日出、日落時(shí)分。此時(shí)，我們會(huì)看到如聚光燈一般的光線照射天空。如果是人造光源，光的顏色會(huì)更加豐富，形成更為絢麗的光柱。

幻 日

接下來，天空魔術(shù)師要將太陽由1個(gè)變成多個(gè)，這個(gè)魔術(shù)叫作幻日。瞧，這空中的景象很壯觀吧？

在現(xiàn)實(shí)生活中，一些人也看到過很多太陽同時(shí)掛在天空中的景象——幻日。1661年2月的一天，太陽升起不久，丹麥天文學(xué)家赫維爾和往常一樣坐在窗邊喝茶。他瞥了一眼窗外的風(fēng)景，突然察覺到太陽有點(diǎn)不一樣，定睛觀察，頓時(shí)大驚失色，天空中竟然出現(xiàn)了7個(gè)太陽。赫維爾趕緊拿出紙筆，將自己看到的7個(gè)太陽的位置和光弧的形狀描繪在一張畫紙上。后來，他把這幅奇怪的畫收錄在著作《天邊孤獨(dú)的水星》中，后人將這幅圖稱作“赫維爾七日?qǐng)D”。

2007年11月15日下午3時(shí)許，哈爾濱天空中出現(xiàn)了兩個(gè)太陽。在真正的太陽南側(cè)，還有一個(gè)暗一些的太陽在云中散發(fā)著光芒。

2013年6月18日8時(shí)左右，西能穿透。其次，太陽的照射角度要小，這樣陽光穿過冰晶時(shí)才能折射。而且，陽光、冰晶與人眼的角度都要正好，這樣折射后的光線才會(huì)被看到?；萌粘掷m(xù)的時(shí)間不太長(zhǎng)，短則幾分鐘，長(zhǎng)則幾十分鐘。

幻日不太容易見到，但是另一種現(xiàn)象卻很常見，那就是日暈。日暈總是與幻日相伴而生，有時(shí)候我們看不到幻日，但可以看到日暈。日暈的成因與幻日類似，也是陽光穿過空中的六邊形冰晶折射形成的，只是這時(shí)候的六邊形冰晶是六邊形柱狀冰晶，而非盤狀。

雨幡洞云

咦，天空中怎么出現(xiàn)了一個(gè)大窟窿？別擔(dān)心，這是天空魔術(shù)師表演的魔術(shù)——雨幡洞云，雨幡洞云也叫穿洞云，顧名思義，就是大片的云彩中間有一個(gè)大洞。在澳大利亞的吉普斯蘭島，人們就曾目睹這一景象。

為什么會(huì)出現(xiàn)這種景象呢？

云中聚集著無數(shù)小水滴，水滴在0℃時(shí)會(huì)凝結(jié)成冰。處于特殊高南大學(xué)育才學(xué)院的一些學(xué)生在上課途中驚訝地發(fā)現(xiàn)天空中出現(xiàn)了兩個(gè)太陽，紛紛拍照。

2015年1月23日，呼和浩特市上空出現(xiàn)了3個(gè)太陽。

“幻日”這個(gè)魔術(shù)是如何變的呢？天空魔術(shù)師用的道具是光和水汽，這水汽不是小水滴，而是無數(shù)凝結(jié)成六邊形的盤狀冰晶。在重力作用下，盤狀冰晶在天空中整齊排布，就像一塊透明的幕布。當(dāng)陽光射向這些冰晶的時(shí)候，它們會(huì)像三棱鏡一樣折射陽光，使光線向左右分別折射約22°，這時(shí)，我們會(huì)看到三道光從太陽的方向直射過來，同時(shí)映入眼簾的就是3個(gè)太陽，但其實(shí)只有中間那個(gè)太陽是真的，旁邊兩個(gè)都是虛像，這就是幻日。

形成幻日的首要條件是有高層卷云，因?yàn)橛性撇拍苄纬杀В以茖右?，這樣光線才度的高空云層溫度雖然低于0℃，但因?yàn)闆]有凝結(jié)核，一些水滴仍處于液態(tài)，這種水滴被稱為“過冷水滴”。當(dāng)飛機(jī)從中飛過，這些過冷水滴冷卻凝結(jié)成一個(gè)個(gè)冰晶并下落，在下落過程中，它們隨風(fēng)飄蕩，形成像旗幡一樣的雨幡。而過冷水滴之前所在的位置就成了一個(gè)大洞，云中有洞，洞中有天，洞下有幡，正所謂“別有洞天”。如果光線合適，雨幡中的小冰晶還會(huì)折射陽光形成彩虹云，又是另一番盛景。

綠 閃

天空魔術(shù)師為我們表演的最后一個(gè)魔術(shù)是富有傳奇色彩的綠閃。在電影《加勒比海盜3》中，大副說：“當(dāng)一個(gè)生命回歸或離去時(shí)，天邊會(huì)出現(xiàn)綠光?！边@里的綠光就是綠閃。

很少有人見過綠閃，因?yàn)榫G閃只有在遙遠(yuǎn)、低矮的地平線附近才能看到，持續(xù)時(shí)間只有幾秒鐘。曾經(jīng)有很多人認(rèn)為它不是真實(shí)存在的，還有一些人相信它的存在，但對(duì)它產(chǎn)生的原因一無所知，冒險(xiǎn)家們則以看到它為傲。其實(shí)綠閃形成的原理并不復(fù)雜，它和三棱鏡分解白光的原理是一樣的。

陽光到達(dá)地面需要穿過地球的大氣層，而且在大氣層中會(huì)被折射。由于不同顏色的光折射率不同，它們就會(huì)分散，這就是色散現(xiàn)象。白天，太陽距離地球較近，陽光穿過大氣層的距離比較短，色散現(xiàn)象并不明顯。但是在日落時(shí)分，陽光穿過大氣層的距離變長(zhǎng)，色散現(xiàn)象變得明顯，這時(shí)大氣層就像一個(gè)翻過來的三棱鏡，陽光被大氣分解成了七色光。當(dāng)綠色部分進(jìn)入眼睛，我們就見到了綠閃現(xiàn)象，甚至還有更罕見的藍(lán)閃和紫閃現(xiàn)象。因?yàn)槲覀兛吹降氖潜环纸獾墓?，所以它持續(xù)的時(shí)間非常短，可以說是轉(zhuǎn)瞬即逝。

看了天空魔術(shù)師這么多精彩的表演，下次天空中再上演魔術(shù)時(shí)，你是不是能很快戳穿它的小把戲呢？