打开主菜单

求真百科

圆弧(circumhorizon arc)。原图链接

圆弧英语Circumhorizontal arc),是一种光学现象,属于冰晕家族,通过太阳-或月光在板状的折射而形成冰晶悬浮在大气中,典型地在卷云或卷层云云。从完整的角度看,弧形的外观是大的,明亮的光谱带(红色是最上面的颜色),平行于地平线,位于远低于太阳月亮的位置。

目录

概述

与火彩虹不同

圆弧与太阳或月亮之间的距离是普通22°光晕的两倍。通常,当形成晕圈的云很小或不整齐时,只能看到弧的碎片。与所有光环一样,它可能是由太阳以及(但更罕见地)由月亮引起的。[1]目前,水平水准弧的其他公认名称是水平水准弧或下对称46°板弧。[2]误导性术语“ 火彩虹 ”有时用于描述这一现象,尽管它既不是彩虹,也不与火有任何关系。

这个名词,显然是在2006年创造的,. [3]可能起源于零星的卷云中偶尔出现的弧形,称为“火焰”。[4]

编队

良好的光谱颜色

光晕是由太阳光通过垂直侧面进入水平定向,平坦的六角形冰晶并通过近乎水平的底面离开而形成的(板厚度不会影响光晕的形成)。原则上,帕里取向的柱状晶体也可能产生电弧,尽管这种情况很少见。光线入射面和出射面之间的90°倾斜产生了分离良好的光谱颜色。电弧具有很大的角度范围,因此很少是完整的。当只有卷云的碎片处于适当的天空和太阳位置时,它们可能看起来会发出光谱色的光芒。

频率

见到水平弧的频率取决于观察者的位置和纬度。在美国,这是一种相对常见的光环,每年夏天在任何地方都会出现几次。相反,由于多种原因,这在北欧是一种罕见的现象。除了在天空中正确位置上存在含冰的云之外,光晕还要求光源(太阳或月亮)在天空中的高度很高,且高度应大于58°。这意味著在55°N以北或55°S以南的位置看不到光晕的太阳变化。在其他纬度可能会看到绕月圆弧,但由于需要近满月才能产生足够的光,所以这种情况很少见。

夏至前后

在夏至前后,或多或少的时间,在其他纬度上都可以看到太阳水平的弧度。可以查找不同纬度和位置的能见度插槽在这里。例如,在英国伦敦,5月中旬至7月下旬的阳光只有140小时,而洛杉矶在3月下旬至9月下旬的670小时高于58度。

人工水平弧

可以对水玻璃实验(至少从1920年开始已知)进行略微修改,以创建人造的水平水准弧。从几乎完全充满水的圆柱形玻璃的侧面下方以非常陡峭的角度照明,会将光线折射到水中。玻璃应该放在桌子的边缘。

然后在顶部水-空气界面的第二次折射将在其后的垂直壁上投射双曲线。当考虑旋转平均时,总折射等于通过直立六边形平板晶体的折射。然后将在墙上投射出彩色的人造水平环弧。相反,使用球形投影屏幕将导致与自然光环对应物更接近的类比。[5]其他人造光环可以通过类似的方法创建。

类似的光学现象

横圆弧,尤其是在只能看到碎片的时候,有时会与云色虹彩相混淆。这种现像还导致云层看起来是多色的,但它是由衍射(通常是由液态水滴或冰晶引起的)而不是折射引起的。这两种现象可以通过几个特征来区分。

“珍珠母”外观

首先,围绕太阳的圆弧始终在天空中具有相对于太阳或月亮固定的位置(即在其下方以46°角倾斜),而虹彩可能发生在不同的位置(通常直接围绕太阳或月亮)。其次,外接圆弧中的色带始终水平排列,红色在顶部,而在虹彩中,色带的顺序和形状则更加随机,大致遵循引起它的云的轮廓。最终,外接圆弧的颜色是纯净的,并且是光谱的(比彩虹中的要好),而云色彩虹色的颜色则更易洗净,成为“珍珠母”外观。

也可能与光环家族的其他成员(例如太阳狗或绕天弧)产生混淆,但由于它们相对于太阳或月亮的位置完全不同,因此很容易消除它们。更加困难的是区分水平水准弧和后侧弧,当太阳或月亮处于高海拔时,两者几乎完全重叠。区别在于,水平弧始终平行于地平线(尽管图片通常由于透视失真而显示为曲线),而后弧在其末端向上弯曲。[6]

视频

Circumhorizontal arcs in Chile
智利上空的圆弧
A stunning circumhorizontal arc: We explain
令人惊叹的水平圆弧:我们解释
Mark explains the Circumhorizontal Arc
马克解释了水平圆弧

参考资料

  1. 圆弧
  2. 磁带,Walter和Moilanen,Jarmo-'大气光晕&对角度x的搜索',美国地球物理学会,2006年-pp196-7
  3. Les Cowley,绕圆弧 atoptics.co.uk]
  4. 火彩虹加州大学圣塔芭芭拉分校地理系
  5. 马库斯•塞尔克(Markus Selmke)和莎拉•塞尔克(Sarah Selmke)(2017)。“人为的外圆和水平圆弧”。美国物理学杂志。美国物理学杂志,第 85,第8期,第575-581页。85(8):575–581
  6. Les Cowley绕圆弧大气光学