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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    教你“捕捉”彩虹

                    2013-06-03 09:23:09

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                    /上海市公共氣象服務中心

                     

                    大氣中并非單調的藍白組合,而是色彩斑斕,彩虹便是其中的佼佼者?!俺喑赛S綠青藍紫,誰持彩練當空舞?”當然,彩虹并不如云朵一般常見。如何用眼睛“捕捉”這條橫跨于天際的優美弧線,我們先從彩虹的“身世”入手了解它。

                     

                    彩虹產生的條件

                    彩虹也被稱為虹,是下雨天以及在雨后天晴之際,陽光穿過殘余在空氣中的小水滴而發生折射,散射出七彩的光芒。陽光在天空中行進時,遇到細小的水滴,極少部分光線被反射回空氣中,大部分光線被折射進入水滴內。由于不同波長的光線在水滴表面折射時偏向的程度不同,于是,水滴內不同顏色的光線便被稍微分開。當光線第二次遇到水滴與空氣的邊界時,大部分光線很快又被折射出去,少部分光線則發生反射,繼續在水滴內直線行進,直到第三次遇到水滴與空氣的邊界。此時,被折射出去的不同顏色的光線被分得更開,便可能會形成彩虹。

                     

                    彩虹出現的時機

                    關于彩虹古書中有這樣的記載,“清明三候,虹始見。若云薄漏日,日穿雨影,則虹見?!逼鋵?,只要滿足“陽光加上大量小水滴”的條件,一年四季都可能出現彩虹。不過,冬季一般較冷,空氣干燥,下雨概率低,陣雨就更少見,所以,冬天極少見到彩虹。當春季來臨,特別是清明節氣之后,暖濕空氣逐漸加強,出現陣雨的概率也增多,彩虹的“登場”頻率便增加起來。

                     

                    夏天雨后最容易見到彩虹,這是因為夏天常常下陣雨,雨的范圍不大,往往是這邊天空在下雨,那邊天空出太陽。此時,空氣內塵埃少而且充滿小水滴,天空的一邊因為仍有雨云而較暗。如果你的頭頂或身后的天空,沒有被云遮擋,可以看見陽光,你就很容易看到彩虹。

                    另一個經??梢钥匆姴屎绲牡胤绞瞧俨几浇?。瀑布傾瀉而下,空氣中存在大量小水滴,再伴有陽光的照射,彩虹就可能被“制造”出來了。

                     

                    觀賞彩虹的最佳位置

                    以夢幻般的色彩在天空之中劃出優美的弧線,絢爛的彩虹自然是大家不想錯過的美麗景象,當然也是眾多攝影師追逐的“大片”。那么,究竟如何才能更好地觀察到彩虹呢?

                     

                    其實,彩虹并非出現在半空中的特定位置。彩虹所在的位置,會跟隨觀察者位置的改變而轉移。不同人所看到的彩虹,是從不同的小水滴折射出來的??梢哉f,每個人都看到專屬于自己的彩虹。

                     

                    觀察彩虹時,人必須背對太陽,這樣才有機會看到陽光所形成的彩虹。根據計算,如果用一條假想線,連接你的后腦勺和太陽,那么眼睛沿著與這條線呈40°~42°的方向看出去,就可以看到彩虹。當太陽在空中高于42°時,彩虹的位置將在地平線以下,所以人們看不見。這也是為什么彩虹不會出現在中午的原因。另外,背對太陽時,所有同時進入眼中成固定夾角的光線是一個圓錐,因此所看到的彩虹是拱形。倘若在飛機上,還可能看見完整的圓形彩虹,而非拱形。

                     

                    意想不到的“彩虹”奇觀

                     

                    雙彩虹

                    很多時候,我們會見到兩條彩虹同時出現,在平常的彩虹外邊出現同心、但較暗的副虹(又稱霓)。副虹的形成原理與彩虹的大致相同,是陽光在水滴中經兩次反射而成。當陽光經過水滴時,它會被折射、反射后再折射出來。在水滴內經過一次反射的光線,便形成我們常見的彩虹(即主虹)。若光線在水滴內進行了兩次反射,便會產生第二道彩虹(即霓)。霓的顏色排列次序和主虹相反,紅色在內,紫色在外。由于每次反射均會損失一些光能量,因此霓的光亮度較弱。

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                    “微笑彩虹”

                    掛在天空的“微笑彩虹”是一種由陽光折射形成的大氣光學現象,稱為環天頂弧。它是陽光以一定的角度照射在距離地面60008000米的高云中的細小冰晶上折射后形成的。當太陽身處天空下方,日光與冰晶扁平面相接觸時,光線在每個晶體內發生彎曲,并折射出七色光譜,顏色排列方式是紫色在最上面,紅色在最下面,剛好和彩虹相反。

                    “微笑彩虹”并非真正意義上的彩虹。它形成的條件是天空晴朗、云層非常少,同時陽光還得以一定的角度照射一定高度云層中的細小的冰晶上形成折射。云層中的冰晶表面一定得是彎曲的,且顆粒比鹽粒還要小。

                    環天頂弧是正常的大氣光學現象,一年四季皆有。在極為寒冷的極地地區,環天頂弧比彩虹更為常見,但在氣候較為溫和的地區則較為罕見。

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                    “火焰彩虹”

                    “火焰彩虹”又稱為環地平弧。環地平弧的形成原理與環天頂弧相似,均為陽光照射高層大氣中的冰晶形成折射而產生的。不同的是,環地平弧的入射光從冰晶的上面進入,因此折射出來的顏色排列方式與環天頂弧相反,紫色在最下面,紅色在最上面。

                    環地平弧必須在太陽距離地平線至少58°時才會出現,但是在中緯度地區,太陽僅在6月和7月初才能到達此高度,且僅限于日中前后數小時內。所以,環地平弧是一種發生概率極低的罕見大氣光學現象。

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                    月虹

                    月虹是在月光下出現的彩虹,又叫黑夜彩虹、黑虹。由于是由月照所產生的虹,故通常只見于夜晚。而且由于月照亮度較小的關系,月虹也通常較為朦朧,且通常出現于月亮反方向的天空,在接近滿月的時候最容易觀測到。夜間雖然沒有太陽,但如果有明亮的月光,大氣中又有適當的云雨滴,便可形成月虹。由于月虹的出現需各種天氣因素的配合,所以是非常罕見的自然現象。在世界上許多地方都能觀看到月虹的景象,但是在瀑布附近更能經??吹皆潞?,比如位于美國肯塔基州的坎博蘭瀑布,位于非洲贊比亞和津巴布韋之間的維多利亞瀑布。

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