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彩虹是怎樣形成的(彩虹怎么形成的)
美麗的彩虹
當(dāng)你看到彩虹時(shí),是不是會(huì)有一種喜悅感,這就像大自然給了你獎(jiǎng)賞。在一場(chǎng)猛烈的雷雨之后,看到一個(gè)五彩繽紛的拱門橫過(guò)平靜的天空,感覺(jué)真好。
但是你可能還不知道彩虹并不是真正的拱形,它們也不是弓形。事實(shí)上,所有的彩虹都是完整的圓形,只是因?yàn)樗鼈儽坏孛婧偷仄骄€擋住了一部分。
要觀察到彩虹的完整圓形,你必須找到一個(gè)不錯(cuò)的制高點(diǎn)。
為什么我們只看到是拱形?
彩虹形成
介質(zhì)很重要:在空氣中,光以每秒30萬(wàn)公里的速度游弋。但是由于液態(tài)水的密度更大,光無(wú)法快速穿過(guò)它。一旦一束穿過(guò)空氣的光線碰到水體,它的速度就會(huì)減慢很多。
在彩虹現(xiàn)象下,進(jìn)入單個(gè)水滴的陽(yáng)光會(huì)多次彎曲或折射。首先,它在經(jīng)過(guò)一個(gè)水珠時(shí)彎曲。之后,光線從水滴遠(yuǎn)端的內(nèi)壁反射,重新進(jìn)入空氣。光線在離開時(shí)再次發(fā)生折射。
圓形彩虹
通過(guò)折射,水滴將陽(yáng)光分離成其組成的顏色。你應(yīng)該知道,陽(yáng)光雖然看起來(lái)是白色的,但它實(shí)際上是可見光光譜中所有顏色的混合。每一個(gè)都有不同的波長(zhǎng);最長(zhǎng)的屬于紅光,最短的屬于紫光。由于這些特性,當(dāng)一束白色的陽(yáng)光進(jìn)入水滴時(shí),它的組成色會(huì)以不同的角度折射并離開水滴。這就是為什么彩虹中的所有顏色都被分成不同的層。
如果你希望看到彩虹,你的眼睛必須遠(yuǎn)離太陽(yáng),而且你面前必須有大量水蒸氣。一旦一束白光照射到這些地方,其組成部分的顏色就會(huì)分散。
彩虹顏色
你感知這些顏色的能力是由你的身體位置決定的。液態(tài)水幕中的每一滴水都是一個(gè)微小的棱鏡。它們都將白光分解成不同的顏色光束。你的眼球不會(huì)看到超過(guò)一種顏色。
紫色是彩虹中最低的顏色,因?yàn)樽仙墓庖宰罴怃J的角度從水滴中射出:相對(duì)于它的入射點(diǎn)40度。與此同時(shí),位于彩虹頂部的紅光以大致42度的角度反射回你的方向。
反日點(diǎn)位置
反日點(diǎn)
這里的一個(gè)關(guān)鍵因素是反日點(diǎn)的位置。這是天空中的點(diǎn)(或者地面上的點(diǎn)),相對(duì)于你的視角,與太陽(yáng)正好180度。在陽(yáng)光明媚情況下,你影子的頭部會(huì)標(biāo)記出反日點(diǎn)。每一道彩虹都是以這個(gè)點(diǎn)為中心的完美的圓形圓環(huán)。
如果你站在地面上,你就看不到圓的下半部分。的確,從這個(gè)角度來(lái)看,彩虹中任何低于地平線的部分都是看不見的。其中一個(gè)原因是地球表面的近距離限制了你視線內(nèi)雨滴的數(shù)量和濃度。
可見的彩虹
所以,能看到的彩虹的百分比與太陽(yáng)的位置直接相關(guān)。當(dāng)我們的太陽(yáng)剛好在地平線上時(shí),反日點(diǎn)就會(huì)相當(dāng)高,這讓你有機(jī)會(huì)看到更大的彩虹。
相反,如果太陽(yáng)高于地平線42度以上,地面觀測(cè)者就不可能看到彩虹的任何部分。
當(dāng)你在飛機(jī)上飛行時(shí),事情就變得更有趣了。在雨天或霧天,飛機(jī)乘客和飛行員偶爾會(huì)看到完整的圓形彩虹。
佛光現(xiàn)象
佛光
最后,我們將討論一些看起來(lái)像彩虹但實(shí)際上不是的圓形和彩色的視錯(cuò)覺(jué)。在下一班飛機(jī)上訂一個(gè)靠窗的座位,你就有可能見證一種奇光。
當(dāng)你向下凝視一片云或一層霧時(shí),這些緊密的圓圈會(huì)出現(xiàn)在反日點(diǎn)周圍。不像彩虹,它們是電磁波的產(chǎn)物。從高高的山峰上可以看到壯麗的景色。
這些奇異的光環(huán)是由光和懸浮的冰晶相互作用形成的。
大自然的一切現(xiàn)象都可以用科學(xué)解釋,不過(guò)你得花點(diǎn)時(shí)間去讀懂這些現(xiàn)象!
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