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双彩虹为啥这么稀罕

2020-11-05

发明与创新 2020年37期
关键词:阵雨小水滴观察者

图/《北京日报》

9月3日,北京的双彩虹美景在朋友圈刷屏。虽然彩虹是一种很常见的自然景象,但即便如此,每当雨后天空中升起美丽的彩虹时,仍能吸引大家的目光,而极为少见的双彩虹更是足够“吸睛”。那么,双彩虹究竟是怎样形成的?

双彩虹其实是霓和虹

彩虹是气象中的一种光学现象,当太阳光照射到空气中的水滴时,光线被折射及反射,在天空中形成拱形的七彩光谱,雨后常见。我国对于七色光的最普遍说法为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,按波长从长至短进行排序。

为何会出现彩虹?气象专家表示,这与地球的形状有很大的关系,地球表面是一个曲面并且被厚厚的大气所覆盖,雨后空气中的水含量比平时高,当阳光照射空气中的小水滴时就形成了折射。

单个水滴是无法呈现整个彩虹的,当空气中有大量形状和密度较均匀的水滴时,在特定的角度这些水滴会向观察者发出较强的反射光,同一角度的水滴分布在一个假想的锥形上,在观察者的眼中就形成了彩虹。

那么,彩虹怎么还有双的,它是怎么来的?专家表示,双彩虹是在水滴内进行两次反射后形成的特殊现象,在原彩虹的外围出现一条直径稍大、颜色反转的同心彩虹。

清晰可见的一条为主虹,“包裹”在主虹外侧更大的一圈叫作副虹,又称霓。阳光在水滴中经过一次反射后形成主虹,主虹外侧为红色,内侧为蓝色,颜色较亮;光线折射后发生二次反射形成副虹,副虹外侧为蓝色,内侧为红色,颜色较暗,形似发箍。通过实验验证,彩虹的主虹是水点内的反射造成,而副虹则是两次反射形成的。由于副虹的光线强度低,很多时候无法被肉眼察觉,所以双彩虹十分罕见。

“捕捉”双彩虹的正确方法

想一睹双彩虹昙花一现的“芳容”并不能只靠运气,了解双彩虹出现的天气条件能够帮助我们找到正确的时机。

从季节来看,彩虹多出现在夏天。因为春秋冬季气温相对较低,空中不易存在形成散射的小水滴,且阵雨天气出现频率低,所以一般不会有彩虹出现。

彩虹的清晰程度取决于空气中小水滴的大小,体积越大,形成的彩虹越鲜艳。故而雨大而风微的天气更有助于空气中小水滴的存在,更可能出现双彩虹。

再看空气清新度。降雨能够带来清新的空气,但双彩虹对空气条件的要求非常“苛刻”。形成副虹的二次折射光线十分微弱,因而只有在空气条件非常好的情况下才能看到副虹。因此,降雨前的空气质量在某种程度上决定了双彩虹能否出现。另外,太阳光在水滴内经过的三次、四次反射还可以形成第三虹、第四虹等,可惜它们的色彩更加暗淡,被肉眼看到的概率微乎其微。

另外,背对着太阳才能看到双彩虹。一般来说,清晨阵雨后,彩虹会出现在西方,傍晚阵雨后则会出现在东边。

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