更新时间:2024-07-05 15:36
晕是一种常见的大气晕象,是悬浮在大气中的冰晶(卷状云、冰雾等)对日光或月光的折射和反射作用而形成的光学现象,呈环状、弧状、柱状或亮点状。晕的色彩排序为内红外紫,晕的种类很多,有的呈环形,称之为“圆晕”;有的呈弧形,称之为“珥”;还有的呈光斑形,称为“幻日”或“假日”。
当高空存在由冰晶组成的薄云(卷云或卷层云)时,日、月光通过云中冰晶折射或反射会在日、月周围出现一些以日、月为中心的彩色光环和圆孤,统称为晕。晕的色彩排序为内红外紫,晕的种类很多,有的呈环形,称之为“圆晕”;有的呈弧形,称之为“珥”;还有的呈光斑形,称为“幻日”或“假日”。晕一般包括:22°晕、46°晕、近幻日、远幻日、近幻日环、外切晕和环天顶弧等。各种晕在天空出现的位置如图1。
图1 各种晕在天空中出现的位置(Lynch,1978)
22°晕
也称小晕或内晕。以太阳或月亮为圆心,视角半径约为22°的一种内圈呈淡红色的白色光环。22°晕是一种常见的大气晕象,色序与虹相反,内紫外红。一般而言,内侧的红色最清晰,橙色、黄色等次之,紫色最不明显。22°晕是由水平取向的六角柱状冰晶对日(月)光折射和反射所形成的。光路如图2所示。
图2 最小偏向角为22°的折射
46°晕
也称大晕或外晕。以太阳或月亮为圆心,视角半径约为46°的白色或基本白色的微弱而不常见的晕圈。它比22°晕少见得多,亮度也不如22°晕。46°晕是由日(月)光从垂直取向的六角柱状冰晶的基面射入,经折射和反射并由某一侧面射出而形成的。由于六角柱状冰晶的垂直取向状态不稳定,所以46°晕不常见,即使出现其亮度也较弱,并且往往难以形成完整的晕圈,而表现为晕圈的一段光弧。
位于太阳同一高度角并通过太阳的圆弧,由于冰晶反射和折射作用而生成的彩色或白色光斑。
幻日(月)环
属于晕族的一种大气光学现象,由位于同太阳(月亮)相同的高度角上的水平白色光环构成。
近幻日(月)
与太阳高度角相同但方位角相差小于90°的彩色光点,在22°晕或46°晕与近幻日环相交处均会有两个近幻日出现。晕的近幻日与22°晕一样常见,其成因亦与22°晕类似,差异只是日光斜射入冰品侧面,致使光的传播平面与冰晶的主平面不垂直。46°晕的近幻日则很少见。
远幻日(月)
与太阳(月亮)高度角相同但方位角差值等于或大于90°的白色光点,其直径稍大于太阳(月亮)的视直径。普通的远幻日(月)位于太阳(月亮)120°方位角处,而特殊的位于90°方位角处。
又称“日载”。由以天顶为中心,位于一水平面上的发光圆弧构成的大气光学现象,其位置高于太阳约46°,是低太阳高度角(一般<32°)时的大气光象。
又称“日承”。由彩弧构成的晕象,与地平线平行扩展90°左右,其位置低于太阳约46°,是高太阳高度角(一般>58°)时的太阳光象。
晕是一种大气光学现象,主要是由于冰晶对日(月)光的折射和散射形成的。造成晕族形成的冰晶主要有以下四种:六角片状、六角柱状、带盖帽的六角柱状和六角锥状(如图3)。
可见光是组合光,不同颜色的光具有不同的波长,冰晶的折射率和最小偏向角也不同,因此经过冰晶的折射之后不同颜色的光会被分离而到达不同位置,就形成了我们看到的各种神奇的大气光学现象。晕的形成也类似,22°晕和46°晕是环绕太阳的圆环,经过冰晶的最小偏向角为别为22°和46°因此得名。不同形状的冰晶对光折射之后会形成不同的晕种。如近幻日主要是由带帽柱状、片状和大小适中的柱状冰晶折射形成的。其他现象也可用冰晶的折射和反射来解释,某些特殊现象还需要考虑冰晶的振动。
图3 四种冰晶形状
日晕三更雨,月晕午时风。
础润而雨,日晕而风。(出自《诗经》)
月光带枷,大雨落下。
月亮生毛(晕或华),大雨冲壕。
晕的出现,是由于有富含冰晶的卷层云存在,而卷层云通常出现在气旋的前端。与气旋对应的地面锋面后方数百公里处,就是云雨区。随着地面锋的推移,云层愈来愈低,风力逐渐增强,并有降水出现。因此,日(月)晕的出现,就预示着风雨天气即将到来。
当然,这并不意味着日晕的出现一定是下雨的征兆、月晕的出现必回刮风,还需要结合其他的天气条件。如若只是气旋的边缘经过,则不一定会有雨,也许只是云层增厚、风力增强、风向改变而已。在热带气旋的外缘也有卷层云存在,同样会形成晕。所以在台风季节,低纬度地区看到天空存在卷云并出现晕时,可能是台风将至的征兆。