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          彩虹形成的原因有哪些

          学习啦【十万个为什么】 曾扬时间:2018-06-22 16:02:32我要投稿

          彩虹形成的原因有哪些

            原因

            彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴,造成光的色散及反射而成的。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射,在水滴内也是以不同的角度反射。当中以40-42度的反射最为强烈,形成人们所见到的彩虹。

            其实只要空气中有水滴,而阳光正在观察者的背后以低角度照射,便可能产生可以观察到的彩虹现象。彩虹最常在下午,雨后刚转天晴时出现。这时空气内尘埃少而充满小水滴,天空的一边因为仍有雨云而较暗。而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光,这样彩虹便会较容易被看到。虹的出现与当时天气变化相联系,一般人们从虹出现在天空中的位置可以推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时,本地是不大容易下雨的,而西方出现虹时,本地下雨的可能性却很大。

            彩虹的明显程度,取决于空气中小水滴的大小,小水滴体积越大,形成的彩虹越鲜亮,小水滴体积越小,形成的彩虹就不明显。一般冬天的气温较低,在空中不容易存在小水滴,下雨的机会也少,所以冬天一般不会有彩虹出现。

            弯曲原因

            事实上如果条件合适的话,可以看到整圈圆形的彩虹(例如峨眉山的佛光)。形成这种反射时,阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次,最后射向人们的眼睛。

            光穿越水滴时弯曲的程度,视光的波长(即颜色)而定——红色光的弯曲度最大,橙色光与黄色光次之,依此类推,弯曲最少的是紫色光。

            因为水对光有色散的作用,不同波长的光的折射率有所不同,蓝光的折射角度比红光大。由于光在水滴内被反射,所以观察者看见的光谱是倒过来,红光在最上方,其他颜色在下。

            每种颜色各有特定的弯曲角度,阳光中的红色光,折射的角度是42度,蓝色光的折射角度只有40度,所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。

            若用一条假想线,连接后脑勺和太阳,那么与这条线呈42度夹角的地方,就是红色所在的位置。这些不同的位置勾勒出一个弧。既然蓝色与假想线只呈 40度夹角,所以彩虹上的蓝弧总是在红色的下面。

            倒挂的彩虹又是怎么回事?

            “环天顶弧”是气象学中一种稀有现象,因为它的形成位置相当高,很少被人注意到,常被称之为“倒挂彩虹”或“天空的微笑”, 它形成于和太阳同一侧的天空,并且以不超过四分之一圆周的长度环绕天顶。

            天空晴朗,云层非常少,同时阳光还得以一定的角度照射在距离地面6100米-7625米的云层中的细小的冰晶上形成折射。同时,云层中的冰晶表面一定得是弯曲的,且颗粒比盐粒还要小。

            当太阳身处天空下方,日光与冰晶扁平面相接触时,光线在每个晶体内都发生了弯曲,折射出包括红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝、蓝紫色等彩虹特有的七色光谱。

            由于卷云所含的冰晶粒子不断移动位置,因此环天顶弧现象出现的时间非常短暂。

            具体过程分解是这样:

            形成环天顶弧的太阳光会从冰晶的平坦顶面进入,从其中一个棱镜面射出。几乎平行的太阳光经过角度90°的棱镜折射后将是宽色分离和较单纯的颜色。环天顶弧只能在太阳的仰角低于32.2°时形成。当太阳的仰角在22°时的环天顶弧最明亮,因为这时的太阳光进入和离开冰晶时的偏向角最小;这时形成的环天顶弧长度22°,宽度3°。环天顶弧的长度因为太阳仰角的不同而在32.2°和0°之间变化,并且在这两个极值的环天顶弧亮度会非常微弱。当太阳的仰角高于32.2°,光线会从冰晶的底部离开,会形成几乎只有单色的幻日环。

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