白虹到底是什么?它们从何而来?

缺乏颜色是由微小的雾滴造成的

一位英国摄影师最近在苏格兰兰诺赫沼泽地上空发现了一道 striking 的白色彩虹。Melvin Nicholson 和一位朋友刚刚抵达一棵他希望能拍摄的树旁时,便目睹了这一现象,他告诉 ABC News。

“太阳开始从我们身后升起,驱散了雾气,这时,雾虹就出现了,”他 说道。“在我环游世界拍摄风景照的 10 年里,我从未见过这样的景象。”

白色彩虹,看起来像被褪去颜色的普通彩虹,出现在阳光可以穿透的薄雾中。通常,观察者可以看到边缘带有红色或蓝色的色调,而中间的颜色则被抹去。

与彩虹一样,雾虹在太阳位于你身后时才能看到。雾虹和普通彩虹都是当阳光照射到大气中悬浮的水滴时形成的。美国国家气象局的气象学家 Brian Jackson 说:“它们的不同之处在于,雾中的水滴比普通雨滴中的水滴要小得多得多。”

要形成彩虹,光线从空气进入水滴时会弯曲或折射,分成不同的颜色。一些光线会在水滴后部反射,然后原路返回(即射向你的眼睛)。当光线从水滴中出来,再次穿过水返回空气时,它会再次弯曲。

sunlight bending and reflecting
阳光在遇到水滴时弯曲和反射。Wikimedia Commons 用户 KES47

紫光弯曲最多,红光弯曲最少。因此,红光的角度比其他颜色的光线更陡峭地指向地面。这意味着,来自天空中较高处水滴的红光有更大的机会到达你的眼睛。这就是为什么我们看到的彩虹是彩色的条带,红色在最外侧。

你看到的弧形代表一种“最佳角度”,从你的位置看,反射和折射的阳光最明显(这个形状实际上是一个圆,被地面打断;有时可以从飞机上看到整个圆环)。

与彩虹一样,雾虹的弧形来自于水滴以 最佳角度 将阳光射向观察者。但对于雾虹来说,颜色被模糊了。雾虹是由比饱满的雨滴小约 100 倍的雾滴形成的。大部分光线在撞击这些微小水滴时会发生衍射或散射,但有些则会发生折射。

Jackson 说:“由于水滴尺寸很小,光波在水滴内停留的时间不够长,无法充分折射并清晰地分离并聚焦成颜色。”“所以,它们大多会继续重叠,看起来是白色的。”

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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