坐飞机旅行是观察天空的绝佳机会!有些奇幻的大气现象只有透过机窗才能看到,而这些现象背后蕴藏着丰富的光学原理。美国大气光学专家考利(Les Cowley)列出了其中几个典型现象。
当飞机在云层上方飞行,背向太阳的一面可以看到美丽的光晕。这些光晕是阳光被云层中水滴散射形成的。云层中水滴大小越均匀,光晕越明显。如果飞机飞过由较小或较大水滴组成的云层,光晕会相应膨胀或收缩。但只有在飞机下方有云彩时才能看到光晕,因为云层是光晕的“画布”。
如果万里无云,则可能看到“反面效应”——一种沿地面移动的明亮光斑,由光的衍射产生。这种亮斑总是逆着太阳移动,仿佛飞机影子遮挡了地面,而影子前方变得更亮。该效应在干旱地区或森林上空尤为常见。
转向正对太阳的一面,则是冰晕的王国。冰晕由高云层中的冰晶导致,呈现彩虹色光环和弧线,但并非彩虹。最刺眼的是“亚太阳”——下方云层中无数平坦盘状冰晶组合成巨大镜子,直接反射太阳光,形成云层上的第二个太阳。亚太阳会随飞机移动而胀大、缩小或颤动,有时还会从亚太阳处升起一条光柱射向真太阳,即太阳光柱,由排列整齐的冰晶反射阳光形成。
从飞机上欣赏日出日落也别具一格:太阳被压平,因为光线穿过浓密低层大气时折射极强,几乎达到正常折射量的两倍。晚上乘飞机时,月亮也会同样扭曲变形。
最后,抬头看天空,颜色比地面上更深更暗。天空呈蓝色是因为太阳光被分子散射,而飞机上大部分大气已在脚下,散射减少,因此天空呈现深沉的紫罗兰色。这提醒我们,已经离太空不远了。