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揭秘飞机窗外的奇幻现象:蕴藏众多光学原理

2006-05-18 10:14 夏洁 《大科技·科学之谜》杂志 阅读 0
核心摘要: 本文揭秘飞机窗外奇幻大气现象的光学原理,包括光晕、反面效应、冰晕、亚太阳、太阳光柱以及日出日落时的扭曲现象。这些现象由水滴散射、冰晶反射和大气折射等光学机制产生,只有透过机窗才能观察到。文章由美国大气光学专家考利总结,适合对大气光学和自然现象感兴趣的读者。

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。

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