幻日环
幻日环
龚颖恒
2023年7月
当太阳或月亮的光线被大气中的冰晶折射或反射,就会产生统称「晕」的光学现象。幻日环是「晕」的其中一种,它是一条在太阳的相同仰角(高度)以水平方向环绕著天空的白色光环。在幻日环上有数处地方有机会出现光亮的白点。这些光点最经常出现在22度日晕的外边,有时它们会出现在距离太阳120度的方位,甚至罕有地出现在太阳的相反方向。这些光点称为幻日,而幻日环就好像一条穿过太阳和幻日的光环(图一)。完整的幻日环可环绕整个天空,不过大多数时间只能够观测到其中某部份。幻日环比幻日和22度日晕较为少见。
当天空布满大量近乎垂直的六角形冰晶时,那些冰晶会好像一面镜子般反射阳光(如月光被反射则会产生幻月环)。该反射可以是外反射,又或者是一次或以上的内反射(图二)。而整条幻日环是由无数冰晶反射的光线所组成(图三)。由于幻日环主要是因为太阳光的反射而形成,它一般呈现白色。
事实上,「晕」包含了多种有趣的光学现象(图四)。对于其他一些现象,有机会再作讨论。

图一 幻日环、幻日和22度日晕同时出现。(照片鸣谢 : MC Lam)

图二 太阳光线射至六角形冰晶的表面,经外反射或不同次数的内反射后从侧面或底部射出。

图三 幻日环由天上无数六角形冰晶对太阳光线的不同反射所组成,其中较接近(远离)太阳的部份是太阳光线经冰晶的外(内)反射而形成。(注: 此图只为展示用,图中实物大小不按比例。)

图四 世界气象组织「国际云图」内一张摄于捷克的照片同时显示了幻日环、幻日、22度和46度日晕以及环天顶弧等光学现象。(照片鸣谢 : Claudia Hinz)
参考资料:
[1] 世界气象组织「国际云图」网页 – 幻日环
[1] 世界气象组织「国际云图」网页 – 幻日环