幻日環
幻日環
龔穎恒
2023年7月
當太陽或月亮的光線被大氣中的冰晶折射或反射,就會產生統稱「暈」的光學現象。幻日環是「暈」的其中一種,它是一條在太陽的相同仰角(高度)以水平方向環繞著天空的白色光環。在幻日環上有數處地方有機會出現光亮的白點。這些光點最經常出現在22度日暈的外邊,有時它們會出現在距離太陽120度的方位,甚至罕有地出現在太陽的相反方向。這些光點稱為幻日,而幻日環就好像一條穿過太陽和幻日的光環(圖一)。完整的幻日環可環繞整個天空,不過大多數時間只能夠觀測到其中某部份。幻日環比幻日和22度日暈較為少見。
當天空佈滿大量近乎垂直的六角形冰晶時,那些冰晶會好像一面鏡子般反射陽光(如月光被反射則會產生幻月環)。該反射可以是外反射,又或者是一次或以上的內反射(圖二)。而整條幻日環是由無數冰晶反射的光線所組成(圖三)。由於幻日環主要是因為太陽光的反射而形成,它一般呈現白色。
事實上,「暈」包含了多種有趣的光學現象(圖四)。對於其他一些現象,有機會再作討論。

圖一 幻日環、幻日和22度日暈同時出現。(照片鳴謝 : MC Lam)

圖二 太陽光線射至六角形冰晶的表面,經外反射或不同次數的內反射後從側面或底部射出。

圖三 幻日環由天上無數六角形冰晶對太陽光線的不同反射所組成,其中較接近(遠離)太陽的部份是太陽光線經冰晶的外(內)反射而形成。(註: 此圖只為展示用,圖中實物大小不按比例。)

圖四 世界氣象組織「國際雲圖」內一張攝於捷克的照片同時顯示了幻日環、幻日、22度和46度日暈以及環天頂弧等光學現象。(照片鳴謝 : Claudia Hinz)
參考資料:
[1] 世界氣象組織「國際雲圖」網頁 – 幻日環
[1] 世界氣象組織「國際雲圖」網頁 – 幻日環