“火彩虹”這個名稱雖然形象,但容易引起誤解。它既不是火焰,也不是彩虹,它的學名叫做環地平弧(Circumhorizon Arc)。它總出現在特定緯度(主要是中高緯度)的夏季天空,是因為它的形成需要同時滿足幾個非常苛刻的條件:
高空存在卷云:
- 環地平弧形成于距離地面約6-10公里甚至更高的卷云層中。
- 這些云是由微小的冰晶組成,而不是液態水滴(彩虹需要水滴)。
冰晶必須是特定形狀且水平排列:
- 云中的冰晶必須是六邊形的板狀冰晶。
- 這些板狀冰晶需要近乎水平地穩定漂浮在空氣中。如果冰晶翻滾或傾斜,就無法形成清晰明亮的弧。
太陽高度角必須非常高(大于58°):
- 這是最關鍵的條件!陽光必須以特定的角度(約90度)射入冰晶的垂直側面,并從近乎水平的底面射出。
- 這種特殊的光路(類似光線通過一個90°的棱鏡)才能產生強烈的色散,形成光譜色帶。
- 只有當太陽在天空中的位置非常高時(高度角 > 58°),陽光才能以這個精確的角度進入和離開水平板狀冰晶。
為什么特定緯度?
- 太陽高度角與緯度的關系: 太陽在天空中的最大高度角取決于你所在的地理緯度。緯度越低(越靠近赤道),太陽在正午時能達到的高度角就越高;緯度越高(越靠近兩極),太陽能達到的最大高度角就越低。
- 58°高度角的限制: 在中高緯度地區(例如北緯40°到55°左右),太陽在一年中的大部分時間都達不到58°的高度角。只有在夏季,尤其是夏至前后,正午時分太陽才能達到或超過這個關鍵高度角。
- 低緯度地區: 在赤道和低緯度地區,太陽全年大部分時間都能輕松超過58°高度角。理論上,只要滿足有合適卷云的條件,環地平弧在低緯度一年四季都可能出現(但云的條件不一定總滿足)。不過“火彩虹”現象在低緯度報道相對較少,可能因為公眾關注度或云況差異。
- 高緯度地區: 在極地或高緯度地區(緯度高于約55°),即使在夏至,太陽也永遠無法達到58°的高度角。因此,在這些地區永遠不可能看到環地平弧。
為什么是夏季?
滿足太陽高度角要求: 如前所述,在中高緯度地區,只有在夏季(尤其是夏至前后幾周),正午前后的太陽才能升到足夠高的高度(>58°)。
卷云更常見: 夏季大氣對流活動通常更活躍,有利于形成高空的卷云。雖然卷云一年四季都有,但夏季的天氣模式可能更頻繁地產生大片、穩定的、含有合適板狀冰晶的卷云層。
總結:
“火彩虹”(環地平?。┰谔囟ň暥龋ㄖ饕侵懈呔暥龋┑南募咎炜兆畛R姡且驗椋?/p>
- 緯度決定了太陽高度角的上限: 只有在這個緯度范圍內,太陽在夏季才能達到形成該現象所必需的極高高度角(>58°)。
- 夏季提供了關鍵高度角: 只有在夏季,太陽才能升到那個關鍵高度。
- 夏季可能提供合適的云況: 夏季更可能產生形成環地平弧所需的高空、穩定、含有水平板狀冰晶的卷云。
所以,下次如果你在中緯度地區的夏季正午時分,看到高空有薄薄的、絲縷狀的卷云,別忘了抬頭看看地平線上方(大約在太陽下方兩個太陽直徑的位置),也許就能幸運地目睹這片絢麗而罕見的“燃燒的彩虹”——它其實是太陽光在高空冰晶中精確折射和色散的杰作。