為什么雨后才會出現彩虹 天文地理
天文地理 由小雪供稿是氣象中的一種光學現象,當太陽光照射到半空中的水滴,光線被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩光譜,由外圈至內圈呈紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫戴 八種顏色。但是彩虹一般只在雨后才出現。為什么雨后才會出現彩虹呢?下面我們就來看看吧!
雨后為什么會出現彩虹
夏天雨后,烏云飛散,太陽重新露頭,天空常常會出現半圓形的彩虹。
我國早在北宋時候,對天空中的虹就有了科學的解釋。當時的沈括在《夢溪筆談》中引用孫彥光的話說:“虹,日中雨影也。日照雨,則有之。”虹是由于陽光射到空氣中的水滴里,發(fā)生反射與折射造成的。
我們知道,當太陽光通過三棱鏡的時候,前進的方向就會發(fā)生偏折,而且把原來的白色光線分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫各種顏色的光帶。
在下雨時,或者在雨后,空氣中充滿著無數小小的能偏折日光的水滴。當陽光經過水滴時,不僅改變了前進的方向,同時被分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色光,如果角度適宜,就成了我們所看到的虹。
空氣里水滴的大小,決定了虹的色彩鮮艷程度。空氣中的水滴越大,虹越鮮艷。水滴越小,如像霧滴那樣大時,虹色越淡,形成白虹。
據測定,虹的平均寬度,大約是在地面上看到的太陽直徑的5倍。
天空中,不光是會出現1條虹,有時會同時出現2條、3條,以至5條虹,不過這種情況比較少見。如果在人工的條件下,用陽光照耀噴泉的飛沫,甚至可以看到17條虹。多條虹生成的原因同樣是由于陽光在水滴里發(fā)生反射與折射造成的,不過,光線的路線更加復雜罷了。
那么為什么夏天雨后往往有虹,而冬天卻沒有呢?
因為夏天常常下雷雨或陣雨,這些雨的范圍不大,往往是這邊天空在下雨,那邊天空仍閃耀著強烈的陽光。有時候,雨過以后,天空還飄浮著許多小水滴,當太陽光通過這些小水滴時,經過反射和折射作用,天空中美麗的彩虹就出現了。
冬天,天氣一般較冷,空氣干燥,下雨機會少,陣雨就更少,多數是降雪,而降雪是不會形成虹的,所以冬天不大會出現虹。但在極少的情況下,天空中具有形成虹的恰當條件時,也有可能出現虹。
俗話說:“東虹日頭,西虹雨。”根據虹出現的方向,可以預測未來的天氣。
虹在東方,表明在我們東邊的大氣里有雨存在。而大氣一般是有規(guī)律地自西向東運動的,東方的壞天氣只會越來越往東移去,離開我們愈來愈遠。如果虹在西方,表明在我們西邊的大氣里有雨,隨著大氣的運動,雨水就很容易落到我們這個地方來。因此,東方出現虹時,本地是不大容易下雨的;而西方出現虹時,本地下雨的可能性卻很大。
變化
多重彩虹
大多數人因為沒有積極的去觀察而不會注意到霓,霓是經常出現在主虹外側昏暗的第二道彩虹。霓是陽光經由雨滴內兩次反射和兩次折射產生的,出線的角度在50–53°。兩次反射的結果,使得霓的色彩排列和虹的弧相反,藍色在外而紅色在內。霓比虹暗弱,因為兩次反射不僅使得更多的光線逃逸掉,散布的區(qū)域也更為寬廣。在虹與霓之間未被照亮的天空,因為是亞歷山大最先描述的,所以被命名為亞歷山大帶。
更暗的第三道虹,甚至第四道虹,都曾經被拍攝過。這些是陽光在雨滴內經過三次或四次反射造成的。這些虹都出現在與太陽同一側的天空,第三道和太陽相距約40°,第四道則約為45°。因為陽光的關系,用肉眼很難看見。
Felix Billet (1808–1882) 敘述過更高階的虹,他描繪出第19道虹的位置,并稱此種模式為"彩虹玫瑰"。在實驗室內,使用更明亮的光線和準直良好的激光,可以觀察到更高階的虹。據報吳等多人在1998年使用類似的方法,以氬離子激光光束達到200階的虹。
反射虹和被反射虹
當彩虹出現在水面的物體上時,來自不同光路互補的兩個鏡弧可能分別出現在水面上和水面下。它們的名稱略有不同,如果水面是平靜的被反射虹將呈現鏡像出現在水面的地平線下方。陽光在抵達觀測者之前首先受到雨滴的偏折,然后經過水面的反射。被反射虹,至少是一部分,經??梢姡踔猎谛∷佣伎梢?。
當陽光在抵達雨滴前先被水面反射,它可能生成反射虹,如果水面夠大,整個表面也是平靜的,并靠近雨幕,反射虹便可能出現在地平線之上。它與正常的彩虹交會在地平線處,并且它的弧會在天空的較高處,因為它的中心在地平線之上,而正常彩虹的中心在地平線之下。由于需要上述條件的配合,反射虹是很罕見的。
如果反射的弧再被反射,并且霓反射弧和他的反射弧同時都出現,同時出現6條(或是8條)彩帶也是可能的。
全圓彩虹
全圓彩虹導因于雨滴對陽光的“內反射”所造成的,因為雨滴和空氣的折射率不同導致。