2012年9月8日星期六

環地平弧

今回認真一點。


不是彩虹。彩虹一般在乍雨乍晴的日子出現。陽光在透過雨滴時經過折射、全反射、折射,由於不同波長的光受折射的程度不同,因而導致色散,形成彩虹。完整的彩虹是圓的,圓心背向光源,紅色離圓心 42 度,紫色離圓心 40 度;因此,在一般情況下彩虹不可能在太陽距地平線少於 42 度時出現,故我們通常只會在日出後或日落前兩三個小時內見到彩虹,而且只能見到地平線上面的一半。


相中的彩帶於下午一時左右﹝太陽距地平線約 70 度﹞在半空出現,早前沒有下過雨,故它不是彩虹;更何況彩虹的兩側是向下彎的,而它的兩側卻微微向上彎。

紅在上紫在下,出現在太陽的下方,相信它是「環地平弧」﹝circumhorizontal arc﹞。「環地平弧」是陽光透過雲層時被冰晶折射而導致色散的結果,六角形的冰晶要呈薄片狀,而陽光必須從薄片的側面進入冰晶,再從底部透出,一進一出共經歷兩次折射,出來的光譜與入射的陽光大致呈 46 度﹝紫色﹞ 至 50 度﹝紅色﹞角,而且只會在太陽距地平線超過 58 度時出現,因為當陽光在冰晶側面的入射角少於 58 度時﹝假設空氣和冰的折射率分別為 1.0 及 1.31,以及六角形冰晶的垂直切面是長方形,算出來是 57.8 度﹞,陽光便會在冰晶的底部經歷全反射,因而不能從下面透出。
﹝示意圖不按比例,光線乃隨意畫出,角度不準確﹞


至於為何要呈薄片狀的冰晶呢?其實厚也沒有用,太厚的話在冰晶側面較高位置進入的陽光只會從對面的側面透出,其間亦會經歷兩次折射,但出來的光線幾乎與入射的陽光平衡,沒有偏轉。就形成「環地平弧」而言,以入射角為極端值 58 度計,冰晶的有效厚度僅為垂直切面底部闊度的 0.85 倍;取另一極端值 90 度計,有效厚度極其量只是垂直切面底部闊度的 1.18 倍。此外,若然大部分陽光均因冰晶太厚而從冰晶的另一個側面﹝而非底部﹞透出,「環地平弧」便會因為「光線不足」而不夠明亮,甚至暗淡到難以看得見。

2012年9月5日星期三

雲裳集 ── 偽卷雲

日落西山,地面溫度下降,對流減弱,因日灑而形成的雷雨雲缺了水汽補充,身軀變得越來越單薄,成了一縷偽卷雲。沒了上衝氣流的承托,雨一面倒地被地心吸力拉下來,長長的雨絲吊在偽卷雲下面隨風漂蕩,在夕陽的映照下,有如一張金色的雨幡:

2012年9月4日星期二

雲裳集 ── 陳列於雲端的珍珠

曾經不止一次見過彩雲﹝iridescent cloud﹞,皆是卷積雲;雲幔﹝pileus cloud﹞亦是常見的,見過的均像白頭紗。昨日見到的這個雲幔是彩色的 ── iridescent pileus cloud,更難得的是它竟持續了半個小時之久,要知雲幔多是「短命」的,一般在形成後數分鐘便消散。




起初是雲頂上的一片「疙瘩」,四周漸次發了一層薄紗般的「霧」,將疙瘩罩住,在陽光的照耀下,還透現出彩光,有如一顆陳列於雲端的珍珠。