天空魔术表演

天空的顏色从来都不是单调的：晴朗的天空是蓝色的，迷人的晚霞是红色的，飘荡的云朵是白色的。

如果你喜欢观察天空，就会发现：天空可远远不只是蓝色、红色和白色这么单调，天空如何一位魔术师，总会在不经意间变化出意想不到的绚丽色彩。那这位魔术师究竟用了什么方法呢？

首先，我们先来介绍一下这位魔术师的舞台：天空。晴朗的天空会呈现令人沉醉的蓝色。这种本源的色彩来自太阳。自从牛顿用三棱镜分解了太阳光，人们终于知道我们能看到的耀眼的太阳光其实是由七种色彩组成的。七色的太阳光在天空中奔驰着射向大地，在漫长的旅途中，太阳光会与空气中的大气分子以及各种微粒相遇，就像跨栏比赛那样，组成可见光的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七位选手分别要跨越大气分子和微粒这些障碍物。其中，颜色越红，这位选手的跨越能力就越强，而颜色越蓝，它的跨越能力就越弱。于是在这场长距离跨栏比赛中，偏蓝色的选手纷纷被障碍物绊倒四散而去，这样一来，在场边观赛的我们就会看到跑道周围布满了各种蓝色系选手，也就是我们抬头看到的这一片蔚蓝色天空了。

蓝色的舞台已经介绍完，下面，天空魔术师即将开始它的神奇魔术表演！

彩虹

说到天空中颜色最丰富的现彖，彩虹一定当之无愧，它就像一座七彩的拱桥悬桂在天空中。你知道天空魔术师是怎么变出这座彩虹桥的吗？它又为什么是一个拱形呢？

我们先来看看天空魔术师的道具——阳光和水滴。相信大家都听过“雨后彩虹”这个词。为什么非要雨后呢？这是因为雨后空气中有许多小水滴，这些水滴就像飘在空中的玻璃珠儿。阳光以一个特殊的角度（大约是42度）从正面照射水滴的时候，阳光穿过水滴表面会发生一次折射，还会在水滴的背面反射一次，阳光再次从水滴内部穿过最终以折射的方式离开水滴，这样折腾一番，光线终于到达我们的眼中。在这复杂的两次折射一次反射的过程中，因为阳光中的七种颜色有不同的折射率，所以本来是齐头并进混在一起的七位选手，在穿过水滴后就跑出了不同的路线，分道扬镳后观众朋友们才终于看清七位选手各自的色彩。本来正常情况下我们应该看到的是红色在最内侧，紫色在最外侧，但是因为光线还在水滴里面反射了一次，于是它们的顺序就被颠倒了，我们看到的就是红色在外、紫色在内的彩虹颜色了。而且，因为光线在小水滴中反射过一次，所以我们需要背对太阳才能看到彩虹。有时候，光线在水滴中会反射两次，这时我们就会看到在彩虹的外部还出现了一个彩色圆弧，那就是我们常说的霓虹的“霓”。霓的颜色与虹正好相反——“外紫内红”。所以当我们再看见“霓虹”这个词的时候要记得，霓和虹那可是两个不同的彩色光环。

那彩虹为什么是弧形的呢？上面我们提到七种颜色有不同的折射率，所以它们各自的折射角度是不同的，红色光折射的角度大约是42度，蓝紫色光的折射角度大约只有40度。我们背对太阳时，如果把太阳光通过我们的后脑和眼睛连成一条直线，那么与这条直线呈40-42度夹角的地方，通常就是彩虹出现的位置。无数平行光线在水滴中射入射出，而最终能投射进眼睛，被我们看到的是与平行入射光线约成42度的光束集合体。于是，我们得到了一个以眼睛为顶点的圆锥体，而这个圆锥底面的圆弧就是彩虹啦！但是由于有地平线的遮挡，我们大多数时候看到的彩虹只能是半弧形的。如果你有幸在乘坐飞机时看到彩虹，这时因为视线中没有地平线的遮挡，你就能看到一个漂亮的圆形彩虹，这才是彩虹的真面目！

展示完彩虹魔术，大家想想除了雨后，彩虹是不是也可能出现在其他场景中？只要有充足的水雾、有阳光刚好呈42度的照射，彩虹就会如约而至。所以，在瀑布周围、在洒水车附近或用水雾浇花时，我们就经常能够见到彩虹。

幻日

天空魔术师不仅会将阳光分解成七色彩虹桥，它还可以将太阳由一个变成多个，下面这个魔术就叫幻日。

我们都听过“后羿射日”的故事，对我们来说十个太阳照射大地的情况只会出现在神话传说中。但在西方，有一位天文学家还真的见过很多太阳同时挂在天空中的景象。那是在1661年2月的一天，太阳刚刚升起不久，天文学家赫维尔正和往常一样坐在窗边喝茶。赫维尔瞥了一眼窗外的风景，突然，作为一位研究太阳黑子的天文学家，职业的敏感性使他察觉到当天的太阳有点儿不一样。他定睛观察，顿时大惊失色。原来，天空中竟然出现了七个太阳。当时没有照相技术，赫维尔拿出纸笔，把他看到的景象画了出来，太阳的位置、光弧的形状全都标注得清清楚楚。后来，他把这幅奇怪的画收录在了他的著作《天边孤独的水星》中，后人将这幅图称作“赫维尔七日图”。后来，很多人也都观察到这种现象，验证了其真实性，并为这种现象起了一个很炫的名字：幻日。

那么“幻日”这个魔术是如何变的呢？它用到的道具依然是光和水汽。只是，这时候的水汽不再是小水滴，而是无数凝结成六边形的盘状冰晶体。在重力的影响下，盘状冰晶体在天空中整齐排布，就像一块透明的幕布，当阳光射向这些冰晶的时候，它们会像三棱镜一样折射阳光，使光线向左右分别折射约22度。由此，我们会看到三道光从太阳的方向直射过来，同时映入眼帘的就是三个太阳。但其实，只有中间那个太阳是真实的，旁边两个都只是太阳的虚像，也就是幻日。

要出现幻日首先要有高层的卷云，因为有云才能形成冰晶。而且云层要薄，这样光线才能穿透。其次，太阳的照射角度要小，这样阳光才能被冰晶折射。而且阳光、冰晶与人眼的角度都要正好，这样被冰晶折射的光线才能被我们看到。

幻日不太容易见到，但是另一种现象却很常见，那就是“日晕”。日晕总是与幻日相伴而生，有时候我们看不到幻日，但可以看到日晕。日晕的成因与幻日非常相似，也是阳光经过空中的六边形冰晶折射形成的。只是，这时候的六边形冰晶变成了六边形柱状冰晶，而非盘状了。当柱状冰晶与阳光垂直时，光线经过冰晶的折射，会在太阳外面形成一个光晕，这就是日晕。夜晚，月光明亮也会形成月晕。

与幻日、日晕形成的方式相似，光线与不同的冰晶或者水滴发生折射，在天空中还会形成环天顶弧、环地平弧、幻日环等大气折射现象。这些都是天空魔术师用光与冰晶、水滴造就的奇观。

光柱

冰晶不但能折射光线，它还能够反射光线。2015年12月30日晚上的内蒙古锡林浩特市，室外温度已降至零下20摄氏度，人们都沉浸在即将迈入新年的喜悦中，家家户户灯火辉煌。此时，窗外突然出现一条条直冲云雷、五彩缤纷的光柱。这些光柱从地面一直连接到天空中的云彩，就像天上飘下的彩带，这如梦如幻的场景持续了近2个小时，城市仿佛变身成一座“童话小镇”。这绚烂夺目的光柱准确说来就是大乞光柱现象。

天空魔术师在这个魔术中使用的道具依然是冰晶。在寒冷的时候，大气上层的片状冰晶会在重力的作用下缓缓飘落，形成一层层水平下落的冰晶。在飘落的过程中，它们渐渐与地面平行，就像是在空中平行降下一面面由冰晶组成的镜子。这时，如果有从地面来的光照射到这些冰晶的底部，冰晶就会将这些光反射回去。当光线反射到我们眼中时，我们就会看到一个连接天地的光柱挂在天边。

因为要从地面将光射向天空，因此，光柱现象一般都出现在太阳比较接近地平线的日出、日落时分。此时，我们会看到如聚光灯一般的光线照射天空。如果是人造光源，光的颜色会更加丰富，形成更为绚丽的光柱，就像锡林浩特市出现的那些梦幻光柱一样。

雨幡

平日里，我们看到的云大多是一片一片或者一朵一朵的。但有时候，我们也会看到一条条如丝线一般的东西从云中垂下，这就是“雨幡”。为什么空中会出现雨幡呢？在云层中，有很多过冷水，这些过冷水已经低于零度，但因为没有凝结核，所以它们无法凝结成冰晶，状态很不稳定。当有飞机飞过或有其他大气扰动情况时，这些过冷水的脆弱状态就会被打破，于是它们就开始凝结成小冰晶或者小水滴，并开始下落。在下落的过程中，它们会随风飘荡，形成像旗子一样的“雨幡”。云中一部分水汽变成冰晶下落了，这个空间中的水汽就不充足了，因此会形成一个空洞，叫作“雨幡云洞”。云中有洞，洞中有天，洞下有幡，正所谓“别有洞天”。有时候，光线适当，这些雨幡中的小冰晶还会折射阳光，形成彩虹云，就又是一番盛景了。

绿闪

天空魔术师最后为我们表演的是一个富有传奇色彩的大气现象：绿闪。在电影《加勒比海盗3》中，大副说：“当一个生命回归或离去时，天边会出现绿光。”这里的绿光就是绿闪。很少有人见过绿光，但绿光象征幸运、幸福的美好寓意却流传甚广。

绿闪只有在遥远、低矮的地平线附近才能看到，持续的时间也只有几秒钟。曾经有很多人认为它不是真实存在的;还有一些人相信它的存在，但对于它的产生原因一无所知;而冒险家们则以看到它为傲。但其实绿闪出现的原理并不复杂，它和三棱鏡分解白光的原理是一样的。太阳光到达地面，需要穿过地球的大气层，而且在大气层中会被折射。由于不同颜色的光折射率不同，它们就会分散，这就是色散现象。在白天的时候，太阳距离地球较近，太阳光穿过大气层的距离就比较短，色散现象并不明显。但是在日落时分，太阳光穿过大气层的距离逐渐变长，色散现象也就变得更加明显。这时，大气层就像是一个翻过来的三棱镜，阳光被大气分解成了七色光，当绿色的部分落到人眼中的时候，我们就见到了绿闪现象，甚至还有更罕见的蓝闪和紫闪现象。但也恰恰是因为我们看到的是被分解的光，因此它持续的时间会非常短暂，是真正的转瞬即逝。

说了这么多，你有没有发现天空魔术师变幻这么多种大气现象其实只用了几样道具：阳光、水汽凝结成的水滴或冰晶。但是因为有了各种复杂的光学折射、反射、散射现象，这些平常的道具被变幻出了霓虹、幻日、日晕、光柱、雨幡、绿闪……看了天空魔术师这么多精彩的表演，下次天空中再上演魔术是，你是不是很快就能戳穿它的小把戏了？

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