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彩(cai)(cai)虹是由將太陽(yang)光(guang)分解(jie)成不(bu)同波長或(huo)顏色的(de)水(shui)滴形成的(de)。而我們平時看見的(de)彩(cai)(cai)虹只(zhi)是半(ban)弧形的(de)，這是因為地(di)平線擋(dang)住了它的(de)下半(ban)部分。而太陽(yang)的(de)高度(du)可以決定(ding)彩(cai)(cai)虹弧度(du)的(de)多少，太陽(yang)在天空中越低，彩(cai)(cai)虹的(de)底部就越高。因此(ci)站(zhan)得越高，看到(dao)的(de)彩(cai)(cai)虹弧度(du)就越完(wan)整。

形成原因

由(you)于地(di)球表(biao)面是一(yi)(yi)個曲面并(bing)且被厚厚的大(da)氣(qi)所覆蓋，雨后(hou)空氣(qi)中(zhong)的水含量比(bi)平時(shi)高，當陽光照射(she)入空氣(qi)中(zhong)的小(xiao)水滴時(shi)就(jiu)形(xing)成(cheng)了(le)折(zhe)射(she)。同時(shi)由(you)于地(di)球表(biao)面的大(da)氣(qi)層為一(yi)(yi)弧面從而導(dao)致了(le)陽光在表(biao)面折(zhe)射(she)形(xing)成(cheng)了(le)我(wo)們所見到(dao)的弧形(xing)彩虹。

目擊現場

來自西澳大利(li)亞州佩(pei)斯(si)的攝影(ying)師(shi)科林(lin)-萊(lai)昂哈特在旅行經過科茨洛灘(tan)時，拍到了一個(ge)全圓形彩虹。

科林說：“我(wo)們當(dang)時在結(jie)束一次(ci)航拍的返(fan)程途中，直升(sheng)機經過一片陣雨區。當(dang)我(wo)們穿過雨區邊緣的時候，太陽正(zheng)(zheng)在落山，位置很低，陽光正(zheng)(zheng)好打造出這一奇特的彩虹。它(ta)就在我(wo)們的正(zheng)(zheng)前方形成了。”

于(yu)是(shi)科(ke)林拿出相(xiang)機(ji)，抓拍下了全圓(yuan)形(xing)彩虹的形(xing)成過(guo)程。

據美國國家航空航天局介紹，全圓形(xing)彩(cai)虹現象和觀測者位置有很大關系，主(zhu)要是由雨滴對陽光的內反射形(xing)成(cheng)的。

形成條件

空中漂浮的(de)(de)小水(shui)(shui)滴就(jiu)像(xiang)一(yi)個(ge)個(ge)球形透鏡，陽(yang)光(guang)射入(ru)(ru)(ru)水(shui)(shui)滴后，經過折(zhe)射、反射再折(zhe)射出來，進入(ru)(ru)(ru)我(wo)們的(de)(de)眼睛。本來的(de)(de)白光(guang)進入(ru)(ru)(ru)水(shui)(shui)滴后，會像(xiang)牛頓的(de)(de)三棱鏡實驗一(yi)樣，由于折(zhe)射而分成(cheng)不同的(de)(de)色(se)(se)光(guang)，所以(yi)彩虹(hong)才有不同的(de)(de)顏(yan)色(se)(se)。

空氣中(zhong)布滿水滴(di)，為什么我們只看到(dao)一(yi)道彩(cai)虹(hong)，而不是(shi)到(dao)處都有彩(cai)虹(hong)呢?這是(shi)因為光線(xian)入射水珠的位置，只有一(yi)個角度(du)會讓折(zhe)射出的光線(xian)強度(du)最(zui)大(見圖A)。這就是(shi)解讀(du)彩(cai)虹(hong)現象的最(zui)基本(ben)原理：入射光和眼睛見到(dao)色(se)光的視線(xian)間有一(yi)個固定的夾(jia)角。

因(yin)此(ci)，并(bing)不(bu)是只(zhi)有空中某些特(te)別的(de)(de)水珠會產生彩虹(hong)，而(er)是只(zhi)有在特(te)定角(jiao)度的(de)(de)水珠所折(zhe)射(she)出來的(de)(de)色光(guang)才能進入我們的(de)(de)眼睛。這個(ge)角(jiao)度和不(bu)同色光(guang)的(de)(de)折(zhe)射(she)率有關，例如(ru)紅光(guang)的(de)(de)折(zhe)射(she)率較小(xiao)，夾(jia)角(jiao)較大(da)(約(yue)42°13')；反之，紫(zi)光(guang)折(zhe)射(she)率小(xiao)，夾(jia)角(jiao)就(jiu)較小(xiao)(約(yue)40°30')。這就(jiu)造成(cheng)紅色在上、紫(zi)色在下(xia)的(de)(de)彩虹(hong)。

因(yin)(yin)為(wei)陽(yang)光(guang)是平行入射，由上(shang)述(shu)原理和“并行線同位角相等(deng)”定理，進入眼(yan)中的(de)色光(guang)會因(yin)(yin)為(wei)空氣中的(de)水珠(zhu)層厚度的(de)增加(jia)而加(jia)強，這就是為(wei)什么大雨后的(de)彩虹較清楚、小(xiao)雨后的(de)較淡薄的(de)原因(yin)(yin)。

由于(yu)固定夾角的(de)(de)限(xian)制(zhi)，當太陽在(zai)我們頭上時(shi)(shi)，折射的(de)(de)光線不能(neng)進入(ru)眼睛(jing)，所(suo)以看不到(dao)彩(cai)(cai)虹。必須到(dao)下午4點以后(hou)，彩(cai)(cai)虹才(cai)會在(zai)山巒或城市的(de)(de)天際出現，而且隨著(zhu)時(shi)(shi)間越接(jie)近傍晚，彩(cai)(cai)虹的(de)(de)位置會越高，這也是前(qian)述(shu)基本原(yuan)理的(de)(de)應(ying)用。

根據同樣的(de)原理，考慮以通過眼(yan)(yan)睛平行于入射陽光(guang)(guang)(guang)的(de)直(zhi)線(xian)為軸(zhou)，旋轉在你眼(yan)(yan)中(zhong)造成(cheng)彩虹的(de)入射光(guang)(guang)(guang)線(xian)，這(zhe)時(shi)，進入眼(yan)(yan)睛的(de)折射色光(guang)(guang)(guang)，會(hui)轉出一(yi)(yi)個圓錐面(mian)。如果(guo)入射光(guang)(guang)(guang)與地面(mian)不平行(例如下午4點時(shi))，這(zhe)個圓錐面(mian)投射到我(wo)們(men)眼(yan)(yan)里，看起來只是一(yi)(yi)段(duan)短圓弧。但是到了傍晚，陽光(guang)(guang)(guang)平行于地面(mian)時(shi)，我(wo)們(men)眼(yan)(yan)中(zhong)的(de)彩虹，就幾乎是正半圓。

由(you)于地球表(biao)面是一(yi)個曲面并且(qie)被(bei)厚厚的大(da)氣(qi)所(suo)覆蓋，雨后空(kong)氣(qi)中(zhong)的水含量比平時(shi)(shi)高，當陽光照射(she)入空(kong)氣(qi)中(zhong)的小(xiao)水滴時(shi)(shi)就形(xing)成了(le)折射(she)。同時(shi)(shi)由(you)于地球表(biao)面的大(da)氣(qi)層為一(yi)弧面從而導(dao)致(zhi)了(le)陽光在(zai)表(biao)面折射(she)形(xing)成了(le)我(wo)們所(suo)見到的弧形(xing)彩虹。

科學證明，所有(you)的(de)彩虹(hong)都是全圓形(xing)的(de)，只(zhi)是我(wo)們平時無法(fa)從(cong)地面上看到。想(xiang)要看到全圓形(xing)彩虹(hong)是非常(chang)難得(de)的(de)，必須具備(bei)“天時地利”的(de)條(tiao)件，所以通常(chang)只(zhi)有(you)飛(fei)行員才(cai)能見(jian)到這種自然奇觀。

相似現象

火焰彩虹

火(huo)焰(yan)彩虹，是極為少(shao)見(jian)的(de)景象(xiang)，只(zhi)有太(tai)陽處于天頂，太(tai)陽光穿射過高海拔處的(de)卷(juan)(juan)云，并且卷(juan)(juan)云富含冰晶(jing)時，火(huo)焰(yan)彩虹才有可能產(chan)生(sheng)。火(huo)焰(yan)彩虹也叫彩虹云。

冰彩虹

氣象官員又將冰彩虹稱(cheng)作"22度(du)虹"，因為這(zhe)種環形(xing)結構是(shi)在太陽(yang)周(zhou)圍22度(du)范圍內形(xing)成的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)種視(shi)覺現象是(shi)由大氣里(li)的(de)(de)(de)(de)盤(pan)狀冰晶(jing)反射陽(yang)光(guang)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)冰彩虹，這(zhe)些冰晶(jing)所在的(de)(de)(de)(de)云團一般很薄，而(er)且是(shi)一簇簇聚集在一起，常被稱(cheng)作卷云。只有當太陽(yang)升(sheng)得很高(大約位于地(di)平(ping)線上方58度(du)范圍內)，而(er)且它發出的(de)(de)(de)(de)光(guang)正好從高空(kong)卷云里(li)穿過時，才(cai)能看到這(zhe)種罕見(jian)現象。太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)高度(du)決(jue)定了這(zhe)種光(guang)暈的(de)(de)(de)(de)清晰(xi)度(du)。而(er)且卷云里(li)的(de)(de)(de)(de)冰晶(jing)必須呈六邊形(xing)，而(er)且薄薄的(de)(de)(de)(de)冰片必須與地(di)面平(ping)行。

月亮彩虹

我們(men)都知道，彩(cai)虹(hong)(hong)是(shi)(shi)(shi)經常在(zai)雨后出現(xian)的，而(er)且(qie)經常會出現(xian)。但是(shi)(shi)(shi)，這(zhe)種月(yue)亮(liang)(liang)(liang)彩(cai)虹(hong)(hong)并不經常被人們(men)看(kan)到(dao)。因為月(yue)亮(liang)(liang)(liang)彩(cai)虹(hong)(hong)形成的條件比較少見，它(ta)一般都是(shi)(shi)(shi)在(zai)滿月(yue)或者是(shi)(shi)(shi)馬上(shang)就滿月(yue)的夜晚，而(er)且(qie)還(huan)需要在(zai)月(yue)亮(liang)(liang)(liang)低垂的時候才會發生這(zhe)種現(xian)象。這(zhe)種月(yue)亮(liang)(liang)(liang)彩(cai)虹(hong)(hong)看(kan)起來特別的獨特，非常漂亮(liang)(liang)(liang)。最經常看(kan)到(dao)月(yue)亮(liang)(liang)(liang)彩(cai)虹(hong)(hong)的地方就是(shi)(shi)(shi)在(zai)美國的坎(kan)伯蘭大瀑布那里(li)，還(huan)可以看(kan)到(dao)很漂亮(liang)(liang)(liang)的月(yue)亮(liang)(liang)(liang)彩(cai)虹(hong)(hong)。