天空中出现奇异的幻日现象，多个“太阳”同时现身，背后藏着怎样的气象秘密

这令人惊叹的“多个太阳”景象，被称为幻日或假日，是一种非常壮观但并非超自然的光学现象。它背后的“气象秘密”主要藏在高空中的冰晶和阳光的折射与反射之中。

以下是幻日现象形成的详细科学解释：

主角：高空卷云中的冰晶

• 幻日通常出现在高空的卷云或卷层云中。这些云由微小的冰晶组成。
• 关键点在于冰晶的形状：形成幻日最有效的冰晶是六角形板状冰晶。它们像微小的、扁平的六边形薄片。

关键过程：光线在冰晶中的折射

• 当阳光照射到这些六角板状冰晶时，光线不会简单地穿过或反射。
• 冰晶就像微小的棱镜。光线进入冰晶时发生折射（弯曲），在内部经过一次或多次反射，然后从另一个面射出时再次发生折射。
• 对于形成幻日来说，最关键的光路是光线从冰晶的一个侧面射入，从另一个与入侧面成 60度夹角 的侧面射出（具体路径是光线在冰晶内部经历了两次折射，中间有一次反射）。

特定的角度：22度

• 上述特定的光路（入射-折射-内部反射-折射-射出）导致了一个非常重要的结果：射出的光线相对于原始入射阳光的方向，发生了大约22度的偏折。
• 这意味着，对于观察者来说，只有那些位置恰好能让冰晶将阳光偏折22度进入人眼的冰晶，才会显得明亮。

幻日的出现：

• 太阳位于天空的某个位置。
• 在太阳的左右两侧（偶尔也可能在上方，但罕见），大约22度的位置上，会聚集大量满足“22度偏折条件”的冰晶。
• 这些冰晶将阳光偏折22度后，正好进入地面观察者的眼睛。
• 于是，观察者就看到了两个额外的明亮光点，它们与真实的太阳在同一水平线上，距离太阳大约22度。这就是“幻日”。

幻日现象的关键特征和细节：

• 位置： 通常出现在真实太阳的左右两侧，与太阳在同一水平线上，距离太阳约22度。
• 亮度与颜色： 幻日通常比真实的太阳暗很多。它们常常呈现出彩色，靠近太阳的一侧偏红色，远离太阳的一侧偏蓝色（类似于彩虹的色散原理，但程度较弱）。这是因为不同颜色的光在冰晶中折射的角度略有不同。
• 22度日晕： 幻日常常伴随着一个更大的光晕——22度日晕。这是一个以太阳为中心、半径为22度的巨大圆形光环。它也是由六角柱状冰晶的侧面折射形成的（光路略有不同，不需要内部反射）。幻日就位于这个22度日晕与太阳所在水平线的交叉点上。
• “太阳狗”的由来： 幻日的英文名是“Sun Dog”。一种说法是它们像忠实的猎犬一样跟随在太阳（主人）两侧。

形成幻日的关键气象条件：

其他相关现象：

• 幻月： 同样的原理在月光下也会发生，形成“幻月”或“月狗”，但比幻日更罕见，因为月光较暗。
• 上切弧/下切弧： 在22度日晕的上方或下方，有时能看到发光的弧形，由不同取向的冰晶形成。
• 环天顶弧/环地平弧： 色彩极其绚丽的倒挂彩虹或火焰彩虹，由光线在近乎垂直的六角板状冰晶中折射形成。

总结来说，幻日现象背后的“气象秘密”就是：

高空卷云中大量水平漂浮的六角板状冰晶，像无数微小的棱镜，将阳光精确地偏折了大约22度角，汇聚在太阳两侧22度处，形成了我们看到的“假太阳”。 它并非天有异象，而是自然界的光学魔术，是大气中水分子在低温下结晶后与阳光共同演绎的壮丽奇观，充分展现了物理定律在气象中的精妙作用。下次再看到多个“太阳”时，你就可以欣赏这大气层中冰晶与阳光的完美舞蹈了。