彩虹的明顯程度,取決於空氣中小水滴的大小,小水滴體積越大,形成的彩虹越鮮亮,小水滴體積越小,形成的彩虹就不明顯。一般冬天的氣溫較低,在空中不容易存在小水滴,下雨的機會也少,所以冬天一般不會有彩虹出現。
其實隻要空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背後以低角度照射,便可能產生可以觀察到的彩虹現象。彩虹最常在下午,雨後剛轉天晴時出現。這時空氣內塵埃少而充滿小水滴,天空的一邊因為仍有雨雲而較暗。而觀察者頭上或背後已沒有雲的遮擋而可見陽光,這樣彩虹便會較容易被看到。
彩虹在民間俗稱“杠吃水”“龍吸水”,以前的人們認為彩虹會吸幹當地的水,所以人們在彩虹來臨的時候敲擊鍋、碗等來“嚇走”彩虹。這也是“彩虹”取名的由來:“彩”是“多種顏色”的意思;“虹”字中的“工”表示“人工”,引申指“規整”;“蟲”指彩虹“龍”;“蟲”與“工”結合起來表示“龍吸水”。
彩虹有不少特別形式。很多時候會見到兩條彩虹同時出現,在平常的彩虹外邊出現同心,但較暗的副虹(又稱霓)。副虹是陽光在水滴中經兩次反射而成。當陽光經過水滴時,它會被折射、反射後再折射出來。在水滴內經過一次反射的光線,便形成我們常見的彩虹(主虹)。若光線在水滴內進行了兩次反射,便會產生第二道彩虹。
雙彩虹
霓的顏色排列次序跟主虹是相反的。由於每次反射均會損失一些光能量,因此霓的光亮度亦較弱。兩次反射最強烈的反射角出現在50°至53°,所以副虹位置在主虹之外。因為有兩次的反射,副虹的顏色次序跟主虹反轉,外側為藍色,內側為紅色。副虹其實一定跟隨主虹存在,隻是因為它的光線強度較低,所以有時不被肉眼察覺而已。
曾經有人見過峨眉山上整圓形的彩虹,迷信地認為是佛光。其實這是形成這種反射時,陽光進入水滴,先折射一次,然後在水滴的背麵反射,最後離開水滴時再折射一次,最後射向我們的眼睛。
峨眉山上圓形的彩虹
晚虹是一種罕見的現象,在月光強烈的晚上可能出現。由於人類視覺在晚間低光線的情況下難以分辨顏色,故此晚虹看起來好像是全白色的。
知識卡片:
三棱鏡
三棱鏡是由截麵呈三角形的透明材料作成光學儀器,光密媒質的棱鏡放在光疏媒質中(通常在空氣中),入射到棱鏡側麵的光線經棱鏡折射後向棱鏡底麵偏折。光從棱鏡的一個側麵射入,從另一個側麵射出,出射光線將向第三個側麵偏折,偏折角的大小與棱鏡的折射率,棱鏡的頂角和入射角有關。
由於白光是由各種單色光組成的複色光;同一種介質對不同色光的折射率不同;不同色光在同一介質中傳播的速度不同。所以,因為同一種介質對各種單色光的折射率不同,所以通過三棱鏡時,各單色光的偏折角不同。因此,白色光通過三棱鏡會將各單色光分開,形成紅.橙.黃.綠.藍.靛.紫七種色光即色散。
1666年,英國物理學家牛頓做了一次非常著名的實驗,他用三棱鏡將太陽白光分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的七色色帶。據牛頓推論:太陽的白光是由七色光混合而成,白光通過三棱鏡的分解叫做色散,彩虹就是許多小水滴為太陽白光的色散
3.雲霞的奧秘
雲霞千變萬化,異常神秘,那我們一探其奧秘吧。
管狀雲:管狀雲還有一個優雅的名字叫“晨暮之光”(Morning Glory)。每年秋天,澳大利亞昆士蘭州伯克頓鎮上空都會出現這些長長的管狀雲。
管狀雲
“晨暮之光”現象是昆士蘭州約克角半島附近大海和陸地所形成的獨特地理位置而產生的一種特殊的氣候構造。約克角半島長500英裏,島尖伸入卡奔塔利亞(Carpentaria)灣(西)和珊瑚海(東)之間,整個半島的寬度從350英裏到60英裏到不等。每到秋天,來自東部的信風在白天將海風吹過半島,這股風向在深夜又會遇到來自西海岸的海風,兩股海風碰撞之後會產生波狀擾動,然後轉向西南方運動進入內陸,這是“晨暮之光”形成的很重要的原因。如果你看著這些雲彩,會感覺它們在向後滾動。實際上是雲彩的前緣在不斷形成,而後緣則在不斷的消失,因此給人以一種滾動的感覺。
圓球雲:這種雲彩的外形看起來很奇怪,如同一個個袋子掛在天空一樣。因此被稱為圓球雲或乳房雲。
圓球雲
圓球雲實際是一種顛倒的氣流,在下降氣流當中溫度較冷的空氣與上升氣流中溫度較暖的空氣相遇,就會形成一個個像袋子形狀的雲。
圓球雲之所以如此平坦均勻是因為其下方的熱結構非常獨特。在每一朵雲中,氣溫的下降和雲朵的重量增加是成正比的,也就是所謂的“氣溫直減率”,最終兩者將達到一個穩定的狀態。換句話說,如果你將一個溫度較溫暖的氣泡放在雲的某個地方,它根本不會上升或者下降,因為雲彩中沒有熱量流動。這種獨特的熱結構通常是雷暴天氣所特有的。