飞机窗外的奇幻现象蕴藏光学原理

乘飞机旅行是观察天空的好机会！有些奇异的大气现象只能通过飞机的窗户看到，这些奇异的现象包含许多光学原理。美国大气光学专家考利列举了其中一些:飞机在云层之上疾驰，在飞机背向太阳的一侧，我们可以看到美丽的光晕。这些光晕是当光线射向云层，但被云层中的水滴散射回来时产生的。云中水滴的大小越均匀，你能看到的光环就越多。当飞机在由更小或更大的水滴组成的云层上飞行时，这些光晕会相应地膨胀和收缩。然而，我们只能在飞机下面有云的时候才能看到这种奇妙的现象，因为光环的形成需要这些云，它们是被光环画在上面的“画布”。如果碰巧遇到无云天气，就看不到光环。但这并不重要，在这种情况下，我们可能会看到另一种光学效应，尤其是当飞机飞越干旱地区或森林地区时。这就是“负效应”——一个亮点沿着地面移动，这是由光的衍射造成的。这种亮点总是逆着太阳前进。树木或土地似乎被飞机的阴影所遮蔽和隐藏，飞机阴影的前方相应地变得更亮。如果我们转过头，看着面向太阳的那一面，会怎么样？这是一个冰晕王国。冰晕是由高云层中的冰晶形成的一种晕和弧。它们经常呈现美丽的彩虹色，但它们不是彩虹。我们在窗外看到的最耀眼的不是太阳，而是次太阳。在你下方的云层中，无数扁平的盘状冰晶组合成一面巨大的镜子，可以直接反射阳光。因此，一个太阳出现在云上，就像镜子里的太阳一样，被称为“次太阳”。当飞机飞行时，亚太阳也会沿着云层飘动，有时膨胀，有时收缩，有时颤抖，因为冰晶的倾角会发生不同的变化。有时，光柱从亚太阳延伸到真正的太阳。这是太阳的光柱，也是由排列整齐的冰晶反射阳光形成的。从飞机上看日出和日落也是独一无二的。太阳被奇怪地变平了，因为它的光被高度折射到稠密的低层大气，几乎是正常折射量的两倍，然后光再次穿透到达我们的眼睛。如果我们在晚上飞行，我们可能会赶上月亮。根据同样的原理，月亮会扭曲。最后，抬头看看我们头顶的天空！它会比我们在地面上看到的任何时候都更深更暗。我们知道天空呈现蓝色的原因是阳光被分子散射了。现在，地球大气的很大一部分在我们脚下，阳光很少散射，所以飞机上方的天空呈现深紫色。我们可以提醒自己，我们现在离太空不远了。