日晕(外文名:Solar Halo,拼音:rìyùn)也叫圆虹, 民间也叫它风圈, 是一种大气光学现象,分为全晕圈和缺口晕两种,全球各地均有出现。在某些国家,一年至少有130天会出现最普通的22°日晕。
日晕是一种光学现象,当日光通过卷层云时,受到冰晶的折射或反射而形成,经过两次折射,分散成不同方向的各色光。在太阳周围且与太阳在同一圈上的冰晶,能将同一种颜色的光折射到人的眼睛里形成内红外紫的晕环。 这种现象有时也被认为是降水天气可能出现的预示。 日晕的形成与高云有关。观测日晕可以客观反映不同地点某一时段的日晕和大气特征,因此在太阳设备选址前期工作中具有重要意义。根据气象专家的说法,日晕是一种正常现象,其出现与云层的高低和厚度有关。 然而,将日晕视为预兆加剧干旱、洪涝、地震或巨大灾难等现象,并没有科学依据支持这种观点。
2017年12月,在 瑞典 中部, 太阳 周围出现了一圈罕见的日晕光环,而在日晕左中右和上方同时出现4个太阳。部分人把这种神奇景象比作天使降临。 2023年4月和5月,中国 香格里拉市 、武汉、 恩施土家族苗族自治州 、 咸宁市 、 宜昌市 等地出现日晕景观。
形成原理
日晕是一种大气现象。它形成的原因是在5000米的高空中出现了由 冰晶 构成的卷层云,卷层云中的冰晶经过太阳照射后会发生折射和反射等物理变化,阳光便分解成了红、黄、绿、紫等多种颜色,这样太阳周围就出现一个巨大的彩色光环,称为晕。当光线射入卷层云中的冰晶后,经过两次折射,分散成不同方向的各色光。由于光线在冰晶中经过两次折射和分散,因此形成了不同方向的各色光。当天空中有卷层云存在时,会有无数冰晶漂浮在空中,在 太阳 周围同一圈上的冰晶能将同一种颜色的光折射到人眼中形成内红外紫的晕环。
历史
《明清史料》记载的四篇传教士 汤若望 的文章,有一个以“汤若望占”开头的文章,提及一个 天文现象 —— 偏 幻日 ,对它的观察与记录是在654年1月1日在给朝廷的上疏中, 钦天监监正 汤若望描述了这个天文现象,并且说明根据中国的传统习俗,这种现象是凶兆。在各类记载之后,汤若望在记录中也说道,日晕旁呈46度的半 弓形 的光被称为“ 日珥 ”。
在《 周礼 》中已有记载,书中记载了 太阳 可以变换千万种形态。对于日晕在不同的大气环境下有着不同的形态变化的记载出现在 司马迁 所著的《 史记 》之中。《 晋书 》中也定义了日晕的变换形态。
1692年6月, 艾萨克·牛顿 正投入日晕研究。
观测条件
日晕出现时,当光环半径的对应视角在22至46之间的角度,人们可以肉眼观察到日晕现象。云层中 冰晶 含量越大,光环也就越显著,很容易使人观察到;反之,则无法形成“日晕”,或者即使形成也无法在地面上清楚地观察到这一现象。
出现时间
日晕多出现在春夏季节。民间有“日晕三更雨, 月晕 午时风”的谚语,其意思就是若出现日晕的话,夜半三更将有雨,若出现月晕,则次日中午会刮风。日晕在一定程度上可以成为天气变化的一种前兆,出现日晕天气有可能转阴或下雨。
日晕分类
日晕通常分为幻日、幻日光环、 环天顶弧 和环地平弧等类型。其中,幻日指的是多个 太阳 出现在天空中的现象;幻日光环则是指太阳周围出现的彩色光环;环天顶弧被形容为天空中呈现出微笑状的 彩虹 ,而环地平弧则是一种云层反射造成的视觉效果,呈现出像火焰般燃烧的云彩。这些不同类型的日晕都是由于大气中水滴或 冰晶 对太阳光线的折射和反射所引起的自然景观。
此外,全球各地都会出现一种称为“22°晕”的自然现象。这种现象是由太阳光线穿过大气层中的冰晶而形成的,从而在天空中形成一个圆形光环。它得名于观测者所形成的视角半径约为22度。人们可以通过简单的动作判断22°晕是否存在,只需伸直手臂,张开五指,使大拇指尖对齐太阳,那么小指尖所对准的位置就差不多是22°晕所在的位置。
日晕通常呈环状或弧状,有着如同彩虹般的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色,色彩排序为内红外紫。晕的种类很多,有的呈环形,为“圆晕”;有的呈弧形,为“珥”;有的呈光斑形,称为“ 幻日 ”或“假日”。
观测方式
日晕半径的视角通常是22度和46度,这时可以通过肉眼观察到。 人们也可以借助仪器设备进行观察, 但日晕出现时不要长时间用肉眼观看日晕,以免灼伤眼睛。观测日晕时需注意防护眼睛,避免直视 太阳 。可通过遮挡物(如手、树叶、大树、建筑等)遮挡阳光,仅观察光晕部分;也可佩戴太阳镜或使用专业减光设备(如减光片、专业太阳观测眼镜);若需短暂观赏,可选择日晕出现时间较短、光线较弱的时段进行。
各地日晕
2007年11月14日下午, 哈尔滨市 民发现,天空中出现了两个“太阳”,在正常的太阳南侧,还有一个暗一些的“太阳”在云中。专家介绍,这种两个太阳的景象是日晕的一种特殊形式,叫做“幻日”,是自然界的 光学现象 。 2015年, 广东省 、宜宾、 海南省 、 山西省 、 江苏省 等地出现日晕,特别的是在广东出现的日晕持续时间近半小时,山西省出现的日晕持续数小时。
2016年4月, 山东省 青岛市 出现明显日晕,短时间内微信朋友圈被日晕刷屏。同月22日, 一八三团 上空出现罕见的“全日晕”奇观,这也是该团一周内第二次出现此景观 。5月23日上午, 汉中市 出现日晕 。
2017年12月,在 瑞典 中部, 太阳 周围出现了一圈罕见的日晕光环,而在日晕左中右和上方竟同时出现4个太阳。人把这种神奇景象比作天使降临。
2020年4月24日中午12点40分左右,江西省分宜县上空出现了日晕现象,整个太阳发出耀眼的白色光团,肉眼无法看清太阳的轮廓,其外围还出现一个环形彩色光环,犹如彩虹一般,持续了一个多小时后才渐渐消失 。同月, 厦门市 、 莆田市 、 泉州市 、 赣州市 、 信宜市 、峨眉山、 衡阳市 、 石家庄市 、 黑河市 、十堰市上空出现日晕现象 。
2021年1月10日午后,北京上空出现日晕;同年,贵阳、于都县、 郴州市 、 昆明市 、 海口市 、 剑河县 、 息烽县 、 吉首市 等地上空也出现日晕。 [
2022年, 内蒙古自治区 二连浩特、金山岭长城景区、 哈尔滨市 、 湘西土家族苗族自治州 、 成都市 、 崇州市 、 广州市 , 重庆市 、三亚、 乐东黎族自治县 、 呼和浩特市 等地出现日晕。 其中在5月7日,北京天空出现完整的圆形日晕景观 ;5月9日,成都出现超大日晕,这已是十天内日晕第四次现身成都。
2023年4月18日,云南 香格里拉市 上空出现日晕景观,高原上的 太阳 被圆形日晕所环绕 ;5月13日,武汉、 恩施土家族苗族自治州 、 咸宁市 、 宜昌市 等地出现日晕景观 。7月7日,四川宜宾有网友拍下“双日凌空”景象,只见“两个太阳”一前一后藏在云层中,视频画面十分清晰。专家表示所谓的“双日凌空”,实际上就是 幻日 的一种,属于 大气光学 现象。
2024年1月31日上午,北京出现日晕奇观。 4月10日, 深圳市 上空出现日晕,构成了2024 龙年 龙月 端午节 的特别景观。 4月14日, 海口市 天空出现日晕,引得市民游客争相拍照。 5月6日, 长沙市 出现日晕现象,当地市民在朋友圈晒出自己拍的日晕照片。 5月21日, 昆明市 天空出现日晕,不少市民朋友在朋友圈晒图。 12月10日14时,北京上空出现巨大日晕,彩色边缘清晰可见。 2025年4月3日, 巴塘县 出现“双日凌空” 现象,两个太阳清晰可见,一个位于前方,一个位于后方,同时被薄云层所遮挡,该现象持续了6分钟左右。 4月14日, 南宁市 上空出现日晕景观, 太阳 犹如戴上“彩色美瞳”。 7月15日中午, 西安市 上空出现日晕现象,多位网友拍下日晕瞬间。视频显示,在太阳周围有一圈圆环,仿佛一个加热器,笼罩在天空。 9月20日,北京上空出现日晕现象。
相关文化
日晕三更雨, 月晕 午时风。北方冷空气和南方暖湿空气一碰头,暖空气里所含的 蒸汽 由于遇冷凝固,就凝集成为六菱形的小 冰晶 ,这种小冰晶,具有折光、反光作用,因而能在卷层云上形成晕。有晕出现后,往往在12小时内就会出现均匀的云幕状的雨云。所以出现晕时,常是降雨天气的先兆。
在汉代人们的观念中,天地四方都有高大的立柱,每柱的柱端撑有水平方向的“极”,其情形犹如房柱支撑房梁。所谓附西极,则应指 昆仑山脉 之西的若木(柱)与西天梁(西极)相衔接,形成若木顶端的花形。因此,所谓若木“附西极”的传说仍然可以认为是起源于对日晕现象的观察认识。
科学研究
气象专家介绍,日晕的形成与 高云 有关。 高云 一般由微小的 冰晶 组成,这些冰晶相当于 三棱镜 ,当太阳光通过高云中蕴含的冰晶时,经过两次折射、反射便形成了日晕。由于蕴含冰晶的高云一般是雷雨天气入侵的“先锋”,所以日晕的出现,往往预兆着天气在短时间内便会转坏。
人造幻日
有 科学家 在实验室里,利用白光束和转动的六角 棱镜 模拟了幻日现象(日晕)。
英国 著名的物理学家、 诺贝尔物理学奖 C.T.R.威尔逊逊发明了 云室 ,1894年9月, 威尔逊 在苏格兰群山的最高峰尼维斯峰天文台观察到日晕,于是开始致力于在实验中重现这种现象的研究。
1895年初, 威尔逊 采用让潮湿的空气膨胀来制造人工 云雾 ,叫做测量膨胀的仪器。在这个装置中,无尘粒的潮湿空气即使膨胀而造成较大程度的 过饱和 ,也不会形成云,但是,当过饱和超过一定限度时就形成了 云雾 .由于采用液体密封技术,潮湿空气可在这个仪器中作反复的突然膨胀而且不被污染,体积可任意调节.使潮湿空气膨胀达到过饱和状态就可以制造出人工云雾,用光照射到人工云雾上就能看到彩霞。最终, 威尔逊 成功地在实验室中重现了日晕现象。
埃文斯目视日晕光度计
埃文斯 目视日晕光度计(EvansVisualSkyPhotometer,EVSP)是应用于 日冕仪 选址的重要仪器,从20世纪40年代一直使用至今,它为现代日晕光度计的定标提供了参考标准。20世纪90年代, 美国 天文学家曾在中国新疆进行选址活动。选址完成后留下了一台EVSP存于原 乌鲁木齐市 天文观测站,被 中国科学院云南天文台 西部太阳选址课题组使用。
使用日晕光度计的多色测光系统对不同址点进行测试,获取了各地的大气参量。测试结果能够客观反映不同址点某一时段的日晕和大气特征。日晕光度计测光系统能够用于 太阳 设备选址工作。