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“红色夜空”“神秘光圈”.....它们出现都与气象有关?

2022年05月17日 6007
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哎呀,天怎么红了?

前段时间,浙江舟山出现的“红色夜空”上了热搜。当天,气象部门就发文解释,这其实是一种特殊气象条件下的光学现象。“染红”夜空的,其实是码头停着的一艘远洋秋刀鱼渔船上用来诱捕鱼类的红灯。无独有偶,这几天,其他沿海地区也有网友拍到类似现象,经查证,基本都源自远洋渔船的灯光。
其实,除了“红色夜空”,最近各地出现的“日晕”等天象,也是特殊气象环境下上演的“光学魔术”。那么,在什么天气条件下,容易出现这些天象呢?

1.为什么灯光能把天空染红?

5月7日晚,舟山出现罕见红色天空。“舟山天空”的微博词条冲上热搜!网友留言:“活久见!”“快拍证件照!”“天啊,自然景观太美了!”……
中国地质大学(武汉)空间物理研究团队介绍,根据太阳和地磁活动观测记录显示,5月7日地磁活动整体平静,太阳活动也无显著异常情况发生,可以基本排除因地磁和太阳活动导致天空红色的可能。
据舟山广电调查显示,根据红光的地点进行定位分析,发现该位置正好位于舟渔公司码头。码头当时停着一艘捕捞北太秋刀鱼的远洋船,船上安装了用来照明的红色灯光以方便捕捞秋刀鱼。

当天,舟山气象部门就发文解释,“红色天空”其实是渔船灯光在特殊气象条件下的散射及折射现象。那么,为何平时没有出现这样的现象?中国气象报记者第一时间采访了舟山市气象台台长唐跃。

唐跃介绍

5月7日晚,舟山天空中有云雾,低层空气湿度大(大多在95%以上),且有毛毛细雨,在近地面层形成了大范围的液体微滴和气溶胶等颗粒。船舶上的红光本身穿透力强,且大气中液体微滴和气溶胶等颗粒的大小恰好和红光波长相近,最终极大加强了红光的散射,于是就出现了备受关注的‘红色夜空’。
所以,漫天红光并不是什么特别异象,只是船舶灯光被空气中的水汽折射和散射了。不过,这个现象确实在一定的天气条件下形成的,比较少见。

2.冬奥期间的“北京光圈”?

一船灯能染红整片天空?也许还有许多小伙伴坚持“不相信”。这就不得不提到北京冬残奥会举办期间,上了热搜的”北京光圈”。这也是一宗典型的光学现象。

3月11日晚,北京上空出现神秘光环,几乎大半个北京城可以看到。这一现象刷爆了朋友圈。外星来客?飞船?大家纷纷猜测这个光圈是哪里来的!

来源:知乎@家益

真相很快就揭晓了,就在冬残奥会闭幕式彩排现场!北京冬奥会、冬残奥会开闭幕式灯光总监沙晓岚回应说,“神秘光圈”实际是鸟巢顶部碗口的光束灯所呈现的效果。

气象专家表示,由于3月11日阴天,云层较厚,又有湿气,光的折射率、反射率较高,地面强光照向空中,打在云上,便造成了此种“环圈”。我们不要小看云层等对光源的“魔术”,“放大”夜空中,便可让大半个城市看到。

同时,换个角度看过去,还能看到鸟巢灯光照射到天上形成的锥状光柱,这则是大家常说的“丁达尔效应”。

我们知道,光是直线传播,视觉是光线从物体反射到人的眼睛一个过程。如果光没有被反射或是散射到我们的眼睛中,我们是看不到的物体形成的。

但如果空气中悬浮着大小适中的颗粒时,比如雾天、雨天,它们会形成胶体,当光线从这样的空气中穿过时,丁达尔现象让光有了形状,也是我们能看到鸟巢上方光束的效果。同样的,当天气晴朗时,灯光照射到天空中就不会被反射回来,也就没办法形成光圈。

3. “日晕”在什么天气容易出现?

其实,除了人造光源,自然界的最大光源——太阳,也常在特殊气象环境下,变出花样。5月4日12时左右,重庆上空出现“日晕”现象,太阳周边被一大圈光环笼罩,看上去非常好看。不少市民朋友们捕捉到这精彩的一瞬,记录并分享了这珍贵的一幕。

重庆市气象局供图

“日晕”的出现是什么原理?和天气条件有关吗?重庆市气象台首席预报员邓承之介绍

日晕又叫圆虹,是一种大气光学现象,它形成的原因,是在高空中出现了由冰晶构成的云,太阳光照射在云中的冰晶上会发生折射和色散效应,阳光被色散成多种颜色,在太阳周围就会形成‘日晕
从气象角度来看,‘日晕’多出现在高空有较均匀的云层的时候,如卷层云等,在高空水汽较为充沛且存在一定的上升运动时易出现‘日晕’。

杜钦 摄

“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,“日晕”在一定程度上是天气变化的一种前兆,出现“日晕”天气有可能转阴或下雨。


值得注意的是,“日晕”不能直接裸眼观察,最好戴上太阳镜观赏。

4.“海市蜃楼”也和天气条件有关?

说到自然界的光学现象,最具浪漫及神秘色彩的,当属“海市蜃楼我国有关“海市蜃楼的记载,目前可查到的资料,最早有西汉司马迁的《史记•天官记》:“海旁蜃气像楼台,广野气成宫阙然,云气各像其山川人民所积聚。”

2020年8月15日,秦皇岛昌黎县出现海市蜃楼景观。(北京日报都视频截图)

邓承之介绍

‘海市蜃楼’也与光的折射有关。它是因远处物体被折射而形成的幻象,可在陆地或者海上看见,其产生原因和大气在特殊情况形成的折射条件有关。当大气折射率满足一定的条件,使得远处的景象被折射到空中,就形成了‘海市蜃楼’。
这种特殊折射条件的形成与大气中的水汽和温度的垂直分布有关,常出现在低层大气湿度随高度快速下降,且温度随高度增加的大气条件下。海边易出现此类气象条件,所以‘海市蜃楼’也易发生在海边,但当其他地区出现上述气象条件时,也可以出现‘海市蜃楼’的奇观。

2021年5月4日,新疆鄯善库木塔格沙漠出现海市蜃楼景象。来源:央视新闻
不过,市蜃之所以被称为奇观,因为它出现的条件很苛刻,发生的几率很低。蜃景的形成通常要求是范围很大,下界面比较单一。比如说沙漠、海洋,它没有太多建筑,非常平,不会产生气流的波动、对流,才有可能出现市蜃的现象。
据了解,“海市蜃楼”的形成与天气形势、气象条件、地理位置、地球物理等有密切联系。根据资料分析, “海市蜃楼”出现的前一天都出现了明显的降水、降温天气,气温普遍比之前一天明显偏低。

5.最后,聊聊“丁达尔效应”

这个词小编已经反复提及多次。甚至可以说,当“丁达尔效应”出现的时候,光就有了形状……

包静雯 摄

当一束光线透过胶体,从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”,这种现象被称为丁达尔现象,也叫丁达尔效应。

 

邓承之介绍,大气本身存在微小颗粒,可以近似认为是一种气溶胶,光透过云隙或树叶的间隙等在空气中传播时,就在空气中散射形成光路,即产生丁达尔效应。透过云隙出现的丁达尔效应,常出现在空中云量较多,且存在云隙的条件下。

我们知道,光可以在空气或水中传播,但在纯净的空气中、在纯水中传播时,从侧面是看不见光的传播路径的。一旦空气、水都不纯净,我们就能看到光的路径。

常见的气溶胶胶体,比如大量存在于云、雾、烟尘等中的胶体,都可以“助推”光线可视化,在受到太阳光照射时,便容易形成丁达尔效应。

来源:网络

提问时间:

关于光的折射、散射、反射

这些概念你学  会了吗?

而哪些气象条件会为

这些“光学魔术”创造条件

你弄清楚了吗?

大家还见过哪些特别的天象

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中国气象局宣科中心(中国气象报社)出品


采访专家:浙江舟山市气象台台长唐跃、重庆市气象台首席预报员邓承之 
参考资料:中国科技报、央视新闻、新华网、中国天气、中国气象数据网、上观新闻、大象新闻等
统筹:张娟 张晓晨 蒲希
编辑闻歌
审核:段昊书 

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