为什么雨后才会出现彩虹

是气象中的一种光学现象,当太阳光照射到半空中的水滴,光线被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩光谱,由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫戴 八种颜色。但是彩虹一般只在雨后才出现。为什么雨后才会出现彩虹呢?下面我们就来看看吧!

雨后为什么会出现彩虹

夏天雨后,乌云飞散,太阳重新露头,天空常常会出现半圆形的彩虹。

我国早在北宋时候,对天空中的虹就有了科学的解释。当时的沈括在《梦溪笔谈》中引用孙彦光的话说:“虹,日中雨影也。日照雨,则有之。”虹是由于阳光射到空气中的水滴里,发生反射与折射造成的。

我们知道,当太阳光通过三棱镜的时候,前进的方向就会发生偏折,而且把原来的白色光线分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色的光带。

在下雨时,或者在雨后,空气中充满着无数小小的能偏折日光的水滴。当阳光经过水滴时,不仅改变了前进的方向,同时被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光,如果角度适宜,就成了我们所看到的虹。

空气里水滴的大小,决定了虹的色彩鲜艳程度。空气中的水滴越大,虹越鲜艳。水滴越小,如像雾滴那样大时,虹色越淡,形成白虹。

据测定,虹的平均宽度,大约是在地面上看到的太阳直径的5倍。

天空中,不光是会出现1条虹,有时会同时出现2条、3条,以至5条虹,不过这种情况比较少见。如果在人工的条件下,用阳光照耀喷泉的飞沫,甚至可以看到17条虹。多条虹生成的原因同样是由于阳光在水滴里发生反射与折射造成的,不过,光线的路线更加复杂罢了。

那么为什么夏天雨后往往有虹,而冬天却没有呢?

因为夏天常常下雷雨或阵雨,这些雨的范围不大,往往是这边天空在下雨,那边天空仍闪耀着强烈的阳光。有时候,雨过以后,天空还飘浮着许多小水滴,当太阳光通过这些小水滴时,经过反射和折射作用,天空中美丽的彩虹就出现了。

冬天,天气一般较冷,空气干燥,下雨机会少,阵雨就更少,多数是降雪,而降雪是不会形成虹的,所以冬天不大会出现虹。但在极少的情况下,天空中具有形成虹的恰当条件时,也有可能出现虹。

俗话说:“东虹日头,西虹雨。”根据虹出现的方向,可以预测未来的天气。

虹在东方,表明在我们东边的大气里有雨存在。而大气一般是有规律地自西向东运动的,东方的坏天气只会越来越往东移去,离开我们愈来愈远。如果虹在西方,表明在我们西边的大气里有雨,随着大气的运动,雨水就很容易落到我们这个地方来。因此,东方出现虹时,本地是不大容易下雨的;而西方出现虹时,本地下雨的可能性却很大。

变化

多重彩虹

大多数人因为没有积极的去观察而不会注意到霓,霓是经常出现在主虹外侧昏暗的第二道彩虹。霓是阳光经由雨滴内两次反射和两次折射产生的,出线的角度在50–53°。两次反射的结果,使得霓的色彩排列和虹的弧相反,蓝色在外而红色在内。霓比虹暗弱,因为两次反射不仅使得更多的光线逃逸掉,散布的区域也更为宽广。在虹与霓之间未被照亮的天空,因为是亚历山大最先描述的,所以被命名为亚历山大带。

更暗的第三道虹,甚至第四道虹,都曾经被拍摄过。这些是阳光在雨滴内经过三次或四次反射造成的。这些虹都出现在与太阳同一侧的天空,第三道和太阳相距约40°,第四道则约为45°。因为阳光的关系,用肉眼很难看见。

Felix Billet (1808–1882) 叙述过更高阶的虹,他描绘出第19道虹的位置,并称此种模式为"彩虹玫瑰"。在实验室内,使用更明亮的光线和准直良好的激光,可以观察到更高阶的虹。据报吴等多人在1998年使用类似的方法,以氩离子激光光束达到200阶的虹。

反射虹和被反射虹

当彩虹出现在水面的物体上时,来自不同光路互补的两个镜弧可能分别出现在水面上和水面下。它们的名称略有不同,如果水面是平静的被反射虹将呈现镜像出现在水面的地平线下方。阳光在抵达观测者之前首先受到雨滴的偏折,然后经过水面的反射。被反射虹,至少是一部分,经常可见,甚至在小水坑都可见。

当阳光在抵达雨滴前先被水面反射,它可能生成反射虹,如果水面够大,整个表面也是平静的,并靠近雨幕,反射虹便可能出现在地平线之上。它与正常的彩虹交会在地平线处,并且它的弧会在天空的较高处,因为它的中心在地平线之上,而正常彩虹的中心在地平线之下。由于需要上述条件的配合,反射虹是很罕见的。

如果反射的弧再被反射,并且霓反射弧和他的反射弧同时都出现,同时出现6条(或是8条)彩带也是可能的。

全圆彩虹

全圆彩虹导因于雨滴对阳光的“内反射”所造成的,因为雨滴和空气的折射率不同导致。

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