你說得對！幻日現象確實讓天空變得神奇而夢幻，仿佛有多個太陽同時出現。它的原理本質上并不復雜，核心在于光的折射和特定形狀的冰晶。讓我們一步步拆解這個“天空魔術”：
核心原理：光的折射 + 六邊形冰晶
主角：高空卷云中的冰晶
- 幻日通常出現在高空的卷云或卷層云中，那里的溫度非常低。
- 這些云不是由水滴組成，而是由微小的冰晶構成。
- 最關鍵的是，這些冰晶的形狀是規則的六棱柱，就像一根非常細的六邊形鉛筆。
冰晶的姿態：像盤子一樣飄落
- 當這些六棱柱冰晶在空氣中飄落時，空氣阻力會讓它們傾向于以特定的方式穩定下來。
- 最常見、對形成幻日最關鍵的姿態是：六棱柱的底面（六邊形面）平行于地面，整個冰晶像小盤子一樣水平漂浮著緩緩下落。
光的折射：關鍵的一步
- 太陽光照射到這些水平漂浮的六棱柱冰晶上。
- 光線進入冰晶時發生折射（光線從空氣進入冰這個密度不同的介質時發生偏折）。
- 光線在冰晶內部傳播，然后從另一個面射出時再次發生折射。
特定的角度：22°的偏折
- 對于水平漂浮的六棱柱冰晶，形成幻日需要光線從一個特定的側面進入，然后從相鄰的另一個側面射出。
- 這種“進入-射出”的路徑，會使光線相對于原始入射方向發生大約22°的偏折。
- 這個22°角是六邊形冰晶幾何形狀決定的固定角度。
多個“太陽”的出現
- 想象太陽在你正前方（比如地平線上方不高時）。
- 天空中分布著無數個水平漂浮的六棱柱冰晶。
- 只有那些恰好位于能讓光線偏折22°后進入你眼睛位置的冰晶，才會把太陽光“送”到你眼里。
- 這些冰晶位于哪里呢？
- 位于太陽左右兩側22° 的位置上。
- 并且，由于冰晶是水平漂浮的，它們會在這個22°距離上形成一個水平的光帶，但光帶中最亮的點通常就在太陽左右22°處，看起來就像兩個明亮的“太陽”。
- 于是，你就在真實太陽的左右兩側大約22°的位置，看到了兩個額外的明亮光斑，這就是幻日。
為什么幻日看起來像太陽？
- 因為幻日是由大量冰晶折射的太陽光聚焦形成的，它包含了太陽光譜中的各種顏色（雖然通常混合在一起顯得發白或略帶彩色）。
- 它非常明亮，亮度甚至可以接近真實的太陽（尤其是在太陽高度角較低時）。
補充說明與常見問題
- 顏色： 理想情況下，幻日內側（靠近太陽一側）偏紅色，外側偏藍色。這是因為不同顏色的光折射率略有不同（色散），但通常混合在一起看起來是白色或淡黃色。顏色分離在照片中有時更明顯。
- 22°暈： 幻日常常伴隨著一個更大的、圍繞太陽的22°光環的一部分。22°暈也是由六棱柱冰晶折射形成的，但冰晶的取向是隨機的，光線路徑也不同（通常是從一個棱柱面進入，從底面或另一個棱柱面射出）。幻日可以看作是22°暈上最亮的兩個點。
- 太陽高度角： 幻日最明顯、最常見于太陽位于地平線上方較低的時候（比如日出后或日落前不久）。當太陽升得很高時（比如超過60°），幻日的位置會逐漸向22°暈靠攏，最終消失或融入22°暈中。
- “多個太陽”的誤解： 嚴格來說，幻日不是真正的太陽，而是太陽的虛像。通常只有左右兩個，但在非常罕見和復雜的大氣條件下，可能看到更多個（如反幻日、120°幻日等）。
- 必要條件：
- 高空有卷云或卷層云（富含冰晶）。
- 云中含有大量規則六棱柱形狀的冰晶。
- 冰晶需要水平漂浮（這是形成清晰幻日的關鍵姿態）。
- 太陽高度角不能太高。
總結
幻日這個“天空魔術”的秘訣就在于：高空水平漂浮的六邊形冰晶，像無數個小棱鏡，將太陽光精確地折射偏折22°角后，匯聚到觀察者的眼中，在真實太陽左右兩側形成兩個極其明亮的虛像。
下次再看到天空中出現“多個太陽”的奇觀時，你就可以自豪地告訴身邊的人：這是幻日，是陽光穿過高空六邊形冰晶折射出來的美麗光斑！記得拍照留念哦！
