冷知识:彩虹本身是完整圆形,我们站在地面,只能看到上半弧形
大家都见过雨后的彩虹,挂在天边像一座七彩的桥,弯弯的,特别好看。但很多人不知道的是,彩虹并不是弯的,它其实是一个完整的圆形。
这个说法听起来有点不可思议,可科学事实就是这样——我们看到的弧形彩虹,只是整个圆形被地面挡住之后剩下的那一段。
要弄清楚这件事,得先说说彩虹是怎么形成的。彩虹是一种光学现象,它的出现需要满足两个基本条件:一个是太阳光,另一个是空气中的小水滴。下过雨后空气里飘着很多小水珠,这些水珠在空气中基本上都是球形的。
太阳光照射到这些小水珠上时,会发生折射和反射——光从空气进入水珠会拐一次弯,在水珠内壁弹一下,出来的时候再拐一次弯。经过这么一折腾,原本白色的太阳光就被分解成了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
而且科学家发现,光线从水珠里出来的时候,并不是乱七八糟到处乱跑,而是集中在一个特定的角度附近,这个角度大概是42度。
不同的颜色出来的角度稍微有点不一样,紫色大约在40度,红色在42度。这就解释了为什么彩虹的颜色是从上到下按红橙黄绿蓝靛紫排列的——红色在最外面,紫色在最里面。
那问题就来了:光线从水珠里出来,怎么就能形成一个圆呢?道理其实不复杂。大家可以这么想,我们站在地面上看天空,太阳光从背后照过来,前面是下雨后的水汽。
那些能把光线折射到我们眼睛里的小水珠,它们和我们的眼睛、和太阳光之间的角度都是一样的。
凡是满足这个角度条件的水珠,分布在天上的位置正好连成一个圆。每一种颜色的光,对应着一个角度的圆环,七种颜色的圆环套在一起,就是一个完整的圆形彩虹。
既然彩虹本身是圆的,那为什么我们在地上从来没见过圆的呢?原因特别简单——另一半被地面挡住了。彩虹这个圆,圆心在我们眼睛正前方和太阳相反的方向上。
圆的下半部分,正好在我们脚底下的方向。我们站在地面上,脚下是大地,地平线把下半部分遮得严严实实,自然就看不到了。我们平时看到的弧形,其实就是露在地平线上面的那半个圆。
太阳在天空中的位置也会影响我们看到彩虹的大小。太阳越低,彩虹就越高,露出来的弧形就越大;反过来,太阳越高,彩虹就越低,能看见的部分就越少。
如果太阳升得太高,超过了地平线42度,那彩虹就整个跑到地平线以下去了,地面上的人根本看不见。
要想看到完整的圆形彩虹,就得想办法摆脱地平线的遮挡。最直接的办法就是站到高处去——比如坐上飞机,从高空往下看。
飞机穿越雨区的时候,如果太阳从背后照过来,乘客就有可能看到完整的圆形彩虹挂在云层下面。站到高山顶上或者高楼顶上,也有机会看到。
现实中确实有人拍到过完整的圆形彩虹。2013年,一位摄影师在澳大利亚科茨洛海滩附近乘坐飞机时,拍到了一张圆形双彩虹的照片。2025年,云南昆明、杭州良渚古城遗址公园、西藏江孜县白居寺等地都出现过罕见的圆形彩虹景观。
更早的1872年,有人在法国贝索东峰也观测到过出现在云层表面的圆形彩虹。不过这种景象确实很少见,因为要同时满足“人站得足够高”“前面有雨幕”“背后有低角度的阳光”这几个条件,不是那么容易的事。
所以说,彩虹从来都是圆的,只是我们站在地面上,被地平线挡住了下半截,才以为它天生就是弯的。
下次再看到彩虹的时候可以想一想,在我们看不见的地平线下面,那个圆环的另一半其实一直都在那里。
