天空魔術(shù)表演

于鵬翔

天空的顏色從來都不是單調(diào)的：晴朗的天空是藍(lán)色的，迷人的晚霞是紅色的，飄蕩的云朵是白色的。

如果你喜歡觀察天空，就會發(fā)現(xiàn)：天空可遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是藍(lán)色、紅色和白色這么單調(diào)，天空如何一位魔術(shù)師，總會在不經(jīng)意間變化出意想不到的絢麗色彩。那這位魔術(shù)師究竟用了什么方法呢？

首先，我們先來介紹一下這位魔術(shù)師的舞臺：天空。晴朗的天空會呈現(xiàn)令人沉醉的藍(lán)色。這種本源的色彩來自太陽。自從牛頓用三棱鏡分解了太陽光，人們終于知道我們能看到的耀眼的太陽光其實(shí)是由七種色彩組成的。七色的太陽光在天空中奔馳著射向大地，在漫長的旅途中，太陽光會與空氣中的大氣分子以及各種微粒相遇，就像跨欄比賽那樣，組成可見光的紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七位選手分別要跨越大氣分子和微粒這些障礙物。其中，顏色越紅，這位選手的跨越能力就越強(qiáng)，而顏色越藍(lán)，它的跨越能力就越弱。于是在這場長距離跨欄比賽中，偏藍(lán)色的選手紛紛被障礙物絆倒四散而去，這樣一來，在場邊觀賽的我們就會看到跑道周圍布滿了各種藍(lán)色系選手，也就是我們抬頭看到的這一片蔚藍(lán)色天空了。

藍(lán)色的舞臺已經(jīng)介紹完，下面，天空魔術(shù)師即將開始它的神奇魔術(shù)表演！

彩虹

說到天空中顏色最豐富的現(xiàn)彖，彩虹一定當(dāng)之無愧，它就像一座七彩的拱橋懸桂在天空中。你知道天空魔術(shù)師是怎么變出這座彩虹橋的嗎？它又為什么是一個拱形呢？

我們先來看看天空魔術(shù)師的道具——陽光和水滴。相信大家都聽過“雨后彩虹”這個詞。為什么非要雨后呢？這是因?yàn)橛旰罂諝庵杏性S多小水滴，這些水滴就像飄在空中的玻璃珠兒。陽光以一個特殊的角度（大約是42度）從正面照射水滴的時候，陽光穿過水滴表面會發(fā)生一次折射，還會在水滴的背面反射一次，陽光再次從水滴內(nèi)部穿過最終以折射的方式離開水滴，這樣折騰一番，光線終于到達(dá)我們的眼中。在這復(fù)雜的兩次折射一次反射的過程中，因?yàn)殛柟庵械钠叻N顏色有不同的折射率，所以本來是齊頭并進(jìn)混在一起的七位選手，在穿過水滴后就跑出了不同的路線，分道揚(yáng)鑣后觀眾朋友們才終于看清七位選手各自的色彩。本來正常情況下我們應(yīng)該看到的是紅色在最內(nèi)側(cè)，紫色在最外側(cè)，但是因?yàn)楣饩€還在水滴里面反射了一次，于是它們的順序就被顛倒了，我們看到的就是紅色在外、紫色在內(nèi)的彩虹顏色了。而且，因?yàn)楣饩€在小水滴中反射過一次，所以我們需要背對太陽才能看到彩虹。有時候，光線在水滴中會反射兩次，這時我們就會看到在彩虹的外部還出現(xiàn)了一個彩色圓弧，那就是我們常說的霓虹的“霓”。霓的顏色與虹正好相反——“外紫內(nèi)紅”。所以當(dāng)我們再看見“霓虹”這個詞的時候要記得，霓和虹那可是兩個不同的彩色光環(huán)。

那彩虹為什么是弧形的呢？上面我們提到七種顏色有不同的折射率，所以它們各自的折射角度是不同的，紅色光折射的角度大約是42度，藍(lán)紫色光的折射角度大約只有40度。我們背對太陽時，如果把太陽光通過我們的后腦和眼睛連成一條直線，那么與這條直線呈40-42度夾角的地方，通常就是彩虹出現(xiàn)的位置。無數(shù)平行光線在水滴中射入射出，而最終能投射進(jìn)眼睛，被我們看到的是與平行入射光線約成42度的光束集合體。于是，我們得到了一個以眼睛為頂點(diǎn)的圓錐體，而這個圓錐底面的圓弧就是彩虹啦！但是由于有地平線的遮擋，我們大多數(shù)時候看到的彩虹只能是半弧形的。如果你有幸在乘坐飛機(jī)時看到彩虹，這時因?yàn)橐暰€中沒有地平線的遮擋，你就能看到一個漂亮的圓形彩虹，這才是彩虹的真面目！

展示完彩虹魔術(shù)，大家想想除了雨后，彩虹是不是也可能出現(xiàn)在其他場景中？只要有充足的水霧、有陽光剛好呈42度的照射，彩虹就會如約而至。所以，在瀑布周圍、在灑水車附近或用水霧澆花時，我們就經(jīng)常能夠見到彩虹。

幻日

天空魔術(shù)師不僅會將陽光分解成七色彩虹橋，它還可以將太陽由一個變成多個，下面這個魔術(shù)就叫幻日。

我們都聽過“后羿射日”的故事，對我們來說十個太陽照射大地的情況只會出現(xiàn)在神話傳說中。但在西方，有一位天文學(xué)家還真的見過很多太陽同時掛在天空中的景象。那是在1661年2月的一天，太陽剛剛升起不久，天文學(xué)家赫維爾正和往常一樣坐在窗邊喝茶。赫維爾瞥了一眼窗外的風(fēng)景，突然，作為一位研究太陽黑子的天文學(xué)家，職業(yè)的敏感性使他察覺到當(dāng)天的太陽有點(diǎn)兒不一樣。他定睛觀察，頓時大驚失色。原來，天空中竟然出現(xiàn)了七個太陽。當(dāng)時沒有照相技術(shù)，赫維爾拿出紙筆，把他看到的景象畫了出來，太陽的位置、光弧的形狀全都標(biāo)注得清清楚楚。后來，他把這幅奇怪的畫收錄在了他的著作《天邊孤獨(dú)的水星》中，后人將這幅圖稱作“赫維爾七日圖”。后來，很多人也都觀察到這種現(xiàn)象，驗(yàn)證了其真實(shí)性，并為這種現(xiàn)象起了一個很炫的名字：幻日。

那么“幻日”這個魔術(shù)是如何變的呢？它用到的道具依然是光和水汽。只是，這時候的水汽不再是小水滴，而是無數(shù)凝結(jié)成六邊形的盤狀冰晶體。在重力的影響下，盤狀冰晶體在天空中整齊排布，就像一塊透明的幕布，當(dāng)陽光射向這些冰晶的時候，它們會像三棱鏡一樣折射陽光，使光線向左右分別折射約22度。由此，我們會看到三道光從太陽的方向直射過來，同時映入眼簾的就是三個太陽。但其實(shí)，只有中間那個太陽是真實(shí)的，旁邊兩個都只是太陽的虛像，也就是幻日。

要出現(xiàn)幻日首先要有高層的卷云，因?yàn)橛性撇拍苄纬杀?。而且云層要薄，這樣光線才能穿透。其次，太陽的照射角度要小，這樣陽光才能被冰晶折射。而且陽光、冰晶與人眼的角度都要正好，這樣被冰晶折射的光線才能被我們看到。

幻日不太容易見到，但是另一種現(xiàn)象卻很常見，那就是“日暈”。日暈總是與幻日相伴而生，有時候我們看不到幻日，但可以看到日暈。日暈的成因與幻日非常相似，也是陽光經(jīng)過空中的六邊形冰晶折射形成的。只是，這時候的六邊形冰晶變成了六邊形柱狀冰晶，而非盤狀了。當(dāng)柱狀冰晶與陽光垂直時，光線經(jīng)過冰晶的折射，會在太陽外面形成一個光暈，這就是日暈。夜晚，月光明亮也會形成月暈。

與幻日、日暈形成的方式相似，光線與不同的冰晶或者水滴發(fā)生折射，在天空中還會形成環(huán)天頂弧、環(huán)地平弧、幻日環(huán)等大氣折射現(xiàn)象。這些都是天空魔術(shù)師用光與冰晶、水滴造就的奇觀。

光柱

冰晶不但能折射光線，它還能夠反射光線。2015年12月30日晚上的內(nèi)蒙古錫林浩特市，室外溫度已降至零下20攝氏度，人們都沉浸在即將邁入新年的喜悅中，家家戶戶燈火輝煌。此時，窗外突然出現(xiàn)一條條直沖云雷、五彩繽紛的光柱。這些光柱從地面一直連接到天空中的云彩，就像天上飄下的彩帶，這如夢如幻的場景持續(xù)了近2個小時，城市仿佛變身成一座“童話小鎮(zhèn)”。這絢爛奪目的光柱準(zhǔn)確說來就是大乞光柱現(xiàn)象。

天空魔術(shù)師在這個魔術(shù)中使用的道具依然是冰晶。在寒冷的時候，大氣上層的片狀冰晶會在重力的作用下緩緩飄落，形成一層層水平下落的冰晶。在飄落的過程中，它們漸漸與地面平行，就像是在空中平行降下一面面由冰晶組成的鏡子。這時，如果有從地面來的光照射到這些冰晶的底部，冰晶就會將這些光反射回去。當(dāng)光線反射到我們眼中時，我們就會看到一個連接天地的光柱掛在天邊。

因?yàn)橐獜牡孛鎸⒐馍湎蛱炜?，因此，光柱現(xiàn)象一般都出現(xiàn)在太陽比較接近地平線的日出、日落時分。此時，我們會看到如聚光燈一般的光線照射天空。如果是人造光源，光的顏色會更加豐富，形成更為絢麗的光柱，就像錫林浩特市出現(xiàn)的那些夢幻光柱一樣。

雨幡

平日里，我們看到的云大多是一片一片或者一朵一朵的。但有時候，我們也會看到一條條如絲線一般的東西從云中垂下，這就是“雨幡”。為什么空中會出現(xiàn)雨幡呢？在云層中，有很多過冷水，這些過冷水已經(jīng)低于零度，但因?yàn)闆]有凝結(jié)核，所以它們無法凝結(jié)成冰晶，狀態(tài)很不穩(wěn)定。當(dāng)有飛機(jī)飛過或有其他大氣擾動情況時，這些過冷水的脆弱狀態(tài)就會被打破，于是它們就開始凝結(jié)成小冰晶或者小水滴，并開始下落。在下落的過程中，它們會隨風(fēng)飄蕩，形成像旗子一樣的“雨幡”。云中一部分水汽變成冰晶下落了，這個空間中的水汽就不充足了，因此會形成一個空洞，叫作“雨幡云洞”。云中有洞，洞中有天，洞下有幡，正所謂“別有洞天”。有時候，光線適當(dāng)，這些雨幡中的小冰晶還會折射陽光，形成彩虹云，就又是一番盛景了。

綠閃

天空魔術(shù)師最后為我們表演的是一個富有傳奇色彩的大氣現(xiàn)象：綠閃。在電影《加勒比海盜3》中，大副說：“當(dāng)一個生命回歸或離去時，天邊會出現(xiàn)綠光?！边@里的綠光就是綠閃。很少有人見過綠光，但綠光象征幸運(yùn)、幸福的美好寓意卻流傳甚廣。

綠閃只有在遙遠(yuǎn)、低矮的地平線附近才能看到，持續(xù)的時間也只有幾秒鐘。曾經(jīng)有很多人認(rèn)為它不是真實(shí)存在的;還有一些人相信它的存在，但對于它的產(chǎn)生原因一無所知;而冒險家們則以看到它為傲。但其實(shí)綠閃出現(xiàn)的原理并不復(fù)雜，它和三棱鏡分解白光的原理是一樣的。太陽光到達(dá)地面，需要穿過地球的大氣層，而且在大氣層中會被折射。由于不同顏色的光折射率不同，它們就會分散，這就是色散現(xiàn)象。在白天的時候，太陽距離地球較近，太陽光穿過大氣層的距離就比較短，色散現(xiàn)象并不明顯。但是在日落時分，太陽光穿過大氣層的距離逐漸變長，色散現(xiàn)象也就變得更加明顯。這時，大氣層就像是一個翻過來的三棱鏡，陽光被大氣分解成了七色光，當(dāng)綠色的部分落到人眼中的時候，我們就見到了綠閃現(xiàn)象，甚至還有更罕見的藍(lán)閃和紫閃現(xiàn)象。但也恰恰是因?yàn)槲覀兛吹降氖潜环纸獾墓猓虼怂掷m(xù)的時間會非常短暫，是真正的轉(zhuǎn)瞬即逝。

說了這么多，你有沒有發(fā)現(xiàn)天空魔術(shù)師變幻這么多種大氣現(xiàn)象其實(shí)只用了幾樣道具：陽光、水汽凝結(jié)成的水滴或冰晶。但是因?yàn)橛辛烁鞣N復(fù)雜的光學(xué)折射、反射、散射現(xiàn)象，這些平常的道具被變幻出了霓虹、幻日、日暈、光柱、雨幡、綠閃……看了天空魔術(shù)師這么多精彩的表演，下次天空中再上演魔術(shù)是，你是不是很快就能戳穿它的小把戲了？