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火山引发的华环现象引领少年气象学家走向风云变幻

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:造成美丽的华的光环,直径只相当于月亮圆面的几倍,比晕圈小得多。最常见的华,形状如圆轮。其中有一章论述火山灰蔓延时的巨大日、月华环。在8月27日那天火山爆发以后,第一次公开出版的华环观测资料发表在《日本新闻》上,描写了8月30日太阳周围一个“模糊圈”的容貌。毕旭普所描绘的华环现象,两个多月以后,在欧洲和美洲重复出现。人们为了纪念第一次细心观测火山华环的毕旭普,便把这类华环称为毕旭普光环。

火山引发的华环现象引领少年气象学家走向风云变幻

有一种云叫“高积云”。在有高积云的黑夜,你抬起头来,注视那一轮明月,可看到月亮周围环绕着一圈圈色调柔和的光环。在多云的白天,你坐观天空白云浮动,一旦有高积云移入日光的影响范围,你便有机会看到云上顿时呈现出一段美丽的光圈。光圈的扩大、缩小、加强、消失,都反映出过往云块的独特性。这个光圈称为“华”,也叫做“冕”,它是由地球大气的细小水滴或冰晶产生的。

华和前面讲过的晕(风圈)是绝对不一样的。造成美丽的华的光环,直径只相当于月亮圆面的几倍,比晕圈小得多。最常见的华,形状如圆轮。华的颜色排列顺序恰好与晕相反:华靠近太阳内圈带紫色,外圈带红色;靠近月亮的内圈带蓝色,越往外越发白,终于在最外圈成为略微发红的褐色。这最外缘的一个光环叫做“华盖”。华盖有各种各样的直径和光强,华盖可以有一个彩色光环围绕,也可以有几个这样的彩色光环围绕。这时,华的美景给人以更加深刻的印象。比较起来,月华比日华更容易见到。这是因为,太阳附近的日华美景受强烈日光的影响,观测起来会感到困难。不过,这种状况在有水坑的地方可以得到弥补:观测水坑里反照的日华,由于光的强度削减,便可以舒适地观测。当然,我们还可以选择别的方式,比如利用房屋或车辆窗户上的映影,或通过暗色眼镜,都可以观测到这种美丽的景色。

华环是一种衍射现象,是由光的波动性质造成的。我们可以做一个小实验来说明衍射现象:在黑纸上刺一个针尖大小的圆孔,然后用光源照射,在小孔后面放一个聚焦透镜,在聚焦透镜适当位置放一张纸屏。我们就会发现,纸屏上有一圈圈明暗相间的光环,好像光线绕到小孔以外黑纸所遮挡的地方了。这种光线绕过障碍物的本领叫光的衍射。也就是说,光也会“拐弯”。波长不同,拐弯的本领也不同。红光拐弯的本领最大,紫光拐弯的本领最小。实验证明,光投射到小圆孔上所产生的衍射花样,与光投射到相同大小的圆物体上所产生的衍射花样是完全一样的。所以,当日月照射到高积云中大小均匀的小云滴时,就会产生衍射效应,形成以日月为中心的明暗相间的光环。(www.xing528.com)

华也可以预示未来天气。谚语说:“大华晴,小华雨。”这是因为,华的大小与云滴大小成反比:华越大,表明云滴越小,未来不会下雨;反之,华越小,表明云滴加大,云层增厚,未来有可能下雨。

前面说过,太阳或月亮周围的衍射光环,是由大气中的细小水滴或冰晶造成的。那么,除了水滴和冰晶外,别的质点能不能形成衍射光环呢?回答是肯定的。大气中出现的质点,不论是哪一类哪一种,只要它们足够小,粒径分布得十分均匀,质点又是集中出现,有足够密的浓度,就会产生可以看到的光学衍射景象。火山爆发时,会把数量浩大的固体质点投放到大气中。较大的质点迅速沉降,而留下细微的火山灰在地球大气里随风飘流,它们绕着地球一圈又一圈地周游,历时可长达几年之久。人们广泛记录到的火山事件,最壮观的是1883年8月27日那次,爆发于爪哇附近的克拉卡托阿岛。其后许多年,它对世界范围的影响仍然巨大。伦敦最有声望的科学团体——皇家学会派了一个委员会,专门收集世界各地有关这次大火山爆发影响的观测资料。他们写出了洋洋500页的报告——《克拉卡托阿火山爆发及其后发生的现象》。其中有一章论述火山灰蔓延时的巨大日、月华环。在8月27日那天火山爆发以后,第一次公开出版的华环观测资料发表在《日本新闻》上,描写了8月30日太阳周围一个“模糊圈”的容貌。后来,首次谈到华的详细观测资料,是由一名叫“毕旭甫”的科学家于当年9月5日在檀香山完成的。他对华环的描述,是结合他对“曙幕光”的观测研究进行的。他说:“大气里的散射质点竟有如此巨大的效果,以致在日落之后,它们还继续为地面上的观察人员照明一段时间。”毕旭普所描绘的华环现象,两个多月以后,在欧洲和美洲重复出现。人们为了纪念第一次细心观测火山华环的毕旭普,便把这类华环称为毕旭普光环。

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