据北京日报报道,5月11日上午,北京上空出现了“七彩祥云”,从下图可以看出,在云堆里横跨着一条很长的彩色条,虽然颜色并不分明,但还是能看出自上而下,是由红往蓝过渡的。

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其实这已经不是第一次在北京出现七彩云了,之前在2月21日,冬奥会结束后的第一天,就出现了一回七彩云,见下图:

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并不是彩虹

虽然这次出现的彩色云朵,颜色像彩虹,但其模样与彩虹差异较大,体现在弯曲方向和程度上。

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因为彩虹是因为太阳光被空气中的小水珠,进行了“折射—反射—再折射”的过程,在这个过程阳光被色散,按照最终出来的路径,光线进入人眼后,看到的彩虹都是一个向下弯曲的彩色条带。

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而且彩虹一般都在雨后出现得比较多,像这种正午天气,太阳高度角也比较高,彩虹往往很难出现(因为彩虹的形成原理决定了,当你直面彩虹时,此时太阳往往都在你的身后,因此太阳高度角不会很高)

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是“日华”吗?

如果你上网搜索“七彩云”是啥东西,得到的大多数回答都是两个字“日华”,我们首先来看看什么是日华,其次再来判断北京出现的七彩云是否符合。

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日华七彩云

实际上在气象学中,有一种天气现象就叫做“华”,因此刚才说的“日华”其实就是“华”,而这一现象是阳光衍射造成的,那什么是衍射呢?

想必很多人都听说过这个词,简单来讲,以光为例,衍射就是从波的角度看待光,在遇到障碍物时,光波会绕过障碍物继续传播的现象,而这个现象是否明显,取决于障碍物的尺寸大小,如果尺寸比较小,与波长相当或者更小,那么衍射就明显,反之就不明显,这时候就比较像光线,而不是光波了。

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对于日华而言,就是因为云层中存在了一些尺寸较小的水滴或者冰晶,这些小东西充当了障碍物的角度,当光线通过时,发生了明显的衍射现象,之后光波干涉形成彩色图案,一般而言这个彩色图案是以光环的形式出现,如果水滴或冰晶的尺寸越小,则图案颜色越分明。

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日华

当然了,这也有两个前提,一是云层不能太厚,否则显示就不会很清晰,二是如果这些水滴冰晶的尺寸并不全都一致,那么形成的图案就会不规则,就只能出现光环的一部分。

说到这,似乎与北京上空出现的七彩云都吻合了,但还有一个关键点,那就是“华”这一现象,其产生的光环,颜色由内而外,是从紫到红的,比如下图是2020年4月30日出现在青海西宁的“日华”现象

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从上图可以看出,抛开颜色,单论其它方面似乎与北京七彩云很相像,但青海西宁的七彩云在颜色上是符合“华”的定义,而反观北京七彩云,颜色正好反过来了,红色在上,紫(蓝)在下,因此可以排除“日华”了。

是日晕吗?

既然不是日华,那难道是日晕吗?说到日晕,估计很多朋友出现在脑海中的图像是下面这个样子,一个大光圈

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实际上日晕是一个家族,它的成员挺多,比如:22°晕、幻日、幻日环、上切弧、下切弧、外接晕圈、环天顶弧、环地平弧等等,而北京七彩云很有可能就是其中的环地平弧

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首先其颜色排列,环地平弧由上而下是从红到紫(颜色是由于阳光照射云层内的冰晶,经过折射产生的),这一点北京七彩云符合。

其次环地平弧的形成需要三个条件:

第一:发生场所,也就是云层高度要在6000米以上,这种高度的云,一般都是卷层云

第二:云层内的冰晶数量要足够多

第三:阳光照射云层的高度要高于58度,因此在南北纬55度以上的国家,就不会出现环地平弧(而北京的纬度在40度左右,并且5月11日的太阳高度角在68度左右,符合要求)

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最后呢,理论上符合了,现在就差一个实例证据,经过查找,2021年4月底,在河南郑州就出现了一次环地平弧(见下图)

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这个结论,是当时的记者特地咨询了中国天气首席气象分析师胡啸得到的,并表示这是少见的七彩祥云。不过与这次北京七彩云相比,后者在颜色层次上不如郑州的分明,这应该是云层比较厚导致的,如果能够更薄一些,就会更加清晰。

一些更加鲜明的环地平弧:

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