大气晕族一览（罕见）-下

jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:22

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上周列举了常见冰晶（六角柱状，六角片状）形成的罕见晕，这周列举非常见冰晶-六角锥状冰晶形成的罕见晕。首先，先来了解一下有关冰晶方面的知识。
下面是两种常见冰晶-六角柱状，六角片状冰晶

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下面是六角锥状冰晶最常见的形态（它还有许多其他形态，下面会提到），以及它可能的三种取向（随意取向，长轴竖直取向，长轴水平取向）

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这张是实际的冰晶图

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从上面的图大家可以看到，六角锥状冰晶比普通冰晶多出了12个面，因此允许有更多的光路存在，也就造就了特有的冰晕效果-多重日晕。到这里大家可能会有疑惑，光在冰晶里怎么走不可以，为什么日晕非要在那些个半径处出现呢？这里有一个公式：sin[(β ＋γ)/2]=msin(γ/2)
其中，m为冰晶的折射率，约为1.31；r为光线射入和射出面的夹角（这里只适用于简单光路，不涉及内部反射）；β为最小偏向角，即光线射出后在这个角度最集中，最亮，日晕就会在这个角度出现。举22度晕圈和46度晕圈的例子，形成22度晕时入射面与出射面夹角为60度，算得最小偏向角为22度；形成46度晕圈时入射面与出射面夹角为90度，算得最小偏向角为46度。对于六角锥状冰晶而言，因为面较多，因此面与面之间的夹角可以取很多值，有28度，52.4度，56度，60度，62度，63.8度，80.2度，90度，因此随意取向的冰晶可以分别形成9度，18度，20度，22度，23度，24度，35度，46度晕圈，竖直取向的冰晶可以形成9度，18度，20度，22度，23度，24度，35度幻日，水平取向的冰晶可以形成9度，18度，20度，22度，23度，24度，35度晕切弧。其中多重幻日和晕切弧的形成光路与相应半径的多重晕圈相同或相逆。下面分别说来。

jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:23

多重晕圈:
六角锥状冰晶大多数情况下会形成多重晕圈，因为这种冰晶比较“臃肿”，长短轴长差不太多，因此它某一个轴竖直和水平状态并不像普通冰晶那样稳定，因此随意取向是他的主导取向。
下面这张是一模拟图，自内向外分别是9度，18度，20度，22度，23度，24度，35度晕圈

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这张是芬兰派到的一张实际照片，十分壮观

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:24

先说说形成多重晕圈的光路，下面这张图是六角锥状冰晶，各面用数字作了标示。解释光路时，例如，1-24就表示光从1面进入，从24面射出。当然对于随意取向的冰晶而言，光路也可以倒过来。

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9度晕圈(9° halo):光路为3-26（图中26面没有标出，即为没有显示的那一面中挨着25面的那面）。
18度晕圈(18° halo):光路为13-25。
20度晕圈(20° halo):光路为23-26。20度晕与18度晕离的狠近，有时难于分辨，但大多数时候还是可以的。
22度晕圈(22° halo):光路为3-5，但因为中间相当于六角柱状冰晶的部位较短（也有较长的），因此形成的22度晕远不如六角柱状冰晶形成的亮和清晰。
23度晕圈(23° halo):光路为1-24。
24度晕圈(24° halo):光路为3-25，注意这个光路与9度晕的光路类似，因此24度晕通常会与9度晕同时出现，但要暗的多，且会与22度，23度晕挤在一起，不易分辨。因此，有很亮的9度晕出现时，要特别关注有无24度晕出现。
35度晕圈(35° halo):光路为23-25，这个光路与20度晕的类似，因此20度晕出现时，要高度关注有没有这里最最暗，最罕见的35度晕出现。
46度晕圈(46° halo):光路为4-1。因为六角锥状冰晶多在相应的六角柱状冰晶的侧面和底面间多了两个锥面，所以多少会对形成46度晕的光路有所遮挡，所以这里形成的46度晕也会减色一些。

jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:25

下面说说六角锥状冰晶的一些其他形态，因为六角锥状冰晶可以缺少一两个柱面部分或锥面部分，末端的平面也可以没有，各段的c/a值-长宽比也可以变化，因此最多可以有18种不同形态，这些形态因为一些面的缺失，会伴随一些云的出现和消失，下面列举了12种形态的六角锥状冰晶，以及各自可以形成的多重日晕

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:27

下面是图片
9度晕圈：
这张中还有很暗的18度晕

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再看这张

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:28

18度晕圈：

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:29

20度晕圈：
这张中注意右侧还有很暗的35度晕，可见20度晕与他的关系

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这张是南京Steed-Joy同好今年5月2日拍摄的，图中有很亮的9度晕圈，第二个晕圈就是20度晕圈，在向外那个较亮的是22度晕圈，再向外几乎贴着22度晕圈，很暗的是24度晕，最后，不知Steed-Joy同好发现没有，画面的左下角有一段很暗的35度晕，这可是很罕见的，在此可见他于20度晕的关系，形成这次多重冰晕秀的的冰晶很有可能是上面列举的第一种冰晶，与模拟图很相符。

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这张也很明显

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这张里有一丝迹象

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:30

23度晕圈：
因为23度晕圈通常不亮，又会于22度晕和24度晕挤在一起，所以很难观测到，目前在网上还没看到过照片

jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:31

24度晕圈：
24度晕稍微离22度晕远一些，但大多数时候仍难以分辨，通常会看到22度晕好像“臃肿”了些许
这张比较清晰（我个人觉得这个更像是环形Lowitz弧，但那个网站上说是24度晕，那就算他是吧）

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这张也不错

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:32

35度晕圈：
这个晕圈很暗，因此观测到的人不多，照片更是不多，网上能够找到的只有这三张，上面都有了

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:33

多重幻日：
上面已经提过，长轴竖直取向的六角锥状冰晶可以形成9度，18度，20度，22度，23度，24度，35度幻日，其实这些所谓的幻日，大多数形态与常见的22度幻日相比有很大差异，之所以叫他们幻日，是因为形成他们的冰晶取向与六角片状冰晶类似，因此采用了相同的命名方法，还有另一种叫法，xx两侧弧(xx-lateral arc)。下面这张太阳高20度的模拟图揭示了这些幻日。

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这些幻日中，9度，20度，24度，35度幻日都是由上下，而因为冰晶长轴竖直，限制了一些，光路，所以，伴随着太阳高度的变化，有些幻日会消失和出现，例如太阳较高时9度上幻日，20度上幻日，24度上幻日，35度上幻日会消失，而23度下幻日会出现。具体变化情况参看这里  http://www.ursa.fi/ursa/jaostot/halot/atlas/pyra/pyrlaat.html
还有，这些多重幻日名字中的角度数并不一定代表他们距太阳的真实角距，因为长轴竖直后虽让光路大体相同，但偏转的角度会有变化，因此他们距太阳的角距有些会“名不副实”，下面这张图同时显示了多重晕圈和多重幻日，注意上面的23度幻日离太阳比23度要远，下面的20度幻日离太阳也要比20度远。（图中显示的冰晶与上面不一样，冰晶形态不同形成的幻日也会有差异）

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图中较小的图显示了冰晶长轴较竖直方向倾斜15度，大图中冰晶倾斜1度，可以发现冰晶倾斜较大时，多重幻日仍然可见，但变得很模糊，且轮廓不清晰，而因为这种冰晶不易稳定在竖直状态，实际情况往往如小图中所示-较模糊的幻日与多重晕圈同时出现。下面列举一些图片

jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:34

9度幻日：
相对来讲，9度幻日是这里面最小最的，但往往比其他的要明显（它离太阳很近，观测是一定要佩戴墨镜），他的出现往往预示着其他较暗的幻日的出现。
这张太阳比较低，9度上幻日可以形成

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这几张太阳较高，显示了9度下幻日

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:35

18度幻日：
18度幻日本来就比较细，加之实际当中比较模糊，所以通常只能看到18度晕圈的左右两侧有增亮。
这张中还有22度幻日。

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这张中还有模糊的Lowitz弧

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这张注意还有9度上幻日

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:36

20度幻日：
这种幻日我还没在网上见过照片

jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:36

23度幻日：
在这些幻日中，23度幻日可以说是最不像幻日的，它表现为类似上部外凸Parry弧的一条长弧。因为形成他的光路在这种情况下比较“好走”，形成的23度幻日会比较亮，而且即使冰晶倾斜比较大仍能勉强可见。
这两张就很亮

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这张也较明显

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这张中冰晶倾斜较大，图较亮的22度晕上方23度幻日勉强可见

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:38

24度幻日：
24度幻日通常会表现为在24度晕上相应位置有个亮块或突起，
这张揭示了24度下幻日，同时还有9度下幻日和23度上幻日

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这张24度晕圈的右上有24度上幻日

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这张右下似乎有24度下幻日

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:39

35度幻日：
网上未找到照片，而且似乎也没见过什么观测报告。

jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:40

多重晕切弧：
多重晕切弧由长轴水平的六角柱状冰晶形成，这种取向似乎较长轴竖直趋向更为不稳定，因此多重晕切弧比多重幻日还要罕见的多，飞极地地区顶多也就能看见最亮的9度晕切弧。但还是列出来让大家了解一下。
下面左面这张图是根据芬兰奥卢01年9月17日的一次多重晕切弧秀照片画的素描，右侧是一张电脑模拟图，我下面就列出个个字母分别代表的晕切弧（图中还有少量竖直取向冰晶形成了多重幻日）

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a:9度晕切弧(9° tangent arcs)
b1:18度上晕切弧(18° upper tangent arcs)
b2:18度下晕切弧(18° lower tangent arcs)
c:20度晕切弧(20° tangent arcs)
d1:24度上晕切弧(24° upper tangent arcs)
d2:24度下晕切弧(24° lower tangent arcs)
e1:35度上晕切弧(35° upper tangent arcs)
e2:35度下晕切弧(35° lower tangent arcs)
f:23度上幻日(23° upper parhelion)
g:24度下幻日(24° lower parhelion)
h:可能是22度晕圈和22度幻日的叠加
i:22度上晕切弧(22°upper tangent arc)
j:部分18度晕圈
k:23度下晕切弧(23° lowet tangent arcs)
其中，18度下晕切弧从未被拍到过，23度下晕切弧从未被观测到过。

jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:41

这张是冰晶水平程度较高，太阳高25度时的模拟图。这种程度的看到的希望不大

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jiahao1986 · 发表于 2005-8-6 18:42

以下是网上仅有的两张照片
这张是9度晕切弧,右侧是增强图像。

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这张中与22度上晕切弧左翼相交，指向右上的暗弧是24度上晕切弧（十分不明显）

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