幻日现象在不同地区接连出现，形态各异的“假太阳”背后有何气象规律

核心要素：高空冰晶

• 必要条件： 幻日现象产生的绝对前提是大气高层（通常在5-8公里以上的卷云或卷层云中）存在大量微小的、特定形状的冰晶。这些冰晶主要是六边形柱状冰晶。
• 冰晶形成： 这些冰晶的形成需要两个关键气象条件：
  • 足够低的温度： 高空温度必须远低于冰点（通常在-20°C以下），才能确保水蒸气直接凝华成冰晶或水滴迅速冻结成冰晶。
  • 充足的水汽： 尽管高空通常比低空干燥，但需要有足够的水汽供应，才能形成肉眼可见的冰晶云（卷云、卷层云）。这通常与缓慢上升的气流、锋面系统（尤其是暖锋前部）或高空湿舌有关。

光学原理：特定角度的折射

• 冰晶定向： 最关键的因素是这些六边形柱状冰晶在空气中需要大致水平定向（像微小的飞盘一样缓慢下落）。这种定向通常由空气阻力维持。
• 光线路径： 当阳光（平行光）以特定角度（通常是22度）射入这些水平定向的冰晶的侧面时，会发生折射。
• 22°角折射： 光线穿过冰晶的两个侧面（相邻面夹角为60度），发生两次折射，最终以偏离太阳大约22度角的方向射出。这就是为什么幻日出现在太阳两侧大约22度的地方。
• 色散效应： 由于不同波长的光折射率不同（色散），在折射过程中会被分开。这导致幻日呈现出内红外紫的色彩（靠近太阳的一侧偏红，远离的一侧偏紫）。

“假太阳”形态各异的原因

• 冰晶类型和取向： 幻日最常见的形态是22度位置上的亮斑（假太阳）。但形态的差异主要源于：
  • 冰晶形状的微小变化： 除了标准的柱状冰晶，板状冰晶或其他形状的冰晶如果也能水平定向，可能参与形成或影响幻日的形态。
  • 冰晶取向的“完美度”： 冰晶水平定向的程度越高、越一致，形成的幻日就越明亮、轮廓越清晰。如果取向比较杂乱，幻日可能会显得模糊、拉长，甚至形成一条光弧（称为22°日晕的一部分）。
  • 太阳高度角： 太阳在地平线上的高度决定了幻日的位置和形态。当太阳很低（日出日落时），幻日会出现在22度日晕的左右两侧，水平方向远离太阳。随着太阳升高，幻日会沿着22度日晕向上移动，与太阳的垂直距离增大。当太阳高于60度时，幻日通常会消失在地平线以下。
  • 云层的不均匀性： 云层中冰晶的密度、分布和取向在空间上的变化，会导致幻日的亮度、大小和形状看起来不同。

为何近期“不同地区接连出现”？

• 大尺度天气系统： 这是最核心的原因。一个稳定、大尺度的天气系统（例如：
  • 缓慢移动的暖锋系统： 暖锋前广阔的抬升区为大范围卷层云的形成提供了理想条件。
  • 庞大而稳定的高空高压脊/反气旋： 可能带来大范围、持续的晴空区，但边缘区域或高空湿度适宜时，仍可形成大范围的薄卷云/卷层云。
  • 冷空气大规模南下/渗透： 将极地或高纬度的冷空气输送到更广泛的区域，显著降低中高纬度广大地区的高空温度，使冰晶形成的条件更容易满足。
• 适宜的高空条件广泛存在： 在上述天气系统控制下，大范围的地理区域上空可能同时满足：
  • 低温： 高空温度持续低于-20°C甚至更低。
  • 湿度： 存在一个相对湿润的高空层（尽管绝对湿度不高），足以形成薄而广的冰晶云（卷云、卷层云）。
  • 稳定性： 大气层结相对稳定，利于冰晶水平定向和维持。
• 季节因素： 在冬季和初春（或深秋），中高纬度地区更容易达到形成冰晶所需的低温条件。近期如果处于这个季节，自然增加了发生的概率。
• 观测和传播： 现代智能手机和社交媒体的普及，使得任何地方出现的幻日现象都能被迅速捕捉并广泛传播，造成“接连出现”的印象。但本质上，这反映了导致该现象的气象条件在空间上的广泛性和时间上的持续性。

总结：

幻日现象接连在多地出现，其背后的气象规律清晰可循：

因此，近期多地接连观测到幻日，并非神秘事件，而是特定的、广泛存在的大气光学条件在特定天气形势（大范围冷空气、稳定高空系统）和季节（冬春）背景下频繁满足的自然结果。这种现象本身是美丽而无害的，是大气物理和光学规律的生动展示。