大氣光學現象

虹 (Rainbows)

　　虹是陽光以特定角度射入大氣中密集的水滴，發生折射及內反射，而產生的彩色光弧。通常光弧的中心位置在光源與觀測者之連接線之延長線上，即是觀測者影子所指的方向上。而由於陽光需要以特定的角度射入水滴才能夠形成虹，故此在低緯度的地區，虹只會在清晨及黃昏才可被看到。又由於這個緣故，清晨的虹會出現在西方，而黃昏的虹則出現在東方。

　　各種虹之中最常見為正虹 (Primary Rainbow)，是陽光經過水滴，發生兩次折射及一次內反射後所形成的，角半徑約為 42 度 ( 即觀測者影子所指的方向與圓弧之夾角為 42 度 ) 。由於各種顏色光線之折射率稍有不同，以紅光折射率最小，紫光最大，故此虹光弧的彩色排序為內紫外紅。有些時候，陽光經過水滴時可發生兩次折射及兩次內反射，此時在角半徑約為 51 度的位置上便會出現副虹 (Secondary Rainbow)，又稱為霓。霓比虹較為少見，而其光度也比正虹為弱。又由於在霓的形成過程中，陽光較正虹形成時發生多一次內反射，因此霓光弧的彩色排序為內紅外紫。當然，陽光經過水滴時可以發生三次甚至更多次數的內反射，形成更高次的副虹，但是由於多次虹光度甚為微弱，所以非常罕見。

(圖右：State College, PA, 1973)

　　虹的光度及寬度則與大氣中水滴的大小有關。當水滴為大的時候，光弧較窄但光度較高；相反當水滴為小的時候，光弧會較寬但會變得暗淡；當水滴更小的時候，則光弧會暗至不可觀測，又或不能夠形成虹。

　　虹的出現有時可以暗示一個地區在未來一段時間的天氣狀況，就中國地區來說，由於高空盛行西風，雨區往往自西向東移動。假若見虹於西方，則表示西方有陰雨天氣，稍後便可能影響這個地區。虹的光度亦能暗示雨勢的強弱，如以上所述，如果所見的虹光弧窄而光度高的話，一場大雨可能即將要發生了。

文：阿汶

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