山后像藏着一轮金色太阳,光束向上铺成扇形,扇子上还横着一截彩虹。第一眼很容易读成“迎着夕阳看彩虹”。可真正的太阳并不在画面前方。

An image to describe post

图片:NASA Astronomy Picture of the Day · 摄影与版权:Aurelia Degli Esposti · 原始页面

NASA 10 月 20 日的天文每日一图说,Aurelia Degli Esposti 上周傍晚在意大利普雷森扎诺晾衣服时注意到这幅景象,用手机拍了下来。一个普通家务的间隙,正好遇见了天空的透视把戏。

彩虹已经交代了太阳的位置

普通主虹需要太阳在观察者背后,前方有被阳光照亮的雨滴。光进入水滴时折弯,在内部反射,再次折弯后出来;不同颜色弯折的程度稍有差别,白光于是被分开。美国国家气象局的解释给出了这条光路。

把太阳、你的头和你头部影子指向的方向连成一条线,这条线延伸到天空的那一点,就是反太阳点。主虹围着它展开,红色外缘的角半径约为 42 度。这里说的是你看出去的角度,不是彩虹离你有多远。

An image to describe post

解释图:来历,依据 NASA 与美国国家气象局资料。角度为近似值,距离和大小不按比例;太阳高于水平线时,反太阳方向低于水平线。

因此,照片前方的金光再像太阳,也不能推翻彩虹给出的线索:真正的夕阳在摄影者身后。

光束没有在山后转弯

太阳附近的云遮挡了一部分光,又留出一些缝隙。亮带和云影横越天空,在太阳相反的方向,看上去重新收拢到远处。这就是反暮光。

那些光路本来近乎平行。想象笔直的铁轨伸向远方:轨距没有变,眼睛却觉得它们越走越近。天空中的亮带和暗带也有这样的透视效果。气象局记录的反暮光实例同样出现在太阳相反一侧的天空;它对暮光光束的说明解释了光的散射和视觉收拢。

两种现象恰好叠在一起:雨滴把阳光分成彩虹,明暗光带又朝反太阳方向显得汇聚。只有被照亮的那部分雨幕显出鲜明颜色,完整的虹便像被裁剩一小段。照片里的“发光扇子”不是另一轮太阳,也不是彩虹在向外发射光线。

换个位置,虹就变了

这种需要站对位置才能看见的颜色,古人也认真追过。江柏毅在台大 CASE 的文章展示了甲骨文中弯身双头的“虹”,并引出《梦溪笔谈》里的实地观察:傍晚从西向东看得见虹,走到另一侧向西望,却看不见。沈括记录的孙彦先之说,把虹和太阳照到雨滴联系起来。

这段观察抓住了一个要点:虹没有一座固定在山间、等人走过去的彩色拱门。它由阳光、水滴和观察者的位置共同决定。换了观察位置,进入眼睛的光路也变了。

下次傍晚看见云缝里洒出的光束,可以背向太阳,看看另一侧天空有没有很淡的条纹。如果前方还飘着雨,再找一找彩虹。记住自己、太阳和雨幕的位置,比只记住一个现象名称更有意思;雷雨时则留在安全的室内观察。