絢爛的虹霓是如何形成的?

雨過(guò)天晴，我們有時(shí)可以在天邊看到七彩的“拱橋”，也就是虹霓。虹霓是一種絢爛多姿的自然現(xiàn)象，它分為兩種，一種是“霓”，一種是“虹”，它們往往相伴相成，給藍(lán)天綴上七彩的光芒。

虹霓是由太陽(yáng)光射到球形雨滴上，經(jīng)雨滴折射、色散、內(nèi)反射的綜合效應(yīng)所產(chǎn)生的。如果我們擁有足夠的觀察條件，就可以看到兩個(gè)圓弧形。里面的太陽(yáng)光經(jīng)雨滴一次內(nèi)反射、兩次折射而形成的叫做主虹，通稱為虹，顏色為外紅內(nèi)紫，比較明亮，可以比較清楚地觀察到;外面的太陽(yáng)光經(jīng)雨滴兩次反射、兩次折射而形成的叫做次虹，通稱為霓，顏色和虹恰好相反，外紫內(nèi)紅，比較暗淡，通過(guò)肉眼觀察到的霓比較模糊。

為何我們通常見(jiàn)到的彩虹總是有虹無(wú)霓呢?這是由于光線在水滴內(nèi)反射的同時(shí)，不少光線會(huì)沿著折射方向穿透水滴，內(nèi)反射的次數(shù)多了，剩下的光流就會(huì)顯得微弱。因此，“虹霓共燦”的現(xiàn)象比較罕見(jiàn)。

虹霓總是在夏季的雨后出現(xiàn)，而冬季卻很少可以看到。因?yàn)橄募咎鞖舛嘧?，?jīng)常會(huì)出現(xiàn)雷陣雨。雨后初晴時(shí)，太陽(yáng)光穿過(guò)云層，水分蒸發(fā)較快，再加上雨后天空塵粒減少，能見(jiàn)度提高，很容易就會(huì)折射出七彩虹霓。而冬季天氣寒冷，多連綿陰雨，溫度較低，水分蒸發(fā)較慢，再加上雨后太陽(yáng)不會(huì)立即出現(xiàn)，因此，冬季雨后天空中不會(huì)像夏季那樣濕潤(rùn)，充滿水汽和小水滴，也就難以出現(xiàn)虹霓。

在虹和霓之外，還有一些較為暗淡的、偶爾才能被觀察到的彩帶，被稱為附屬虹。這種附屬虹的形成原理，不僅需要用幾何光學(xué)來(lái)說(shuō)明，還要考慮到光的波動(dòng)性，以及干涉、衍射的相關(guān)原理。附屬虹一般會(huì)出現(xiàn)在主虹內(nèi)側(cè)，在副虹外側(cè)出現(xiàn)的情況很罕見(jiàn)。當(dāng)雨滴直徑較大時(shí)(大于1毫米)，附屬虹的數(shù)量可達(dá)到5條，第一條與主虹復(fù)合，后面依次類推。當(dāng)雨滴直徑較小時(shí)，形成的附屬虹數(shù)量也會(huì)隨之減少。

在古代神話中，由于科學(xué)知識(shí)的匱乏，虹霓常被披上一些傳奇色彩。其實(shí)掌握了相關(guān)科學(xué)原理，我們就會(huì)知道，虹霓是一種有科學(xué)依據(jù)的大氣現(xiàn)象，可以帶給我們美的享受。