彩虹的形成

话说彩虹

陕西省宝鸡市陈仓区香泉初中　邢　星

“赤橙黄绿青蓝紫，谁持彩练当空舞。雨后复斜阳，关山阵阵苍……”。这是一代伟人毛泽东在《菩萨蛮·大柏地》一词中描述的雨后彩虹美景。

彩虹，是一种在特定天气条件下发生的大气光学现象。

1．彩虹的形成

彩虹是一种大气光学现象，是由于太阳光经过空气中的水滴时，发生光的反射和折射造成的。在空气湿度较大的山间，空去中漂浮有较多的小水滴，阳光通过小水水滴时，被小水滴折射和反射，就像白光通过三棱镜发生色散一样，就形成了状如拱桥彩虹。

只要空气中有水滴，而阳光正在观察者的背后以低角度照射，便可能产生可观察到的彩虹现象。彩虹最常在下午，雨后刚转晴时出现。这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空的一边因为仍有雨云而较暗。而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾，亦可以人工制造彩虹。

在月光强烈的晚上也可能出现彩虹，称为晚虹，晚虹比较少见。由于人类视觉在晚间光线较暗的情况下难以分办颜色，晚虹看起来好像是全白色。

2．彩虹的颜色

色彩一般为七彩色，从外至内分别为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。我国民间常有“赤橙黄绿青蓝紫”的说法。太阳光是透明无色的，称为白光，白光通过小水滴后，为什么变成了有七种颜色组成的彩色光带呢？原来，无色透明的太阳光是有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种可见色光混合而成的，它们本来各有各的颜色，但混在一起传播，就成了无色透明的白光，当它们一起沿同一方向由空气斜射向水（或其它透明物质）时，传播方向会发生偏折——折射，但水（或其它透明物质）对不同颜色光的偏折程度不一样，七种色光虽然沿同一方向射向水中，但不同颜色光的偏折程度不同，通过水（或其它透明物质）后的传播方向就变得不一样了，原来混在一起的七种色光被分开了，这就形成了彩虹。

空气里水滴的大小，决定了虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大，虹就鲜艳。也比较窄；反之，水滴小，虹就淡，也比较宽。我们面对着太阳是看不到彩虹的，只有背着太阳百能看到彩虹，所以早晨的彩虹出现在西方，黄昏的彩虹总在东方出现。可我们看不见，只有乘飞机从高空向下看，才能见到。

3．虹与气象

虹的出现与当时天气变化相联系，从虹出现在天空中的位置，可以推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时，本地是不大容易下雨的，而西方出现虹时，本地下雨的可能性却很大。彩虹的明显程度，取决于空气中小水滴的大小，小水滴体积越大，形成的彩虹越鲜亮，小水滴体积越小，形成的彩虹就不明显。一般冬天的气温较低，在空中不容易存在小水滴，下阵雨的机会也少，所以冬天一般不会有彩虹出现。

4．彩虹的形状

通常情况下，彩虹的形状成拱形。彩虹实际上应该是圆形的，其圆心位于太阳和观察者的延长线上，由于地平线的存在挡住了圆的大部分，人们看到的彩虹就成了拱形。

5．双彩虹

有些时候会见到两条彩虹同时出现在天空，在较明亮的彩虹外边出现同心的但较淡的彩虹，人们将伴随明亮彩虹出现的较暗的彩虹称为副虹，又称霓。副虹是阳光在水滴中经两次反射而成。当阳光经过水滴时，它会被折射、反射后再折射出来。在水滴内经过一次反射的光线，便形成人们常见的彩虹（主虹），若光线在水滴内进行了两次反射，便会产生第二道彩虹──副虹（也称霓）。

副虹（或霓）的颜色排列次序跟主虹是相反的。由于每次反射均会损失一些光能量，因此副虹的光亮度亦较弱。因为有两次的反射，副虹的颜色次序跟主虹反转，外侧为蓝色，内侧为红色。副虹总是伴随主虹出现，只是因为它的光线强度较低，所以有时不被肉眼察觉而已。

6．彩虹的观测及研究历史

早在中国唐代，精通天文历算之学的进士孙彦先（孙思恭）便提出“虹乃雨中日影也，日照雨则有之。”说明在当代，中国人民就认识到彩虹乃是水滴对阳光作用而形成的。

孙彦先的发现后来也被宋代沈括的《梦溪笔谈》所引用及证实，且沈括也细微地观察到虹和太阳的位置与方向是相对的现象。孙彦先和沈括等人对虹的这些发现比西方早了几百年。

1307年时欧洲有人提出彩虹是由水滴对阳光的折射及反射而造成。

笛卡尔在1637年发现水滴的大小不会影响光线的折射。他以玻璃球注入水来进行实验，得出水对光的折射指数，用数学证明彩虹的主虹是水滴内的反射造成，而副虹则是两次反射造成。他准确计算出彩虹的角度，但未能解释彩虹的七彩颜色。

后来牛顿以玻璃棱镜展示把太阳光散射成彩色之后，关于彩虹的形成的光学原理才全部被发现。

7．与彩虹有关的神话传说

古代的人们不知道彩虹的形成原理，便运用神话解释彩虹，形成了与彩虹有关的神话传说，直到伽利略的关于光的特性专著出现之后，人们才能科学解释彩虹现象。

在中国神话中，女娲炼五色石补天，彩虹是五色石发出的彩光。在七仙女的传说中，彩虹是由仙女们织出的彩锦悬挂天际形成的。在中国古代，也有虹是双头蛇或龙的说法，中国台湾的一些民族认为，彩虹的尽头是祖灵的所在地。

在西方，希腊神话中，彩虹是沟通天上与人间的使者；爱尔兰民间传说中，矮精灵将宝藏收于彩虹的尽头；印度神话中，彩虹是雷电神“因陀罗”的弓；北欧神话中，彩虹桥连接神的领域“亚斯格特”和人类居所“中土世界”。

《圣经》里说，彩虹是神与时间一切从生灵立约的记号。在犹太教和基督教经典圣经希伯来语部分，创世记记载上帝耶和华让诺亚建造方舟毁灭世界，之后上帝以彩虹为标记跟诺亚及其子孙立约，再不降大洪水来毁灭世界。

在中国藏传佛教当中，有一种与密宗修行有关的神秘现象，被称为“虹化现象”。指的是，极少数有大圆满修行境界的人在临终的时候，身体会化成一道彩虹消失在空中。

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