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原理2020/4/28 15:00:39 |
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幻日是一种光学现象，是因为光的折射产生的。幻日出现时，天上会出现多个太阳，这种现象是比较少见的。但我国近年来也出现过不少次。具体幻日是怎么形成的呢?下面我们一起来看看出现幻日现象的原理解释。
幻日是怎么形成的 出现幻日现象的原理解释
幻日是一种自然界的光学现象。在地球上的天空被浓厚的大气包围，其中也有水蒸汽和小冰晶。它们在一定的条件下，可变成非常小的柱状或片状的雨滴或水汽，从高空徐徐下降，因受日(月)光的照射而产生折射，就形成了幻日，实际上只有中间的太阳才是真正的太阳。因日光是由七种色光组成;由于不同色光的折射率不同(红光的波长最长，折射率最小，紫光的波长最短，折射率最大，这种折射率随波长变化的现象叫色散)，被柱状或汽状的雨滴或冰片折射后，偏转的角度也不同，这样形成的内红外紫的彩色光环，叫晕。
在冬天，当高空的水滴凝结成细小的六棱形冰柱时，如果太阳光从侧面进入冰柱，而且能满足最小偏向角的条件，在内、外晕之间，靠近太阳两旁，与当地太阳同一高度的地方就容易出现“幻日”。出现幻日的多少、暗明、大小随着高空小冰柱的分布情况而异。
出现“幻日”现象需要满足非常严苛的条件。首先要有卷层云，有云才会形成冰晶;其次云层要薄，透光率要好，这样才能把太阳光折射出来;还有很重要的一点，就是太阳与冰晶以及观察者之间的角度要正好，稍微偏一点就看不到。因此，“幻日”这种大气光学现象极为罕见。
环天顶弧，也叫幻日弧光，是一种彩虹倒挂在天上且颜色方向与正常的彩虹是相反的天文现象。其形成条件是天空晴朗，云层非常少，同时阳光还得以一定的角度照射在距离地面6100米-7625米的云层中的细小的冰晶上发生折射。同时，云层中的冰晶表面一定得是平整的,且颗粒比盐粒还要小。
相关奇观：
英国伯恩茅斯海滩：
2010年7月20日，位于英国南部的伯恩茅斯海滩上空突然出现了这样美轮美奂的一幕：太阳被一个神秘光晕所环绕，好像一只巨大的“眼睛”从天堂凝视着人间。这也是幻日，是由高空中卷云里的六角形冰晶体折射阳光后形成的。卷云属于高云的一种,是对流层中最高的云，由高空的细小冰晶组成。通常情况下，幻日出现时太阳会有一部分被卷云遮挡，而且幻日多发生于太阳角度较低的时候，正午时分不会有此天象。幻日还常常被人们称作“日晕”或者“假日”。
这个奇妙的景观令当时海滩上所有的人驻足仰望,并被摄影爱好者罗伯特成功捕捉到。“那天天气不错,我和一些朋友去了沙滩，”罗伯特回忆说，“大约午后1点的时候,我抬头看天空，就在此时我看到了太阳周围的光晕。光晕并不多见,而且往往都是不完整的。沙滩上很多人都想用手机把光晕拍下来，可这并非易事。我使用了一个紫外线过滤镜和一个专业摄像头才把这个景象拍了下来。那实在是太壮观了。”
当地气象预报员魏尔德解释说：“幻日是太阳光照射冰晶体时产生的，主要影响因素包括冰晶的方向和数量以及卷云的数量。这些冰晶就像是棱镜，让阳光产生弯曲并在太阳周围形成了一个光环。而光环的形状则是由太阳的高度决定的。”
人们通常认为幻日是一个吉祥的征兆。在1461年英国玫瑰战争期间，后来成为爱德华四世的约克家族长子爱德华伯爵就看到了这一天象奇观，然后他鼓舞军队说这是个好兆头，并最终获得了战斗的胜利。
黑龙江省哈尔滨市：
2007年11月15日下午3时许，哈尔滨天空中出现了两个“太阳”，在正常的太阳南侧，还有一个暗一些的“太阳”在云中光芒四射。3时40分左右，南侧的“太阳”逐渐变暗，化为一条彩霞渐渐消失。幻日在南北极比较常见，在哈尔滨市出现比较罕见。
幻日是大气的一种光学现象。在天空出现的半透明薄云里面，有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们会整整齐齐地排列在空中。当太阳光射在这一根根六角形冰柱上，就会发生非常规律的折射现象。当这许多的冰晶在朝阳或夕阳附近时，光线从冰柱的一个侧面射入，又从另外两个侧面射出，产生了反射和折射，就产生了多个太阳，它们实际上是太阳的虚像。
一进入夏天，我国一些地区的冰雹就特别频繁。那么，到底为什么夏天有冰雹?实际上，冰雹并不是只有夏天才有，其他季节也会出现，只是没有夏季频繁而已。下面我们就一起来了解夏天下冰雹是什么原理吧。
夏天下冰雹是什么原理 为什么夏天有冰雹
冰雹是热湿气流强烈上升时产生的。
夏天天气炎热，太阳把大地烤得滚烫，容易产生大量近地面湿热空气。湿热空气快速上升，温度急速下降，有时甚至低到-30℃。热空气中的水气碰到冷空气凝结成水滴，并很快冻结起来形成小冰珠。小冰珠在云层中上下翻滚，不断将周围的水滴吸收凝结成冰，变得越来越重，最后就从高空砸了下来，这就是冰雹。
灾害是由强对流天气系统引起的一种剧烈的气象灾害，它出现的范围虽然较小，时间也比较短促，但来势猛、强度大，并常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。中国是冰雹灾害频繁发生的国家，冰雹每年都给农业、建筑、通讯、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。据有关资料统计，我国每年因冰雹所造成的经济损失达几亿元甚至几十亿元。
许多人在雷暴天气中曾遭遇过冰雹，通常这些冰雹最大不会超过垒球大小，它们从暴风雨云层中落下。然而，有的时候冰雹的体积却很大，曾经有80磅的冰雹从天空中降落，当它们落在地面上会分裂成许多小块。最神秘的是天空无云层状态下巨大的冰雹从天垂直下落，曾有许多事件证实飞机机翼遭受冰雹袭击，科学家仍无法解释为什么会出现如此巨大的冰雹。
冰雹对农作物的危害：
冰雹轻者可造成减产欠收，重则可造成绝产或严重减产。农作物的枝叶、茎干、果实收到冰雹的砸伤，会因损叶、折秆、脱粒而减产。总之，农作物在苗期遭受冰雹危害后，可使幼苗受伤而不能正常生长，若幼苗被砸过重则需要重新播种而延误了农事季节，农作物在灌浆成熟时期遭受到冰雹的袭击，会直接影响并阻碍正常灌浆成熟而造成减产和品质变劣。天之信另外，对塑料大棚、幼苗、牲畜均受到影响。盛夏发生强烈的对流产生的大冰雹对成熟的作物危害比较大，严重时也可毁坏庄稼和打伤人或牲畜，甚至造成死亡。
世界上多雹地区主要分布在高原和一些山脉地区，多呈带状分布。中国是世界上雹灾比较严重的国家，其分布比较广泛，以黄河流域、淮河流域、四川盆地、江南丘陵的一些地区最为严重。雹灾轻重主要取决于降雹强度、范围以及降雹季节与农作物生长发育的关系。一般分为轻雹灾、中雹灾、重雹灾三级。防御雹灾的主要措施除了调整农作物品种和播种时期，使主要发育期尽可能避开多雹期外，还要加强雹灾预防，采取人工消雹措施，减轻雹灾破坏损失。
水星凌日是比较罕见的天文现象之一，距离上一次出现已经有6年之久，那么，到底水星凌日是怎么形成的呢?形成这现象需要什么样的条件?而科学家解释的水星凌日的原理是啥?下面小编一一为您解答。
水星凌日是怎么形成的 水星凌日的原理是啥
轨道与角度：
当水星穿越地球与太阳之间的时候，就叫做水星凌日。由于水星仅88天就绕太阳一周，这种凌日的情形大约每四个月就有一次。但是又由于地球并不是静止不动的，水星要超过地球花的时间实际上比88天要多。
水星恰好在地球与太阳之间的位置，叫做低位交汇点。那么我们为什么100年才能看到13次水星凌日呢?主要是因为水星的轨道是倾斜的，并未和地球的轨道在同一个平面上(地球围绕太阳运转的轨道也被成为黄道圈)。水星的轨道与黄道圈倾斜大约7度。在我们看来，这个倾斜度可能不算什么。但是，要知道太阳系是多么浩淼的空间和距离，这就使得水星经常从地球和太阳之间的上方或下方掠过。(太阳和地球之间的距离被成为“天文单位”--A.U.，有149,597,870.3公里)水星如果躲在太阳的后面，和地球又同在一条线上，被成为高位交汇点。同样，水星也不会正好处在太阳的后面，要么从上，要么从下，掠过太阳。利用SOHO卫星就可以观测到这种现象，从上面这个动画，你可以看到水星如何在两周的时间内从右侧运动到左侧。在这个动画当中我们还可以看到几次猛烈的爆炸，那是气体从太阳分离出来。这些图片是用SOHO卫星上的观测仪器--LASCO拍摄到的。
节点：
那么到底水星凌日何时发生呢?每当水星在低位交汇点靠近黄道圈时，被称为“穿越轨道节点”。根据水星朝南运动还是朝北运动，分成上升节点和下降节点两种。当水星和地球处于AA位置时，就会发生水星凌日现象。这是，水星穿过下降节点，处于低位交汇点。
当两个星球处于BB位置时，从地球上看，水星会从太阳的下面穿越。尽管水星也处于低位交汇点，但是它离黄道圈很远。在上图，我们还可以看到高位交汇点的情况。由于水星处在太阳的后面，就不会发生水星凌日现象，但是水星可以被太阳隐藏。
人们也会看到金星凌日的现象，但是黄道圈和金星轨道的倾斜角度是3°23'。在5月7日的水星凌日中，水星从黄道圈的北部向南，朝着下降节点运动。这种情形和日全食的情形相同，只不过处于轨道节点的是月亮而已，主要的不同在于月亮围着地球转，而不是太阳。
原理：
水星凌日(Transit ofMercury)发生的原理与日食相似。由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上，而是有一个7度的倾角。二者只有两个交点：升交点与降交点。因此，只有水星处于轨道上的这两个交点附近，而日水地三者又恰好排成一条直线时，在地球上可以观察到太阳上有一个小黑斑在缓慢移动，这种现象称为水星凌日。小黑斑是由于水星挡住了太阳射向地球的一部分光而形成的。
地球每年5月8日前后经过水星轨道的降交点，每年11月10日前后又经过水星轨道的升交点。所以，水星凌日只能发生在这两个日期的前后。水星凌日发生在5月(降交点)比发生在11月(升交点)少得多。
最近年份发生的水星凌日：
2016年5月9日，我们迎来了一个重大的天象事件——水星凌日。地球上的人就能日面上观察到一个缓慢移动的小黑点，整个过程持续7个半小时的时间。
据广东天文学会2016年5月5日透露，2016年5月9日将出现罕见的“水星凌日”天象，时间长达7个多小时，时间长度从19时12分至次日2时42分。在巴西、委内瑞拉、古巴、美国东部、英国、法国、葡萄牙和西班牙等国家和地区，都可观测到“水星凌日”的全过程(凌始至凌终)。
在中国，乌鲁木齐、北京、拉萨、南宁、昆明和贵阳等地区也可观测到“水星凌日”，而广州、上海、香港、台北等地区则无法观测到。乌鲁木齐可连续观测和拍摄两个多小时。
据了解，由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上，而是有一个7度的倾角。两者只有两个交点：升交点与降交点。因此，只有水星处于轨道上的这两个交点附近，而太阳、水星、地球三者又恰好排成一条直线时，在地球上则可观察到太阳上有一个小黑斑在缓慢移动，这种现象称为“水星凌日”。“水星凌日”平均100年才出现13.4次。上一次“水星凌日”出现在2006年11月9日，下一次将出现在2019年11月11日。这次“水星凌日”发生在5月，水星视直径最大，比发生在11月的“水星凌日”的水星视直径多2角秒。“水星凌日”在5月出现十分罕见，上一次出现在2003年5月7日，下一次将出现在2049年5月7日。
夏天来了，打雷下雨的天气就频繁了，而为了防范雷雨天造成损害，人们会在屋顶装上避雷针，以达到防御的效果。那么，具体避雷针的工作原理是什么样的?避雷针的原理是避雷还是消雷呢?以下为您介绍。
避雷针的工作原理 避雷针的原理是避雷还是消雷
在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，所以静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷。这样，避雷针就聚集了大部分电荷。避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少。而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全。
针对雷电的危害，避雷措施分为外部避雷措施和内部避雷措施两方面：
1、外部避雷措施主要有安装接闪器(如避雷针、避雷带、避雷网等)、引下线和接地装置。接闪器用于截获闪电，避免被保护物受到闪电直接雷击;接地装置用于雷电流向大地的泄散，并有接地电阻要求;引下线用于连接接闪器和接地装置。
2、内部避雷措施包括：屏蔽、合理布线、安装避雷器(SPD)、等电位联结、接地。屏蔽和合理布线可减少静电感应和电磁感应对线路和设备的影响。
避雷器的安装可限制线路上的电涌电压并引导雷电流的泄散;等电位连接可避免相邻金属物及线路间出现反击;接地是屏蔽及避雷器发挥作用的重要保障。
避雷针的原理是避雷还是消雷?
引雷。
避雷针谁发明的?
现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点，他在1752年7月的一个雷雨天，冒着被雷击的危险，将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，在金属线末端拴了一串银钥匙。当雷电发生时，富兰克林手接近钥匙，钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱，富兰克林没有受伤。
注意：这个试验是很危险的，千万不要擅自尝试。1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做雷电实验的第一个牺牲者。
在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后，富兰克林在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时，他就从两者的类比中作出过这样的推测：既然人工产生的电能被尖端吸收，那么闪电也能被尖端吸收。他由此设计了风筝实验，而风筝实验的成功反过来又证实了他的推测。他由此设想，若能在高物上安置一种尖端装置，就有可能把雷电引入地下。富兰克林把这种避雷装置：把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。富兰克林把这种避雷装置称为避雷针。经过试用，果然能起避雷的作用。避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。
我们很少见到冬季打雷，到底冬天为什么不打雷呢?实际上，打雷是一年四季都有的现在，冬季也会有，但就是比较罕见罢了，至于为什么冬季很少见到打雷，我们需要了解打雷的形成过程。那么打雷的形成原理是什么呢?我们一起来了解。
冬天为什么不打雷
冬季会打雷，只是比较少。若受到强盛的暖湿气流影响，遇强冷空气，低层暖而潮湿的空气被强迫抬升，产生了强烈的对流，为雷电的形成创造了条件，也就在“立冬”后出现了“雷打冬”。
打雷的形成原理：
简单的就是空气流动，引其摩擦起电，空气互相摩擦就会带电，平时都是静电。下雨时，不同云团相互碰撞就会产生放电现象——就是雷电。
雷电是云内、云与云之间或云与大地之间的放电现象。一般在夏季的午后，由于太阳辐射的作用，近地层空气温度升高，密度降低，产生上升运动，在上升过程中水汽不断冷却凝结成小水滴或冰晶粒子，形成云团，而上层空气密度相对较大，产生下沉运动，这样的上下运动形成对流。在对流过程中，云中的小水滴和冰晶粒子发生碰撞，吸附空气中游离的正离子或负离子，这样水滴和冰晶就分别带有正电荷和负电荷，一般情况下，正电荷在云的上层，负电荷在云的底层，这些正负电荷聚集到一定的量，就会产生电位差，当电位差达到一定程度，就会发生猛烈的放电现象，这就是雷电的形成过程。雷电电荷在放电过程中，产生很强的雷电电流，雷电电流将空气击穿，形成一个放电通道，出现的火光就是闪电。在放电通道中空气突然加热，体积膨胀形成爆炸的冲击波产生的声音就是雷声。
云内和云与云之间的放电，叫云间闪电或云闪，云与大地之间的放电，叫云地闪电或地闪。云闪因其不能到达地面，一般不会对人类活动造成影响，对人类活动造成影响的主要是地闪。地闪发生时，产生的雷电流从云中泄放到大地，在其泄放通道上造成的危害即雷击灾害。当雷电流从云中泄放到大地时，直接打在建筑物、构筑物及人畜身上，产生电效应、热效应和机械力，造成毁坏和伤亡，称之为“直击雷”;当雷电流从云中泄放到大地时，在其泄放通道周围产生电磁感应向外传播或直接通过导体传导，导致在影响范围内的金属部件、电子元件和电气装置，受到电磁脉冲的干扰而毁坏，称之为“雷击电磁脉冲”。我国是雷击灾害多发地区，每年都会因雷击灾害造成众多的人员伤亡和巨大的经济损失，因此做好防雷减灾工作，将雷击灾害降低到最低限度，尤为重要。
关于打雷的谚语：
春雷不发冬雷不藏，兵起国伤。
春正月雷，民不炊，为丧为疫。
二月雷不鸣，百果不实，小儿多死。
三月雷不鸣，秋多盗贼。
夏三月不闻雷，五谷不成，人疾病。
四月雷不鸣，军令不行，臣专政。
五月雷不鸣，大臣卒，五谷减半。
六月雷不鸣，蝗虫生，民不安。
秋三月冬三月雷鸣，兵起，客利主人不利。
秋雷大鸣，五谷不实。
立冬雷发声，秋粜贵。
冬雷震动，万物不成，虫不藏，常兵起。
冬至日雷，天下大兵，盗贼横行。
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地震预警对于一个多地震的国家来说具有重要的意义，虽然地震是天灾，但是我们可以通过科技手段提前测得，并采取相应措施，是非常了不起的。那么，到底地震预警原理是什么呢?地震预警与地震预报一样吗?下面我们一起来了解地震预警与地震预报的最主要区别。
地震预警原理是什么 地震预警与地震预报的最主要区别
地震预警是指在地震发生以后，抢在地震波传播到设防地区前，向设防地区提前几秒至数十秒发出警报，以减小当地的损失。
地震预警：
通过平时安装调试的地震监测系统，在探测到某处的地震波后自动识别、计算，通过手机短信、APP、电视广播自动插播发布，就能抢在地震来临前提供几秒到几十秒的逃生/应变时间。
地震发生，犹如平静水面扔进了一颗石子，破坏的地质结构产生能量，通过类似水波一样的地震波传递开去。
地震波分为几种，纵波、横波、面波等，其中横波最具破坏力。总体上地震波在地下的传播速度是10公里/秒。
而手机信号、无线电等是靠电磁波传递信息，传播速度是30万公里/秒。
30万公里/秒 VS 10公里/秒
这就产生了能救命的速度差。
地震预报：
地震预报：
能准确预报地震发生的位置、时间、强度、概率，才叫做地震预报。
地震预报分为长期(10年以上)、中期(1~10年)、短期(1天至数百天以下)预报。
短期预报又细分为短期(十天至数百天)和临震(一天至十天以下)预报。
但是，不管长期还是短期，人类目前几乎无法做出准确的地震预报。
中国地震局研究员曾告诉荔枝新闻：天气可以准确预报，因为人类已经从地面到太空，建立了完整研究、监测体系。但是人类目前最深的钻井设备，也无法接触到大部分地震的震源深度。人类对地下世界的认知极其有限，所以很难准确预报地震。
包括1975年中国海城地震在内，是人类目前仅有的几次相对准确的预报。在那之后，美国加州大地震、中国汶川地震、日本3.11大地震、海地大地震，都无法提前准确预报。
地震中地震预警到底有多重要?
借由四川地震预警系统，距震中34公里的宜宾市，提前10秒获得预警，距震中240公里的成都市，提前61秒获得预警。
“不要小看这几秒到几十秒的时间，”成都高新减灾研究所所长王暾说，研究表明，预警时间为3秒时，可减少伤亡14%，时间为10秒时，减少伤亡39%，时间为20秒时，减少63%。
这套系统迄今使用8年了。
2008年“512”地震后，正在奥地利科学院从事理论物理博士后工作的四川达州人王暾决定回国研发地震预警系统，注册成立了成都高新减灾研究所。
经过三年的技术攻关，王暾带领的技术团队在2011年首次成功向外界发出地震预警信息，使中国成为继日本、墨西哥之后第三个具备地震预警能力的国家。
王暾说，地震预警系统利用电波比地震波传播速度快的原理，在地震造成破坏前，提前几秒到几十秒为用户发出全自动秒级响应的地震预警警报。准确性和及时性均处世界先进水平。
8年来，成都高新减灾研究所通过广播、电视、手机、专用接收终端等多种途径公开预报40次破坏性地震，无一漏报误报。
一台地震预警仪的监测范围是350平方公里，成都高新减灾研究所在全国范围内布有5600台地震预警仪。5600台地震预警仪和5个地震预警中心，研究所和应急管理部门联合建设了世界上最大的地震预警网。
目前，这张世界上最大的地震预警网主要分布在南北地震带、华北地震带、东南沿海地震带、新疆西北部等区域，已经延伸至31个省份，覆盖面积达220万平方公里、覆盖我国地震区人口90%(6.6亿人)。
地震时，与研究所合作的电视台在接受到地震预警信号后，会在电视屏幕上弹出“何地正发生地震，地震横波将于多久到达当地”的信息;正在运行的高铁、地铁在接受到相关信息后，可采取紧急制动措施;一些人员密集的园区可通过大喇叭对外广播，园区内接入紧急响应的电梯，能实现自动平层关停并开门，避免人员被困等。
一般民众，则可直接在手机应用市场下载并安装“地震预警”APP，在设置好相关参数后，便能在第一时间知悉地震发生情况。
