【遇見彩虹】了解彩虹形成原理 「雨幕」折射再反射太陽光 捕捉彩虹身影要認清方向：早上西方 下午東方
【明報專訊】看見彩虹，總讓人心情愉快，由於她難得一見，民間認為遇上彩虹，代表好運降臨。其實你能一睹風采，未必完全只依靠運氣。跟她緣慳一面，或許全因你走錯方向。
彩虹是透過陽光在水滴內折射及反射而形成，因此觀察位置必須在太陽的相反方向，緊記八字真言：「早上西方，下午東方」。
根據世界氣象組織（WMO，World Meteorological Organization）定義，彩虹是由太陽或月亮的光線，照射到空氣中由雨滴、霧滴構成的「幕」，從而產生一組顏色由紫至紅的同心弧。
月夜彩虹較罕見
由於彩虹現象主要由光線的折射及反射形成，而太陽的光線比月亮強，所以太陽光所產生的彩虹也較光亮。由月亮產生的彩虹稱為月虹（moonbow或lunar rainbow），必須在沒有光害污染環境的晚上才看到，屬於較罕有的天文現象。
太陽反方向出現
天文台前台長岑智明表示，要了解彩虹如何在雨滴或霧滴中形成，先要掌握光線在水滴中的運行路線。由於水滴的阻力較空氣高，因此當太陽光線進入近似圓形的小水滴時，首先會折射（refract）一次改變方向，再在水滴背面的內側反射（reflect）一次，最後離開水滴時再被折射。
在上述過程中，由於陽光由不同波長的光構成，而每種波長的光之折射角度都有分別，當中紫光波長最短，折射幅度最大；波長較長的紅光，折射幅度最小，因此經兩次折射後，不同波長的光便會分開，形成外紅內紫的七色彩虹。留意構成彩虹的光線是從水滴背面反射而出，所以彩虹永遠在太陽的反方向出現，上午在西方出現，黃昏則要望向東方。
文：周群雄
編輯：梁小玲
觀虹要訣：高處欣賞 日出後黃昏前弧度最大
想捕捉彩虹身影要看時機。岑智明解釋，彩虹實際上是一個圓形，弧形軸心位置正好處於觀察者的反日點（antisolar point），即觀察者影子的頭部位置，因此太陽從地平線升起後，彩虹的下半部便會在地平線以下，而且可見到的弧度會隨着太陽升高而變得愈來愈小，並在太陽升高至離地平線42度後消失。如想看彩虹，他建議留意以下4點；須注意彩虹及其他天文光學現象會隨着地理位置不同而有別，而今次所提及的天文現象形成原理及觀察條件，適用於香港的地理位置。
1. 早上在西下午在東
由於彩虹是透過陽光在水滴內折射及反射而形成，因此觀察位置必定要在太陽的相反方向，例如早上在西方，下午在東方。
2. 太陽近地平線
彩虹的弧度會隨着太陽在空中的位置而有差別，太陽愈接近地平線，弧度便會愈大，因此在日出後或黃昏前會出現弧度最大的彩虹。由於地球的自轉軸傾斜，在不同的季節，太陽在香港上空出現的時間和角度也有分別，可參考香港天文台互動版太陽路徑圖（bit.ly/3B7k7VK），了解何時較有機會見到彩虹。
3. 4個拳頭位搵彩虹
陽光雖會從不同角度進入水滴，但以40至42度的反射最集中，因此彩虹主要會出現在反日點上方約40至42度位置。觀察者可伸直手臂，握拳指向自己影子的頭部位置，拳頭厚度約4倍的上方，便會是彩虹出現的位置（見圖）。
4.飛機上或可遇圓彩虹
在平地觀察，由於受地面阻隔，最多只能看到半圓形的彩虹。但身處高山、高樓，由於視線下仍有水滴反射陽光，不受地面阻擋，便有機會看到更長的弧形，搭飛機的話或可看到圓形彩虹。另外，即使太陽升高至離地平線42度，如身在高處，仍有機會看到彩虹。
知多啲：彩虹分主副 色彩倒轉排
前文提到的彩虹現象，岑智明說在氣象學上被稱為「主虹」（primary rainbow）。事實上，彩虹還會以副虹（secondary rainbow）的形式出現。副虹又稱為霓，形成原理與主虹差不多，不過在光線進入水滴後，會在水滴內經過2次反射及2次折射，較主虹多反射1次，損失了能量，因此霓的亮度較淡；色彩排列次序則因多了1次反射而與主虹相反。副虹會出現在主虹上方，兩者之間由於缺乏光線反射，會出現一條暗黑色的弧形帶。
除了霓，較常見的彩虹現象還有雙生彩虹（twinned rainbows），通常出現在下大驟雨時，當陽光照射到不同大小且非球形的水滴後，便會出現另一條緊貼着主虹且色彩順序都一樣的彩虹。
七彩家族：天空露微笑 上山遇「佛光」
天空上有時還會出現其他彩虹色光芒，但岑智明說它們在分類上不屬於彩虹，因為並非經水滴或霧滴折射而成，主要是通過天空中不同形狀的冰晶反射的光學現象。
日暈（solar halo）、月暈（lunar halo）
高空上存在一層又薄又平的卷狀雲時，其實內裏平均地佈滿細小的六角形冰晶。當陽光通過時會被折射，並在太陽外圍形式一個內紅至外紫的光環，稱為日暈；月光產生的則為月暈。根據觀察者目視太陽與光環之間的角度，可分為22度及46度兩種日暈，後者較少出現。須留意由於太陽光線強烈，不應直接用眼睛觀測。
出現位置：太陽／月亮外圍
環天頂弧（circumzenithal arc）
環天頂弧看上來像一個倒掛的彩虹，又稱為「天空的微笑」。出現條件與日暈相若，但由於光線的入射及折射角度不同，因此出現的位置亦有分別，會出現在太陽上方及接近天頂，顏色次序與彩虹相反。它另一項出現條件是太陽必須離地平線不超過32度。
出現位置：太陽上方近天頂位
環地平弧（circumhorizontal arc）
出現原理跟環天頂弧相近，但必須在太陽離地平線超過68度，即在接近正午時分才有機會現身。環地平弧會出現在較接近地平線的天空，並向水平方向伸展，顏色順序與彩虹一樣。
出現位置：太陽下方近地平線
彩光環（glory）
它的形成原理相當複雜，簡單來說是陽光在經過雲或霧中微細水滴時被反射、折射及衍射，以十分接近原先路徑被逆向射回，並會環繞在觀察者投射在雲或霧中影子的頭部或上半身位置，因此又被稱為「佛光」或「寶光」。它的另一神奇之處是只有觀察者才看到環繞自己身上影子的彩光環，身旁的人並不會看見。在登山或乘搭飛機時，如下方有較近的雲層，便會較容易見到彩光環。
出現位置：太陽的相反方向
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