夜晚不是观赏天空中壮丽景象的唯一时间。一些最令人惊叹的天象只能在白天、阳光照射时发生。
如果你居住的地方 (1) 可以看到我们的恒星，并且 (2) 头顶上有大气层——从统计学上讲，我认为这涵盖了我们的大部分读者——那么你就可以看到一些真正可爱的白天幻象，例如太阳周围巨大的环，发光的弧线和空灵的扁平彩虹。这些视觉奇观有很多不同的种类和许多不同的名称，但总的来说，它们被称为大气光学现象。
几乎所有这些现象都是由悬浮在空气中的微小冰晶引起的。有时这些晶体位于大气层的非常高处，那里常年寒冷，因此你可以在夏天看到它们。但在冬天，空气可能足够寒冷，可以在较低的高度支持冰，为特别生动的展示奠定基础。
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其中最常见的一种被称为光晕，或更具体地说，是 22 度光晕。它表现为一个（通常是）乳白色光环，以太阳为中心，半径为 22 度——大约是你伸出的拳头的两倍宽。这意味着这种光晕的直径为 44 度，在天空中显得非常大。
有时光晕很微弱，有时又会非常明亮，看起来像固体物体。但它们不是：在某种意义上，它们是幻觉，是没有自身真实存在的光学效应。
你真正看到的是无数空气中冰晶的组合闪光。尽管22 度光晕背后的确切机制尚未完全了解，但主要的假设是它是由柱状六边形冰晶引起的，这些冰晶的形状有点像铅笔的笔身。
当光线从空气中穿过晶体时，会发生弯曲或折射，并且弯曲的程度取决于晶体的形状以及光线照射它的角度。对于六边形冰柱，几何光学要求光线在穿过时至少弯曲 22 度。（它可以弯曲更多，但大部分入射光会弯曲这个量。）
这意味着，如果你从地面向上看，任何方向上与太阳成 22 度的冰晶都会将光线直接弯曲到你身上。因此，足够大小的晶体云将在太阳周围投射一个具有该半径的圆；因为有些光线弯曲超过 22 度，所以一些在投射光晕之外的晶体也会产生光晕，使其具有清晰的内边界，但外边界模糊不清。
大多数时候，光晕看起来是白色的，但它也可以显示颜色。不同波长的光——我们看到的颜色——弯曲的程度略有不同；蓝光比红光弯曲更多。这种差异弯曲可以表现为光晕中彩虹般的颜色分布，红色在内侧，蓝色在外侧。如果你幸运的话，颜色会非常醒目。
空气中冰的浓度越高，光晕就越亮，这有助于我们的眼睛看到这些颜色。当天空中有薄薄的卷云层时，我经常看到它们，如果我发现这些云，我总是停下来检查是否有光晕。我不知道总共见过多少次，但我确信这个数字超过 100 次。它们也可能出现在月亮周围。月晕较暗，但它们与黑暗天空的对比可以使它们更加明显。
英格兰诺森伯兰郡邓斯坦堡城堡上空的 22 度月晕。图片来源：Northern Nights Photography/Alamy 库存照片
还有其他现象可能与光晕同时发生。假日，或者通俗地说，是假日，是光晕两侧与地平线平行的亮点。它们也是由六边形冰晶引起的——形状像地砖而不是铅笔状的冰晶。当重力将它们拉下穿过大气层时，流过它们周围的空气会导致晶体水平对齐。
这种配置意味着，穿过它们的光线会弯曲到从边缘观察它们的观察者；当它们与太阳对齐并与地平线平行时，就会发生这种情况，从而产生双假日。同样，光线弯曲约 22 度，因此它们出现在光晕上。它们也可以色彩鲜艳，红色在内侧，蓝色在外侧。
由于它们的来源晶体是扁平的，并且需要从边缘观察，因此当太阳在地平线上或附近时，假日往往最亮；我已经数不清多少次在清晨或傍晚看到它们了。它们可能非常明亮，看起来像太阳本身——这就是为什么它们有时被称为“假太阳”。
还有许多其他与光晕相关的光学现象，例如切弧（光晕顶部的海鸥翅膀形弧线）、幻日环（穿过幻日延伸到地平线周围的直线白线，这会使一些幻日看起来像泪滴形）和环天顶弧（看起来像一个倒彩虹，以你头顶正上方的天顶为中心）。所有这些在正常情况下都很罕见，但在滑雪胜地实际上很常见，那里的人造雪机会将大量微小冰晶喷射到高空中。它们的视频绝对令人叹为观止。
当我在科罗拉多州居住时，我见过的最棒的一次发生在寒潮一夜之间将气温降至零下 25 摄氏度（零下 13 华氏度）时。当我起床查看天气时，我立即知道我可能会看到一场精彩的展示，所以我跑到朝东的窗户，看到了一个明亮的光晕，包括假日、幻日环和切弧，如图本文顶部的照片所示。随着太阳升起，展示也发生了变化；它变得更亮，增强了幻日环。它美得令人震惊。
另一个很酷的光学现象是环地平弧（有时也称为环水平弧），它就像太阳高挂天空时地平线附近的扁平彩虹。有时被称为火彩虹——地平线附近锯齿状的、充满冰的卷云是它的常见来源——它令人惊叹但又罕见。我一生中只见过三次火彩虹。它们的形成方式与假日略有不同；光线从扁平六边形冰晶的垂直侧之一进入，但从底面离开。这更有效地分离颜色，赋予它们引人注目的光谱显示。
我只隐约见过的一种现象称为光柱：一列光柱从太阳等明亮光源正上方直射向上。与幻日一样，它们是由空气中下落的扁平板状晶体引起的。如果这样的晶体位于明亮光源上方，则照射到其底面的光会反射到观察者身上。任何直接位于光源上方的晶体都可以做到这一点，因此总体而言，许多晶体会产生垂直的光柱。城市灯光也会发生这种情况，有时光柱的颜色各不相同，与夜间节日灯光的颜色相匹配。它们可以延伸到高空，并且2016 年在芬兰欧拉的一次展示非常明亮，以至于你可以追踪出城市街道在反射的街灯中的布局！
我曾被诸如此类以及更多景象惊得目瞪口呆，难怪在整个历史中，它们有时会被解释为天空中的预兆或某种超自然现象。我了解它们是如何形成的，但这仍然是一种神奇的体验。当这些奇妙的现象降临到我们的天空时，如果我身边有人，我总是会指出它们。即使光晕相当常见，但令我惊讶的是，很少有人知道光晕的存在——因此我不断地告诫：抬头看。
抬头看的人不够多，他们错过了大自然最令人难以置信的一些景象。你越抬头看，你就会体验到越多的奇迹。