如果你从飞机舷窗向外看，看到飞机在云层顶部的阴影，你可能会幸运地看到“光环”：一种类似靶心的图案，像是围绕阴影的小型圆形粉彩色彩虹。欧洲航天局的金星快车号探测器现在拍摄到了另一颗行星上同种现象的首张照片。这张照片于2011年7月24日拍摄，并于本周发布。《自然》杂志探讨了光环是如何形成的，它们与彩虹有何不同，以及这一发现意味着什么。
是什么导致了光环？
与彩虹一样，光环本质上是太阳高度扭曲的图像，反射自水滴或大气中的其他气溶胶。然而，它的形成方式在重要细节上与产生更宽彩虹弧线的棱镜效应不同，而且其物理原理出乎意料地微妙。直到 20 世纪 80 年代，巴西里约热内卢联邦大学的物理学家莫伊塞斯·努森兹维格 (Moysés Nussenzveig) 表明，主要原因是称为波隧穿的过程。当液滴反射的阳光实际上并未进入液滴（如彩虹的情况）而仅仅是从其附近经过时，就会发生这种情况。尽管如此，它们还是会在液滴内部激起电磁波。这些波在液滴内部震荡，最终隧穿出来，将光线沿其来源方向反射回去。波在液滴内部共振的方式取决于波长，从而将白光分解为光谱颜色。
何时能看到光环？
要看到光环，你必须背对太阳站立，这样反射的光线就会沿着你的视线返回。除了飞机舷窗外，一个好的观察地点是高于云层或雾气的山峰（见图）。靶心图案将围绕你的头部投下的阴影——让你看起来像基督教肖像画中的圣人。事实上，这种现象的崇拜者推测，你在圣人和神秘主义者头部周围看到的所有光环实际上都是大气光环的描绘。塞缪尔·泰勒·柯勒律治在诗歌《对理想物体的忠诚》中描述了这种光环。由于需要精确的视觉对齐，每个人都会看到围绕自己头部的光环，但不会看到围绕其他任何人头部的光环。
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科学家们现在观察到了什么？
自 2006 年以来一直在地球姊妹行星轨道上运行的金星快车号，在 2011 年 4 月和 7 月观察到了光环。当轨道飞行器背对太阳时，它直视金星云层，看到了特征性的靶心图案，直径约 1200 公里。德国哥廷根马克斯·普朗克太阳系研究所的沃伊切赫·马尔凯维奇 (Wojciech Markiewicz) 及其同事在即将发表的Icarus杂志论文中报告了这一发现。尽管 1970 年代末和 80 年代的先锋金星计划观察到了云雾虹，这是另一种现象，但这是首次观测到完整的外星光环。
这一发现有什么更广泛的用途，还是仅仅是一个美丽的景象？
光环是金星云层状况的灵敏标记，这些云层由硫酸组成，完全包裹着这颗行星，长期以来一直对行星科学家具有特殊的吸引力。云层导致了使这颗行星如此地狱般的失控温室效应。云层中的某些物质占金星吸收太阳能的一半，并使这颗行星呈现黄色。然而，研究人员不知道这种物质是什么。
光环能够形成的这一事实本身就表明云滴是球形的且大小均匀。同心环的位置表明液滴直径为 1.2 微米，并且根据马尔凯维奇的团队的说法，不同环的相对亮度表明液滴流体的折射率超过硫酸的折射率。左侧的模拟图像显示，金星云层顶部较小的颗粒尺寸（与地球上典型的 10 至 40 微米相比）如何导致彩色条纹比在地球上显得更分散。马尔凯维奇及其合著者认为，液滴要么具有氯化铁核心，要么具有元素硫外涂层。早在 20 世纪 80 年代初期，这两种物质都被认为是神秘吸收体的候选物质，并且两者都对这颗行星的更广泛故事很有趣。硫与火山活动和温室效应有关；氯化铁提出了铁化合物如何被发射到 70 公里高空的问题。