大气光学现象

气中发生的各种光学现象

大气光学现象是指气中发生的各种光学现象。主要有：晕、虹、华、海市蜃楼、闪烁、曙暮光、朝晚霞等。来自太阳、月亮和其它光源的光线通过大气层时，发生选择性吸收、散射、反射和折射、衍射等，改变原来的路径和颜色，呈现出的各种色彩缤纷的光学现象。

理论介绍

大气光学的理论和光波传播的规律，在大气辐射学、环境科学、天气预报、天文、航空、遥感等许多方面，已得到广泛的应用。大气光学的研究可从两个角度出发：一是把大气当作一种连续介质；二是把大气当作由空气分子、气溶胶和水汽凝成物组成的混和物。因为大气光学和许多光学(包括红外激光)工程的研制有密切的关系，所以它在国民经济和国防建设中都有重要地位。大气光学现象，是由太阳光或月光在大气中发生反射、折射、衍射或干涉而形成的发光现象，如晕、虹、华等。

现象

由太阳光或月光在大气中发生反射、折射、衍射或干涉而形成的发光现象，如晕、虹、华等。

虹光

日、月光经云滴或雾滴发生折射和反射而形成的彩色大弧。常出现于日、月的相反方向。在云、雾滴中光线发生一次内反射和两次折射所形成的虹，称为主虹。主虹外侧呈红色，内侧呈紫色，外侧角半径约为42°。在主虹之外，有时可见另一同心大光弧，色带排列与主虹相反，其内侧角半径约为50°，光彩也较暗淡，称为霓或副虹。它是光线在万、雾滴中发生两次内反射和两次折射而形成的。

晕现象

日、月光线通过云中冰晶发生折射或(和)反射而产生的位于日、月周围的光圈、光柱、光弧、光点的总称。最常见的晕角半径为22°，由光线通过六角柱冰晶产生折射而形成的。晕多出现在卷层云或卷云上，有时光圈不全。晕的出现常是天气转变的一种预兆。天气谚语中有“日晕三更雨，月晕午时风”等。

华彩

日、月光线通过云滴或小冰晶时，由衍射作用而形成的环绕日、月光轮外的彩色光象，通常出现于高积云上，有时也出现在卷积云、层积云上。色彩内侧微蓝色、外侧红褐色，有时可能有好几重。华的大小变化可预示云的结构和天气变化的趋势。天气谚语中有大华晴、小华雨的说法。

峨眉宝光

日(月)光从观测者后面投射到前方云幕或雾幕上，因受云、雾滴的衍射而产生的彩环。观测者的头部或人影可见于彩环之中。彩环常呈外红内黄白色，有时也很鲜艳。由于在四川峨眉山最常见，故名。在其他山地或飞机航行于云上时，也可见到此光象。

霞

蜃楼

来自远处物体的光线，经过密度分布反常的空气层，发生显著折射(或同时有全反射)时，使远处景物发生位置、形状、大小的变化和晃动的奇异幻景。比实物高的称上蜃，比实物低的称下蜃，常发生在海边或沙漠地区，故有海市之称。

原理

天空背景是指来自天空的向下辐射通量，其中包括大气和云对太阳光的散射辐射以及大气气体的自发辐射，夜间还包括少量的月光和星光的散射。一般而言，对太阳光的散射辐射主要集中在短波部分。在晴天，最大辐射通量的波长为0.45微米左右，而气体的自发辐射主要集中在长波部分，最大辐射通量的波长为10.5微米左右。天空背景辐射通量的大小及其空间分布是十分复杂的，它主要取决于几种影响因子的组合。这些影响因子包括太阳的高度、下垫面的反射率、观测点离地面的高度、云量、云状、大气透明度以及大气状态等。

光在大气中的传输性能是指光波通过大气所引起的光学特性的变化。它主要包括由于大气散射与吸收造成的辐射能量损失的大气衰减；由于大气折射率的随机起伏造成的光束的光强起伏(闪烁)、漂移扩展以及相干性破坏等的大气湍流效应；以及光在大气中传输的非线性光学效应，这种效应必须在强激光传输中才能显示出来，因此又称为强激光大气传输的非线性效应。

根据大气光学现象以及光的传输特性，利用自然光或人工光源可以遥感大气某些物理量。例如对太阳辐射衰减的测量确定斜程大气的混浊度；通过对太阳光紫外辐射衰减的测量，确定大气臭氧的总量；利用多波长红外辐射计测量太阳的散射辐射强度，可以推断整层大气气溶胶浓度与谱分布等等。

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