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为什么 彩虹高处看是圆形的? [复制链接]

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银光图片
前几天刷视频的时候,发现一些徒步驴友用无人机在高空拍下了圆形的彩虹,同时在飞机上也有人拍到圆形的边缘,这激发了我的疑惑,好像从小到大彩虹都是弧形的,怎么会从高处看,彩虹是圆形的?


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核心的解释在于:彩虹呈现圆形的核心原因,在于光的折射、反射规律与观测视角的结合。我们平时在地面看到的彩虹是弧形,并非其 “本色”,而是因为地面遮挡了下半部分;当从高空(如飞机上)观测时,遮挡消失,彩虹的完整圆形形态便会显现。

这幅图就是下半部分的彩虹被地面挡住了,那形成圆形的条件是什么呢?
最后编辑周涵潇 最后编辑于 2025-09-23 09:58:06
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“圆形” 的关键:观测点、太阳、水滴的几何关系
彩虹的形状由观测者、太阳、水滴群三者的相对位置严格决定,核心是 “固定的光程差与视角”:
太阳必须位于观测者的正后方(通常是低角度,如日出 / 日落时),观测者面向的是空中的水滴群。
经过水滴折射反射后的单色光,只有在与 “太阳 - 水滴 - 观测者” 形成固定角度(约 42°,红光略大、紫光略小)时,才能进入观测者的眼睛。
从几何上看,以 “观测者眼睛” 为顶点、以 “太阳光线反向延长线” 为轴线,所有满足 42° 视角的水滴,会形成一个圆锥面。这些水滴反射的彩色光,在观测者眼中就汇聚成一个以 “太阳反方向点”(称为反日点)为中心的圆形光环 —— 这就是完整的彩虹。
这幅图展示了观察者、太阳和水滴之间的几何关系,以观察者的眼睛为顶点,太阳光线反向延长线为轴线,与视线成 42° 夹角的水滴构成了一个圆锥面,圆锥面与水平面的交线就是我们通常看到的彩虹弧。
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真厉害
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地面看是弧形,高空看是圆形:遮挡差异导致
我们在地面看不到完整圆形彩虹,根本原因是地面挡住了下半部分的水滴:
地面观测时,反日点位于地平线附近或下方,满足 42° 视角的水滴群只有上半部分悬浮在空中,下半部分被地面、建筑物等遮挡,因此只能看到半个(或小于半个)弧形。
高空观测时(如飞机巡航高度,通常在 6000-12000 米),观测者脱离了地面遮挡,反日点可能位于视野中央,满足 42° 视角的水滴群在四周 360° 均有分布,因此能看到完整的圆形彩虹。用豆包生成了一下图片,大约是这样的视角差异


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但高空看到圆形彩虹并非随时可能,需满足 3 个关键条件:
1. 太阳位置低:太阳高度角通常需小于 42°,否则反日点过低,即使高空也难以看到完整圆形。
2. 空中有大量水滴:观测者下方或周围需存在浓密的水滴群(如高空云层、雨后残留的水雾),且水滴大小均匀(直径 0.1-1 毫米最佳)。
3. 观测角度合适:飞机需处于太阳和水滴群之间的特定位置,确保观测者能接收到满足 42° 视角的反射光。
综上,彩虹本身就是 “圆形的光学现象”,地面的弧形是视角受限的结果,而高空观测消除了遮挡,让其圆形本质得以显现。
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神奇诶,还没看到过完整的圆形彩虹呢
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知道彩虹有圆形的,但身处地面从来没机会亲眼看到。想想有点可惜啊。
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而且我发现,彩虹消散的还有点快的,一眨眼追出去拍摄就不完整了,估计是水滴消散的太快了,湿度的问题


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感谢科普,圆形彩虹太美了
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在飞机里看彩虹,应该会很震撼
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原来彩虹是圆形的,长见识了
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感谢科普,彩虹好像更加美丽了
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大气折射原理需要一定时机,还需要合适的观察角度,彩虹看得多,说明当地水汽充足,好事。
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之前坐飞机的时候看到过,原来真的是彩虹
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有时夜晚天空中有点云时,会看到月亮周围一圈朦胧的彩虹
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最近时常傍晚会有阵雨,所以有更多机会看到彩虹了
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感谢介绍!
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神奇的光学现象
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哇哦,感谢感谢,又见识到了不一样的彩虹
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感谢分享,希望有机会看到圆形彩虹。
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天空中彩虹原来是圆形
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彩虹很美丽!
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很漂亮,又学到了新知识
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感谢科普,换个角度又有新的认识
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好像从来没有思考过这个问题,感谢科普
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圆形彩虹真没,感谢科普
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圆形彩虹
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从天空中看,原来彩虹是圆形的。科普到了。而且视角差是45度。
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又学到了新知识!
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