
图片:NASA 天文每日一图(APOD)· Image Credit & Copyright: Christa Harbig · 当日页面。署名含 Copyright,照片版权归摄影师所有,本文仅作链接引用。
今天点开 NASA 的“天文每日一图”,第一反应多半是:这朵云着火了。一整段光谱横在云里,红在上、蓝在下,颜色纯得像刚从三棱镜里倒出来。照片摄于美国西弗吉尼亚州的北叉山附近,摄影师克丽丝塔·哈比格按下快门的那一刻,头顶的毛卷云正烧得最旺。
APOD 的编辑们在标题里用了它最出圈的绰号——“火彩虹”(fire rainbow)。这个名字起得响亮,可惜两个字全错了:它跟火没有任何关系,也压根不是彩虹。它的学名叫环地平弧(circumhorizon arc),是一种冰晶折射出来的光学现象。而它的成因,比“着火的云”还要好玩。
一群集体躺平的小棱镜
彩虹是雨滴的作品,环地平弧的作者却是冰。几公里高的卷云,温度远在冰点以下,里面飘着数不清的六边形片状冰晶——薄薄的,像一枚枚微缩的六角餐盘。关键的一步来了:这些“小餐盘”在缓缓下落时,会被空气托得水平躺平,成千上万枚一起,整整齐齐地浮在半空。
想象一下阳光照进其中一枚:光从冰晶竖直的“侧墙”钻进去,再从水平的“地板”钻出来。进出两个面恰好相差 90 度——等于让阳光拐过一个直角棱镜。这个角度掰得极狠,把白光里的颜色拉开到最大,所以环地平弧的色带比彩虹更宽、颜色更纯,纯到摄影师常被人怀疑加了滤镜。一枚冰晶只能折出一丝光,可当整片云里的冰晶全体躺平、朝同一个方向折射,这些微光叠在一起,整段云就“烧”了起来。

左:冰晶 90 度棱镜光路;右:太阳 >58 度、弧在下方 46 度,阳光从冰晶的侧墙进、地板出,硬拐了一个直角——颜色被拉得比彩虹还开。
为什么它是盛夏正午的限定款
这么漂亮的东西,为什么很多人一辈子没见过?因为它的出场条件苛刻得近乎任性:太阳必须爬到 58 度以上,光线才能以合适的角度完成那次“侧墙进、地板出”的直角穿越;据世界气象组织的《国际云图集》,太阳升到 68 度左右时,它最亮。再加上天上恰好要有一层带片状冰晶的卷云——三个条件凑齐,才有一次。
58 度这道门槛,直接把地球按纬度分成了两个世界。在南北纬 55 度开外,太阳一年到头都够不到这个高度,环地平弧在那里是传说;云彩爱好者协会的说法很形象:它在内罗毕是常客,在西雅图是稀客,在哥本哈根则闻所未闻。有人统计过,伦敦一年里太阳高过 58 度的时间只有约 140 个小时,而洛杉矶有大约 670 个小时——同一种天象,出场机会差了近五倍。
对中国读者来说,这是个好消息:我们几乎整个国家都在“看得见”的那一侧。按今天的太阳高度算,从海南一路到哈尔滨,正午前后太阳都能越过 58 度线。换句话说,现在正是一年里追它的最佳季节——它是盛夏正午的限定款,立秋一过,窗口就一天天收窄。
顺带说一句这张照片的日期。今天的 APOD 是一次“返场”:照片本身拍摄于 2021 年,当年 8 月底首次登上 APOD。编辑们挑在又一个盛夏的周日把它请回头版,倒也应景——此刻的北半球,正是全年最容易撞见它的日子。
怎么找到它
要点只有三条。第一,挑对时间:这段日子的正午前后,太阳最高。第二,挑对天:万里无云不行,得有薄薄的、丝缕状的高空卷云。第三,别盯着太阳看——它不在太阳身边,而在太阳下方约 46 度的地方,贴着地平线方向平铺,红边朝上。伸直手臂,一拃大约挡住 20 度,从太阳往下量两拃多,就是它可能出现的高度。戴一副偏光太阳镜会更容易辨认,也顺便保护眼睛:任何时候都不要直视太阳。
如果等不到合适的云,还有一个一百年前就有记载的家庭实验:找一只圆柱形的玻璃杯,装满水,放在阳光能以很陡的角度照到杯壁的地方——比如盛夏正午的窗台。光从杯壁折进水里、再折出来,会在地面或纸上投出一小段颜色分明的光谱带。原理和天上那道弧同款:你亲手造了一枚放大版的“躺平冰晶”。
从今天起的每个大晴天,路过窗边时不妨多看一眼天。那道弧不常来,可它一旦出现,就是天空里颜色最纯的东西——而你现在知道,点着那朵云的不是火,是一群排好了队的、透明的小棱镜。
资料:APOD(2026 年 8 月 2 日、2021 年 8 月 30 日)、Wikipedia(Circumhorizontal arc)、世界气象组织《国际云图集》、Cloud Appreciation Society、Atmospheric Optics(atoptics.co.uk)