月華

生活科學趣談

這張照片是一位台北的好友於昨晚所攝得,拍攝時間是晚上9:34,來對照一下這個時刻 Himawari-8 氣象衛星所拍攝的紅外線雲圖

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由於台北位置處的紅外線雲圖顏色並沒有很白,這代表雲頂高度較低,是屬於比較溫暖的狀態,因此特色照片中月亮附近的雲應該是液態水滴而非固態的冰晶。再來對照一下中央氣象局的雷達回波圖,這個時刻的台北市上方確實偵測到稀疏的雨滴降水回波

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所以昨晚月亮附近的雲應該就是組成成分為水滴的高積雲→〈卷積雲VS.高積雲

月華是月光透過小水滴時,由於水珠的聚光作用因而形成點光源,然後這些點光源彼此之間產生干涉的現象。由於紅光波長比藍光長,因此紅光第一級繞射的角度會比藍光大,也就是月華的第一級繞射中,紅色是在外圈,內圈的藍色由於雲層中水滴的米氏散射因此被白光遮掩反而不可見

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上面這種只在外緣形成紅色的月華現象很常見,只要是滿月通過以水滴組成的薄雲時幾乎都會發生。但是若要能產生可見的第二級繞射就比較稀罕了,昨晚的月華就是

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因為繞射角除了與波長有關之外,也跟水滴的大小有關,水滴若越大,相同級別的環就會越小。也就是說,若要在固定的視角範圍內看到越多圈的彩圈,那麼雲層中的水滴平均直徑越大就越有可能發生,譬如這張照片就有3道彩圈

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下列這張更難得,很明顯的4道彩圈

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另外,有些科普文章會將月華寫成「月暈」或「月亮的彩虹」,這都是不正確的,因為月暈就如同日暈,最常見的就是22度暈。月暈是月光透過卷雲中的冰晶,經折射產生 最小偏向角 時所發生的現象

月虹則是觀察者背對月亮時所看到的彩虹,這種現象大多發生在瀑布附近