Cầu vồng lửa

Cầu vồng lửa (tiếng Anh: circumhorizontal arc) là một hiện tượng quang học, thuộc loại hào quang được hình thành bởi sự khúc xạ của ánh nắng mặt trời hoặc ánh trăng trong các đĩa tinh thể băng lơ lửng trong khí quyển, điển hình là trong các đám mây ti hoặc mây ti tầng. Ở dạng đầy đủ, cầu vồng lửa có sự xuất hiện của một dải màu lớn, phổ màu rực rỡ (màu đỏ là màu trên cùng) chạy song song với đường chân trời, nằm xa bên dưới Mặt Trời hoặc Mặt Trăng. Khoảng cách giữa cầu vồng lửa với Mặt Trời hoặc Mặt Trăng xa gấp đôi so với hào quang 22°. Thông thường, khi đám mây hình thành hào quang nhỏ hoặc loang lổ, chỉ có thể nhìn thấy các dải màu của cầu vồng lửa. Như tất cả các loại hào quang, nó có thể được tạo ra bởi Mặt Trời cũng như Mặt Trăng (nhưng hiếm hơn nhiều).
Hiện tại tên khác được chấp nhận thay "cầu vồng lửa" (circumhorizon arc) là "đĩa hồ quang 46° đối xứng dưới" (lower symmetric 46° plate arc) Thuật ngữ gây nhầm lẫn "cầu vồng lửa" đôi khi được sử dụng để mô tả hiện tượng này, mặc dù nó không phải là cầu vồng, cũng không liên quan đến lửa. Thuật ngữ này, dường như được đặt ra vào năm 2006, có thể bắt nguồn từ sự xuất hiện thường xuyên của cầu vồng lửa dưới dạng "ngọn lửa" trên bầu trời, khi nó xuất hiện trong những đám mây ti.

Hình thành

Hào quang được hình thành bởi ánh sáng mặt trời chiếu vào các theo chiều ngang, bằng phẳng, tinh thể băng hình lục giác đi qua một mặt bên thẳng đứng và xuyên qua mặt dưới nằm ngang (độ dày mặt phẳng không ảnh hưởng đến sự hình thành của hào quang). Về nguyên tắc, các tinh thể Parry arc cũng có thể tạo ra vòng cung, mặc dù điều này là hiếm. Độ nghiêng 90° giữa các mặt vào và ra của tia tạo ra các màu quang phổ tách biệt. Vòng cung có một góc độ đáng kể và do đó, hiếm khi hình thành. Khi chỉ có các mảnh của đám mây ti ở vị trí đặc biệt trên bầu trời và vị trí Mặt Trời thích hợp, chúng có thể tỏa sáng với màu sắc quang phổ.

Tần suất

Tần suất bao lâu một cầu vồng lửa được nhìn thấy, phụ thuộc vào vị trí và vĩ độ của người quan sát. Ở Hoa Kỳ, nó là một hào quang tương đối phổ biến, được thấy nhiều lần vào mùa hè ở bất kỳ một nơi nào. Ngược lại, nó là một hiện tượng hiếm thấy ở Bắc Âu vì nhiều lý do. Ngoài sự hiện diện của các đám mây có băng ở đúng vị trí trên bầu trời, quầng yêu cầu nguồn sáng (Mặt Trời hoặc Mặt Trăng) rất cao trên bầu trời, ở độ cao 58° hoặc cao hơn. Điều này có nghĩa là ánh sáng Mặt Trời dành cho hào quang không thể thấy ở các vị trí ở phía bắc 55° N hoặc phía nam 55° S. Một cầu vồng lửa Mặt Trăng có thể được nhìn thấy ở các vĩ độ khác, nhưng hiếm hơn nhiều vì nó đòi hỏi một Mặt Trăng gần như phải thật tròn để tạo ra đủ ánh sáng. Tại các vĩ độ khác, cầu vồng lửa Mặt Trời có thể nhìn thấy được, trong một khoảng thời gian lớn hơn hoặc ít hơn, vào khoảng ngày hạ chí. Bạn có thể tra cứu các mức độ hiển thị cho các vị trí và vĩ độ khác nhauở đây. Ví dụ, ở London, nước Anh, Mặt Trời chỉ đủ cao trong 140 giờ từ giữa tháng 5 đến cuối tháng 7, trong khi Los Angeles có Mặt Trời cao hơn 58° trong 670 giờ từ cuối tháng 3 đến cuối tháng 9.

Circumhorizontal arcs nhân tạo

Một thí nghiệm thủy tinh (được biết đến từ ít nhất từ năm 1920) có thể được sửa đổi một chút để tạo ra một circumhorizontal arc nhân tạo. Chiếu sáng dưới một góc rất dốc từ bên dưới mặt bên của một tấm kính hình trụ gần như hoàn toàn chứa nước sẽ khúc xạ ánh sáng vào trong nước. Kính nên được đặt ở cạnh của một cái bàn. Khúc xạ thứ hai ở giao diện không khí trên cùng sau đó sẽ chiếu một hyperbola tại một bức tường thẳng đứng phía sau nó. Khúc xạ tổng thể sau đó tương đương với khúc xạ thông qua một tinh thể tấm lục giác thẳng đứng khi tính trung bình quay được tính đến. Một circumhorizontal arc nhân tạo đầy màu sắc sau đó sẽ xuất hiện chiếu trên tường. Thay vào đó, sử dụng màn hình chiếu hình cầu sẽ dẫn đến sự tương đồng gần hơn với đối tác hào quang tự nhiên. Các hào quang nhân tạo khác có thể được tạo ra bằng các phương tiện tương tự.

Các hiện tượng quang học tương tự

Circumhorizontal arcs, đặc biệt là khi chỉ có thể được nhìn thấy các mảng màu, đôi khi bị nhầm lẫn với đám mây ánh kim. Hiện tượng này cũng làm cho các đám mây xuất hiện nhiều màu, nhưng nó bắt nguồn từ sự nhiễu xạ (thường là do các giọt nước dạng lỏng hoặc tinh thể băng) thay vì khúc xạ. Hai hiện tượng có thể được phân biệt bằng một số khác biệt. Thứ nhất, một circumhorizon arc luôn luôn có vị trí cố định trên bầu trời so với Mặt Trời hoặc Mặt Trăng (cụ thể là bên dưới nó ở một góc 46°), trong khi ánh kim có thể xuất hiện ở các vị trí khác nhau (thường trực tiếp quanh Mặt Trời hoặc Mặt Trăng). Thứ hai, các dải màu trong một circumhorizon arc luôn chạy theo chiều ngang với màu đỏ ở trên, trong khi ở đám mây ánh kim, chúng ngẫu nhiên hơn nhiều về trình tự và hình dạng, gần như theo các đường viền của đám mây tạo ra nó. Cuối cùng, màu sắc của một circumhorizon arc là thuần khiết và quang phổ (nhiều hơn so với trong một cầu vồng), trong khi màu sắc của ánh kim trong một đám mây có vẻ ngoài "xà cừ" hơn.
Sự nhầm lẫn với các loại hào quang khác, chẳng hạn như mặt trời giả hoặc circumzenithal arc cũng có thể xảy ra, nhưng chúng có thể dễ dàng bị loại bỏ bởi các vị trí xuất hiện hoàn toàn khác nhau của chúng liên quan đến Mặt Trời hoặc Mặt Trăng. Khó khăn hơn là sự phân biệt giữa circumhorizontal arc và infralateral arc, cả hai đều gần như hoàn toàn giống nhau khi Mặt Trời hoặc Mặt Trăng ở một độ cao lớn. Sự khác biệt là circumhorizontal arc luôn luôn chạy song song với đường chân trời (mặc dù hình ảnh thường cho thấy nó là một đường cong do biến dạng phối cảnh), trong khi infralateral arc hướng lên trên ở hai đầu.