解析极地怪象
2019-12-13段景頤
大自然探索 2019年8期
段景頤

在极地,有一些奇观怪象是生活在地球其他地区的人们从未见过的。比如,在北极工作的科学家会发现他们能听到3千米外的人们交谈的内容。其实,这是空气密度和光滑冰面共同造成的。北极气候寒冷,靠近地面的空气密度比低纬度地区的低层空气大得多。因此,人说话的声音更容易被反射回地面,而北极坚硬光滑的冰面又是理想的反射面,声波便再次向空中反射,如此往复……最后,声音就被传到了很远的地方。其实,极地还有许多让人惊叹的奇观。

诡异光柱
一根根垂直的光柱拔地而起,但这不是极光,更不是灯光表演。美国阿拉斯加、加拿大努纳武特等北极圈地区都曾频繁出现这种光柱。有时,光柱现象也发生于极地以外的寒冷地区,例如中国的新疆和内蒙古自治区。
这种诡异的光柱是一种多发于寒冷的北极圈的奇观。光柱的光源来自地面灯光。如果空气中恰好有六边形或六棱柱形的微冰晶,那么这些冰晶就如同一个个小小的反光镜,将光线反射到人眼中。
那么,为什么冰晶反射后的光是一个个完全垂直于地面的光柱?其实,这是一种视错觉。冰晶表面十分光滑,对光的反射为镜面反射——平行入射光被光滑平面反射后依然是平行的。因此,观测者只能看到光源和自己在一条直线上、反射角刚好朝向观测者肉眼的冰晶反射光。又因为不同高度的空气中都有反射角恰好对准观测者肉眼的冰晶反射光,因此任何方位的观测者都只能看到面向自己的一根根垂直光柱。
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