冰晶暈（ice?crystal?halos），亦稱大氣暈族（atmospheric?halos）或冰暈（ice?halos），是一類由大氣中的冰晶折射和反射光線所形成的光學(xué)現(xiàn)象，表現(xiàn)為天空中出現(xiàn)的白色/彩色的光環(huán)、光斑和光弧。與虹、華等其他大氣光學(xué)現(xiàn)象相比，冰晶暈的種類更為多樣，形態(tài)也更為豐富，具備更高的觀賞性。研究冰晶暈，對(duì)了解大氣各項(xiàng)物理特性，如溫度和運(yùn)動(dòng)模式等有很大幫助。

本人在上一篇文章中介紹了一些常見(jiàn)的冰晶暈，但這遠(yuǎn)不是全部的冰晶暈種類。有更多罕見(jiàn)冰晶暈的形態(tài)更為特別，也更為壯觀。甚至有一些種類，人類直至今日也沒(méi)能完全闡明其形成機(jī)制。盡管罕見(jiàn)，但這些冰晶暈中的許多種類在我國(guó)都不乏觀測(cè)記錄。所以只要留心觀察，或許某一天奇跡就會(huì)在你眼前發(fā)生。

我愿意把冰晶暈稱之為“天空的萬(wàn)花筒”。大氣運(yùn)動(dòng)變幻莫測(cè)，總有一些瞬間它會(huì)向人們展現(xiàn)其美麗動(dòng)人的一面。希望能通過(guò)本文的介紹，讓你眼中的世界變得更有趣一點(diǎn)。

囿于本人水平，文中可能出現(xiàn)疏漏或錯(cuò)誤之處。望各位不吝批評(píng)指正。

在上一篇文章中我們提到，除了random、plate和column三種常見(jiàn)的取向，冰晶還存在兩種罕見(jiàn)取向——Parry取向和Lowitz取向。

「Parry取向」

這一取向的名稱來(lái)源于19世紀(jì)英國(guó)的極地探險(xiǎn)家、海軍少將William Edward Parry（1790-1855）。Parry一生最為出名的成就是他對(duì)西北航道的探索。

圖1 W. E. Parry

1820年4月8日，Parry在加拿大北極地區(qū)的Melville島附近冰封的海面上觀測(cè)到了一次冰晶暈，并為其繪制了簡(jiǎn)圖。從圖中我們可以看到，在上切弧的上方還存在著一條光弧，這是先前未曾記錄過(guò)的。后人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，形成這條弧的冰晶取向不同于之前所講的三種常見(jiàn)取向，遂將其命名為Parry取向。

圖2 Parry繪制的簡(jiǎn)圖

Parry取向要求六棱柱冰晶的c軸保持水平，與column取向不同的是，同時(shí)還要有一個(gè)側(cè)面也保持水平，如下圖所示。

圖3 Parry取向

「60°晶面」

與前文所述一樣，光線從冰晶的一個(gè)側(cè)面射入，經(jīng)折射從相間的側(cè)面射出，因此所形成的冰晶暈稱為22°Parry弧。

圖4 四種Parry弧的光路 22°Parry弧分為四種，習(xí)慣上按其位置和彎曲方向分別稱為上凸（upper sunvex）、上凹（upper suncave）、下凸（lower sunvex）、下凹（lower suncave）Parry弧。注意這里的“凹凸”是相對(duì)太陽(yáng)而言的，也就是凸向太陽(yáng)時(shí)稱作“凸”，凹向太陽(yáng)時(shí)稱作“凹”。

圖5 上凹Parry弧

圖6 上凸和上凹Parry弧同時(shí)出現(xiàn)

圖7 下凸Parry弧 四種Parry弧里最為常見(jiàn)的大概是上凹Parry弧，也就是當(dāng)年P(guān)arry畫(huà)下的那一種。最罕見(jiàn)的是下凹Parry弧。 Parry弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化而變化。高太陽(yáng)角下的Parry弧更為罕見(jiàn)，世界范圍內(nèi)的照片記錄也寥寥無(wú)幾。

圖8 上凹Parry弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖9 上凸Parry弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖10 下凹Parry弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖11 下凸Parry弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

「90°晶面」

光線通過(guò)六棱柱冰晶的兩個(gè)相互垂直的面時(shí)，所形成的冰晶暈可以叫做46°Parry弧或者Parry上/下側(cè)弧。不過(guò)，我們更習(xí)慣使用的是它們的另一個(gè)名字——Tape弧（Tape arcs）。顧名思義，這里的Tape指的是 磁帶 冰晶暈研究領(lǐng)域的專家之一，阿拉斯加大學(xué)的數(shù)學(xué)系教授Walter Tape。

圖12 上/下Tape弧的光路

圖13 上Tape弧

圖14 下Tape弧 與上/下側(cè)弧相比，Tape弧要不起眼得多。如果冰晶的取向不佳，你可能會(huì)看到上/下側(cè)弧上的某個(gè)位置出現(xiàn)亮度的增強(qiáng)，這就是Tape弧。當(dāng)取向很好時(shí)，就可以看到它們的真容——勾形的光弧。出現(xiàn)在上/下側(cè)弧上的Tape弧，分別叫做上Tape弧和下Tape弧。

圖15 上Tape弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖16 下Tape弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint 此外，當(dāng)上/下Tape弧的光路逆過(guò)來(lái)，還可以形成一組Tape弧，稱為次上/次下（upper/lower secondary）Tape弧。次上Tape弧只有當(dāng)光源低于地平線時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，而次下Tape弧總是出現(xiàn)于地平線以下。這導(dǎo)致它們很難被觀測(cè)到。

圖17 次上Tape弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖18 次下Tape弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint 「Lowitz取向」

這一取向的名稱來(lái)源于18世紀(jì)的俄國(guó)博物學(xué)家Tobias Lowitz（1757-1804）。1790年6月18日上午，在俄國(guó)圣彼得堡，他目睹了一次極為壯觀的組合冰晶暈，并留下了繪圖。這次冰晶暈被后人稱作“圣彼得堡暈景”（St. Petersburg Display）。

圖19 Lowitz繪制的簡(jiǎn)圖 在他的繪圖中，我們可以看到22°幻日的下部有一對(duì)奇怪的光弧。后人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，要想形成這種冰晶暈，冰晶就要擁有另一種奇怪的取向。目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為它是這樣的：晶體的一根a軸需要保持水平，同時(shí)晶體還要圍繞它作往復(fù)的劇烈擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，如下圖所示。這種取向不太符合人們所知的空氣動(dòng)力學(xué)原理，但它的確存在。這就是Lowitz取向。它比Parry取向還要罕見(jiàn)得多。

圖20 Lowitz取向 「60°晶面」

60°晶面所形成的冰晶暈是22°Lowitz弧，它分為三種：上Lowitz弧、中Lowitz?。ㄒ步协h(huán)形Lowitz弧）和下Lowitz弧。Lowitz所繪制的應(yīng)為下Lowitz弧。

圖21 Lowitz弧的光路（俯視）。A為上Lowitz弧，B為下Lowitz弧，C為中Lowitz弧。

圖22 1為上Lowitz弧，2為下Lowitz弧，3為中Lowitz弧 實(shí)際情況下，Lowitz弧通常不甚明顯。如果懷疑有Lowitz弧的存在，應(yīng)著力觀察22°幻日的附近是否有延伸出來(lái)的光弧。

圖23 上Lowitz弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖24 中Lowitz弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖25 下Lowitz弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint 「90°晶面」

90°晶面所形成的冰晶暈是46°Lowitz弧，或者叫做46°接觸?。?6° contact arcs）。這種弧在實(shí)際情況下通常極為暗弱，比22°Lowitz弧還要罕見(jiàn)得多，直到2006年人類才首次拍攝到其照片。但它的存在早已被理論所預(yù)見(jiàn)。美國(guó)著名氣象學(xué)家Robert Greenler在其1980年出版的《虹·暈·寶光》（Rainbows, Halos, and Glories）一書(shū)中即對(duì)它有專門(mén)論述。 下圖是46°Lowitz弧的光路。圖中每個(gè)數(shù)字都對(duì)應(yīng)著一對(duì)光弧。

圖26 46°Lowitz弧的光路

圖27 46°Lowitz弧為數(shù)不多的幾張照片之一

圖28 46°Lowitz弧。注意圖中還有高品相的上Lowitz弧

圖29?46°Lowitz弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint Parry取向和Lowitz取向所形成的冰晶暈不止以上這些。若光路中包含反射，會(huì)形成更多種類的冰晶暈。 「與太陽(yáng)有關(guān)的四個(gè)點(diǎn)&與其相關(guān)的冰晶暈」

研究冰晶暈時(shí)，我們需要用到天球這一模型。這里的天球是以觀察者的眼為球心的，而太陽(yáng)則在球面上運(yùn)動(dòng)。 天球上存在四個(gè)與太陽(yáng)有關(guān)的點(diǎn)，分別是： 太陽(yáng)所在的點(diǎn)（helic point）：太陽(yáng)所處的位置。 反日點(diǎn)（anthelic point）：和太陽(yáng)處于同一高度，位于其對(duì)側(cè)的點(diǎn)。 下日點(diǎn)（subhelic point）：和太陽(yáng)關(guān)于地平線對(duì)稱的點(diǎn)。 對(duì)日點(diǎn)（subanthelic point或antisolar point）：和反日點(diǎn)關(guān)于地平線對(duì)稱的點(diǎn)。

圖30 天球 偕日?。╤elic arc）

偕日弧的形態(tài)很有趣：太陽(yáng)較低時(shí)，它穿過(guò)太陽(yáng)并在其上方繞一圈，好像打了個(gè)結(jié)一般。隨太陽(yáng)升高，這個(gè)結(jié)逐漸變小，直至偕日弧脫離太陽(yáng)。

圖31 偕日弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint 偕日弧一般非常暗弱，自然狀態(tài)下肉眼可見(jiàn)的偕日弧比較少見(jiàn)。

圖32 暗弱的偕日弧 偕日弧通常由Parry取向的冰晶形成。它的光路有多條，最簡(jiǎn)單的一條是光線僅在冰晶的一個(gè)側(cè)面經(jīng)歷一次外反射。

圖33 偕日弧的光路

下日?。╯ubhelic arc）

也叫做映偕日弧。它穿過(guò)下日點(diǎn)并傾斜于地平線環(huán)繞天空一圈。下日弧由column取向的冰晶形成，光路是：光線從一個(gè)底面射入，在側(cè)面經(jīng)歷兩次內(nèi)反射后從另一個(gè)底面射出。

圖34 下日弧的光路

圖35 下日弧

圖36 下日弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint 這種弧在上世紀(jì)早期曾被認(rèn)為過(guò)于暗弱以致不可見(jiàn)，但后來(lái)人們先后在南極和其他許多地方記錄到了它的存在。 反日?。╝nthelic arcs）

目前為止，人們共發(fā)現(xiàn)了五種反日弧。

Wegener反日弧：

此弧以德國(guó)氣象學(xué)家A. L. Wegener（1880-1930）命名（對(duì)，就是提出大陸漂移學(xué)說(shuō)的那個(gè)Wegener，他對(duì)冰晶暈也頗有研究）。這是反日弧中最常見(jiàn)的一種，由column取向的冰晶形成。

圖37 Wegener反日弧

圖38 Wegener反日弧光路

圖39 Wegener反日弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

Hastings反日弧：

此弧以20世紀(jì)上半葉的學(xué)者C. S. Hastings命名。它的光路與Wegener反日弧一致，只不過(guò)形成它的冰晶為Parry取向而非column取向。

圖40 Hastings反日弧

圖41 Hastings反日弧的光路

圖42 Hastings反日弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint 由于光路相似，Hastings反日弧和Wegener反日弧的形態(tài)也很相像。不同的是，Hastings反日弧與Parry弧相切。 Tricker反日?。?/p>

此弧以20世紀(jì)下半葉的學(xué)者R. A. R. Tricker命名。它的光路十分復(fù)雜，光線在冰晶內(nèi)表面經(jīng)歷多次反射，好像萬(wàn)花筒一般，故得名“Tricker萬(wàn)花筒式光路機(jī)制”。它的形態(tài)也很特別，像是在反日點(diǎn)打了一個(gè)小結(jié)。

圖43 Tricker反日弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖44 Tricker反日弧的兩條光路 Tricker反日弧非常罕見(jiàn)，目前我國(guó)的記錄不超過(guò)5筆。它通常在大規(guī)模的組合冰晶暈中出現(xiàn)。 此外，Tricker反日弧始終與下日弧相切。

圖45 2018年內(nèi)蒙古海拉爾的組合冰晶暈中，Tricker反日弧清晰可見(jiàn) Greenler彌散反日弧和Tr?nkle彌散反日?。?/p>

1984年，R. Greenler和E. Tr?nkle在Nature上發(fā)表了一篇論文。他們通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬識(shí)別出了兩種新的彌散反日?。╠iffuse anthelic arcs），并從以往的照片記錄中確認(rèn)了它們的存在。原文中這兩種反日弧被簡(jiǎn)單地稱為Diffuse-A和Diffuse-B，后來(lái)人們就將它們叫做Greenler彌散反日弧和Tr?nkle彌散反日弧。

圖46 兩種彌散反日弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖47 Tricker、Greenler、Tr?nkle三種反日弧同時(shí)出現(xiàn)的情形

圖48 Greenler彌散反日?。ㄉ希┖蚑r?nkle彌散反日弧（下）的光路 這兩種反日弧通常一同出現(xiàn)，比較難以分別。 對(duì)日?。╯ubanthelic arc / antisolar arc）

對(duì)日弧是穿過(guò)對(duì)日點(diǎn)的光弧。它的光路也比較復(fù)雜，如下圖所示。

圖49 對(duì)日弧的兩條光路 對(duì)日弧在自然狀態(tài)下常見(jiàn)于極地和高緯度地區(qū)的鉆石塵中，在世界其他地方的記錄很少。

圖50 反日點(diǎn)附近的多種冰晶暈 對(duì)日弧始終與偕日弧相切。

圖51 對(duì)日弧的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint 「其他種類」

Liljequist幻日（Liljequist parhelia）

這種冰晶暈以瑞典氣象學(xué)家G. H. Liljequist（1914-1995）命名。他于1951年首次記述了這一現(xiàn)象。

圖52 Liljequist繪制的簡(jiǎn)圖 Liljequist幻日表現(xiàn)為幻日環(huán)上靠近反日點(diǎn)處，兩個(gè)較寬的亮度增強(qiáng)區(qū)域。它的主要光路是：光線從plate取向冰晶的一個(gè)側(cè)面射入，經(jīng)歷三次內(nèi)反射后再?gòu)耐粋€(gè)面射出。

圖53 Liljequist幻日的光路（俯視）

圖54 Liljequist幻日的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint Liljequist幻日只能在太陽(yáng)低于32°時(shí)出現(xiàn)。

藍(lán)環(huán)/幻日環(huán)藍(lán)斑（blue circle / blue spot）

藍(lán)環(huán)是一個(gè)以對(duì)日點(diǎn)為中心、角半徑約為64°的暈圈。它由random取向的冰晶形成，光路如下圖，其中包含一次全反射。它由于臨界角效應(yīng)而呈現(xiàn)出藍(lán)色。

圖55 藍(lán)環(huán)的光路

圖56 藍(lán)環(huán)的形態(tài)隨太陽(yáng)高度的變化。模擬程序：HaloPoint 當(dāng)太陽(yáng)低于32°時(shí)，藍(lán)環(huán)會(huì)與幻日環(huán)相交。通常，藍(lán)環(huán)的大部分在強(qiáng)烈的陽(yáng)光下近乎不可見(jiàn)，但其與幻日環(huán)相交的部分會(huì)將幻日環(huán)染成明顯的藍(lán)色，從而得以用肉眼看到，這就是所謂的幻日環(huán)藍(lán)斑。 藍(lán)斑也可以由plate和column取向的冰晶按照以上光路形成。

圖57 幻日環(huán)藍(lán)斑

Kern弧（Kern arc）

1895年，一個(gè)名叫H. F. A. Kern的荷蘭人，聲稱他看到了一種奇觀：環(huán)天頂弧延長(zhǎng)為一個(gè)完整的圓環(huán)。自那以后，至少又有六起類似的目擊報(bào)告，其中最著名的莫過(guò)于1970年12月3日發(fā)生于加拿大薩斯卡通的一次冰晶暈——薩斯卡通暈景（Saskatoon Display）。

圖58 薩斯卡通暈景的簡(jiǎn)圖，b為迄今為止唯一一次記錄到的66°幻日，k為Kern弧 1971年，我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)的R. A. R. Tricker等人，提出了Kern弧的形成理論。它可以由plate取向的片晶所形成，但特別的是，冰晶越厚、形態(tài)越接近于三棱柱，就越有利于Kern弧的形成。

圖59 Kern弧的光路 2007年，芬蘭冰暈專家Marko Mikkil?終于拍到了第一張Kern弧的照片，結(jié)束了長(zhǎng)達(dá)百余年的爭(zhēng)論，證實(shí)了它的存在。

圖60 首張Kern弧的照片 理論上，環(huán)地平弧也會(huì)有它的Kern弧，但其形成條件過(guò)于苛刻，目前還缺乏照片記錄。

「錐晶暈族」

我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)，大氣中除了片晶和柱晶之外，還存在一類罕見(jiàn)的冰晶——錐晶。與片晶和柱晶相比，錐晶擁有更多的晶面（最多可以有20個(gè)）。 光線以不同的光路通過(guò)錐晶時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同的

θw

值，進(jìn)而產(chǎn)生不同的最小偏向角，從而形成與前文所述冰晶暈相異的暈象。正因如此，錐晶暈還有另一個(gè)名字——異徑暈（odd radius halos）。 歷史上，人們對(duì)錐晶的晶面夾角進(jìn)行了艱辛的探索，最終得出結(jié)論：

錐晶錐面的Miller指數(shù)屬于{1 0 -1 1}型，錐面與晶體c軸的夾角約為28°

。這樣，錐晶各面之間的夾角也就唯一確定。我們按照下圖將錐晶的晶面編號(hào)，這樣，光路就可以用一列有序的數(shù)來(lái)表示了。

圖61 錐晶的晶面編號(hào) 光線通過(guò)錐晶時(shí)可以有六種不同于常見(jiàn)暈的光路，相關(guān)的θw和對(duì)應(yīng)最小偏向角δmin的值如下表所示（計(jì)算中取n=1.309）。

表1 錐晶暈族的光路和最小偏向角 按照冰晶取向，錐晶暈族可以分為： 錐晶暈圈：random取向的錐晶形成的冰晶暈，分為9°暈、18°暈、20°暈、23°暈、24°暈、35°暈六種。 錐晶幻日：plate取向的錐晶形成的冰晶暈（即錐晶plate?。?，分為9°幻日、18°幻日、20°幻日、23°幻日、24°幻日、35°幻日六種。

圖62 太陽(yáng)高度為20°時(shí)，錐晶幻日的理論形態(tài) 錐晶切?。篶olumn取向的錐晶形成的冰晶暈（即錐晶column?。?，分為9°切弧、18°切弧、20°切弧、24°切弧、35°切弧五種（23°切弧理論上存在但過(guò)于暗弱）。

圖63 太陽(yáng)高度為20°時(shí)，錐晶切弧的理論形態(tài) 錐晶暈是一類較為罕見(jiàn)的冰晶暈。哪怕是上世紀(jì)70年代時(shí)，仍有一些學(xué)者對(duì)其存在持懷疑態(tài)度。隨著后來(lái)照相技術(shù)的進(jìn)一步普及，人們得以記錄到更多錐晶暈的影像資料。歐美學(xué)者基于長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為錐晶暈的一些組合年均發(fā)生率只有百分之幾。然而近年來(lái)，中國(guó)南方地區(qū)每年夏季都能記錄到數(shù)目可觀的錐晶暈，這顛覆了學(xué)界的常識(shí)。這種現(xiàn)象可能與南方地區(qū)特有的大氣環(huán)境有一定關(guān)聯(lián)，尚需進(jìn)一步研究。

圖64 錐晶暈圈

圖65 高品相的錐晶暈圈 另外，錐晶還可以形成一種與普通的偕日弧形態(tài)有區(qū)別的

錐晶偕日弧

。

圖66 月錐晶暈，注意其中的錐晶偕日弧。

「未解冰晶暈」

以上所述的都是光路和冰晶形態(tài)已知的冰晶暈。但是還存在許多冰晶暈，直至今日學(xué)界也未能確鑿地闡明其形成機(jī)理。 Lascar暈族

1997年11月，Marko Riikonen、Leena Virta和Daniel Sullivan等人來(lái)到南美洲智利中部的Lascar火山登山。11月27日下午4時(shí)20分許，他們發(fā)現(xiàn)天空中出現(xiàn)了冰晶暈，它一直持續(xù)到了日落時(shí)分。次日上午，類似的暈景再一次出現(xiàn)，直至午后1時(shí)漸漸變淡消失。 Riikonen等人共拍攝了一百余張冰晶暈的照片。經(jīng)過(guò)分析，他們發(fā)現(xiàn)這次的暈景中除了常見(jiàn)的種類，還存在許多未曾記錄過(guò)的暈種和極為罕見(jiàn)的暈種，包括28°暈、28°弧、19°弧、13°弧等。

圖67 一張Lascar暈族的照片。右面兩幅圖經(jīng)過(guò)了特殊處理 2000年，Riikonen和Moilanen等人發(fā)表論文（Halo observations provide evidence of airborne cubic ice in the Earth's atmosphere），認(rèn)為L(zhǎng)ascar暈族的特殊暈種是由立方八面體冰晶（簡(jiǎn)稱立方晶）所形成。這種立方晶系的冰晶屬于亞穩(wěn)態(tài)，在實(shí)驗(yàn)室里可在180K左右的低溫下形成，但人們尚未找到它在自然界的大氣中存在的直接證據(jù)。

圖68 Riikonen等人模擬所用的冰晶。上為立方晶，下為普通錐晶 2011年，當(dāng)時(shí)還不滿30歲的法國(guó)學(xué)者Nicolas Lefaudeux在自己的一篇論文（Crystals of hexagonal ice with Miller index (2 0 -2 3) faces explain exotic arcs in the Lascar halo display）中提出了另一種理論。為了模擬特殊暈種，他大膽設(shè)想大氣中存在一類異形六棱錐晶（exotic pyramid），這種錐晶的錐面Miller指數(shù)不是{1 0 -1 1}，而是{2 0 -2 3}。

圖69 N. Lefaudeux，法國(guó)學(xué)者、天文攝影師，研究方向主要為光學(xué)相關(guān)技術(shù)

圖70 Lefaudeux模擬所用的冰晶。Ⅰ和Ⅱ?yàn)槠胀ㄥF晶，Ⅲ為一側(cè)錐面為{1 0 -1 1}而另一側(cè)為{2 0 -2 3}的混晶，Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ為純粹的異晶 這兩種理論均能大致模擬出當(dāng)時(shí)的實(shí)景，但論文作者也承認(rèn)，他們的模擬都存在細(xì)節(jié)上的不符之處。而這兩種特殊冰晶是否真的在大氣中存在也仍然是個(gè)未解之謎。甚至還有其他人認(rèn)為，形成Lascar暈族的可能不是水冰。此外，近年來(lái)在中國(guó)數(shù)次發(fā)現(xiàn)的所謂“28°幻日”，更給這一現(xiàn)象披上了一層神秘的面紗。關(guān)于Lascar暈族的故事，還遠(yuǎn)沒(méi)有到講完的時(shí)候……

橢圓暈（elliptical halo）和Bottlinger環(huán)（Bottlinger's ring）

橢圓暈是環(huán)繞在光源周?chē)臋E圓形暈圈。它的長(zhǎng)軸垂直，角半徑只有幾度，可能會(huì)分為多層，且上下不一定對(duì)稱。光源高度越大，它就越趨于圓形。橢圓暈的出現(xiàn)時(shí)間很短，一般只有幾分鐘。

圖71 低角度下的橢圓月暈

圖72 另一個(gè)橢圓暈

圖73 飛機(jī)上拍到的高品相Bottlinger環(huán) 由于橢圓暈離光源很近，它很容易被淹沒(méi)在太陽(yáng)的強(qiáng)光里，所以拍攝到的橢圓暈以月暈居多。 與橢圓暈類似，也會(huì)有橢圓形暈圈出現(xiàn)在映日（subsun）周?chē)?，被稱為Bottlinger環(huán)。1909年，C. F. Bottlinger在德國(guó)哥廷根進(jìn)行熱氣球飛行時(shí)首次目睹了這一現(xiàn)象。 目前學(xué)界的普遍看法是，形成它們的是一類頂角極大的錐晶。這種錐晶曾在橢圓暈出現(xiàn)時(shí)被收集到過(guò)。

圖74 推測(cè)形成橢圓暈的冰晶，以及使用這類冰晶做出的模擬 然而，這樣的模擬時(shí)常與照片不符，加之缺乏直接的證據(jù)證明這種冰晶的大量存在，這兩種橢圓形暈圈仍然算作未解之謎。

Moilanen?。∕oilanen arc / M-arc）、Sievi 22°?。⊿ievi 22° arc）和Sievi偕日?。⊿ievi helic arc）

Moilanen弧是一條出現(xiàn)在光源上方、呈V字形的暈弧。光源位于地平線時(shí)，它與光源的距離為11°，這一距離隨光源升高而增大。代入最小偏向角公式可得冰晶的

θw

為34°，但是這樣的冰晶并不符合結(jié)晶學(xué)規(guī)律也從未被拍到過(guò)。

圖75 Moilanen弧 目前學(xué)界通常用粘合“雙晶”（twinned crystal）來(lái)解釋Moilanen弧。 此外，這種冰晶還可以順帶解釋其他的未解暈弧，比如形態(tài)奇特的Sievi 22°弧和Sievi偕日弧等。

圖76 Moilanen雙晶以及使用它做出的模擬

圖77 Sievi 22°弧的形態(tài)隨光源高度的變化。模擬程序：HaloPoint

圖78 Sievi偕日弧的形態(tài)隨光源高度的變化。模擬程序：HaloPoint 滑雪場(chǎng)的造雪機(jī)可以產(chǎn)生大量的粘合冰晶，這或許正是Moilanen弧頻繁出現(xiàn)于滑雪場(chǎng)的原因。但是天然的Moilanen弧也同樣存在。大自然又給人類留下了一個(gè)謎團(tuán)。 參考文獻(xiàn)： [1] R. Greenler. Rainbows, Halos, and Glories. Cambridge University Press, 1980 [2] W. Tape. Atmospheric Halos, American Geophysical Union, 1994 [3] W. Tape & J. Moilanen. Atmospheric Halos and the Search for Angle X. American Geophysical Union, 2006 [4] M. Pekkola, M. Sillanp?? & J. Ruoskanen. Valkean taivaan vieraat. URSA, 1998 [5] W. Tape. Streetlight Halos. 2010 [6] E. Tr?nkle & R. Greenler. Multiple-scattering effects in halo phenomena. Journal of Optical Society of America, 4(3):591-599, 1987 [7] J. Moilanen. New halo in northern Finland. Weather, 53(8):241-244, 1998. [8] F. Pattloch & E. Tr?nkle. Monte Carlo simulation and analysis of halo phenomena. Journal of Optical Society of America, 1(5):520-526, 1984 [9] M. Riikonen, M. Sillanp??, L. Virta, D. Sullivan, J. Moilanen & I. Luukkonen. Halo observations provide evidence of airborne cubic ice in the Earth's atmosphere. Applied Optics, 39(33):6080-6085, 2000 [10] N. Lefaudeux. Crystals of hexagonal ice with (2 0 -2 3) Miller index faces explain exotic arcs in the Lascar halo display. Applied Optics, 50(28):121-128, 2011 [11] M. Sillanp??, J. Moilanen, M. Pekkola, M. Penttinen & J. Piikki. Unusual pyramidal ice in the atmosphere as the origin of elliptical halos. Applied Optics, 38(24):5089-5095, 1999 [12] W. Tape. Analytic foundations of halo theory. Journal of Optical Society of America, 70(10):1175-1192, 1980 [13] W. Tape & G. P. K?nnen. A general setting for halo theory. Applied Optics, 38(9):1552-1625, 1999 [14] R. A. R. Tricker. Arcs associated with halos of unusual radii. Journal of the Optical Society of America, 69(8):1093-1100, 1979 [15] R. Greenler & E. Tr?nkle. Anthelic arcs from airborne ice crystals. Nature, 311:339-343, 1984 [16] M. Sillanp??, J. Moilanen, M. Riikonen & M. Pekkola. Blue spot on the parhelic circle. Applied Optics, 40(35):5275-5279, 2001 [17] M. Selmke & S. Selmke. Complex artificial halos for the classroom. American Journal of Physics, 84(7):561-564, 2017 參考網(wǎng)站： [1]www.atoptics.co.uk [2]www.meteoros.de [3]www.thehalovault.org [4]www.taivaanvahti.fi [5]www.ursa.fi [6]www.haloblog.net [7]atoptics.wordpress.com [8]submoon.wordpress.com