“晕与副虹”这一说法中,本文可依据的光学数值说明限于由折射主导的常见22°晕。光线穿过六方晶体上相隔60°的两个晶面时,冰的折射率和这一几何关系对应约22°的最小偏折角。这个角度是特定折射几何下的最小偏折条件,不应脱离常见22°晕的语境而套用于其他晕样外观。有关该数值的讨论也限定在白光观测中折射和色散所涉及的情形。
在随机取向的六方晶体云层中,约22°的最小偏折角最常出现,因而该角度处最亮。小于约22°的角度没有折射光可通过,晕内天空可显得较暗。这些表述指向该光学几何所对应的显示特征:约22°是最小偏折角,亮度集中于这一角度附近,晕内可有较暗的外观。它们本身不构成对晶体尺寸、具体习性或表面状态的定量结果;这些物理性质若要被定量检索,涉及不同于单次目视观察的观测和计算条件。
对晕显示作定量研究时,经校准的地基相机系统可记录22°和46°晕的RGB图像,并将图像与模拟辐亮度查找表进行比对。该方法可以检索随机取向晶体的代表性尺寸、形状和表面粗糙度,也可以得到平滑晶体与粗糙晶体比例的信息。这里所说的检索属于经校准观测、模拟辐亮度和反演程序共同构成的研究场景。由此得到的信息具有明确的方法条件,不能改写成任意未校准图像已经包含可直接读取的定量结论。
| 可观测外观 | 对应可直接推断的冰晶信息 |
|---|---|
| 半径约22°的环(22°晕) | 由六方晶体折射(两面间60°)导致,表明存在以多方向取向分布的六方冰晶 |
| 太阳两侧的亮色点或色斑(副虹/日点) | 指示产生它们的冰晶(如板状)具有显著水平排列 |
国家气象观测手册所述的观测实践包括云高、云量和云种、能见度、风速和风向、气压及其变化、现在和过去天气等要素。这些观测资料用于评估当地天气状况,并定位和确定锋面、气团、高压和低压等天气系统的强度。手册所呈现的是多项观测资料及其用于天气体系识别和定位的用途,而非以一次光学显示作为完整依据。因而,在这一资料范围内,关于天气系统的识别或定位只能放在多要素观测资料共同使用的框架中理解。
就本文能够陈述的边界而言,22°晕的约22°最小偏折角说明的是特定晶体几何与折射率条件下的光学关系;相机反演说明的是校准图像和模拟比对条件下可检索的晶体物理性质;观测手册说明的是多项资料在评估天气状况及识别、定位天气系统中的用途。三者分别对应光学几何、定量反演和观测实践的不同层次,不能互相替代。本文不把晕与副虹中的单一目视外观扩展为识别或定位天气系统的完整证据,也不将其写成关于系统演变的独立结论。