東京で観測された環水平アーク (2001/4/22)


撮影日時:2001年4月22日 11:44(露出1/650秒)
光学系:f=6.6mm F11(35mmフィルム換算 f=35mm)
デジタルカメラ:オリンパスC-2020Z
撮影地:東京都国分寺市

カメラ設定:画質モード…SHQ (1600×1200 低圧縮JPEG)
CCD感度…ISO100相当,ホワイトバランス…オート



環水平アークのクローズアップ

撮影日時:2001年4月22日 11:42(露出1/800秒)
光学系:f=19.1mm F11(35mmフィルム換算 f=105mm)
デジタルカメラ:オリンパスC-2020Z
撮影地:東京都国分寺市

カメラ設定:画質モード…SHQ (1600×1200 低圧縮JPEG)
CCD感度…ISO100相当,ホワイトバランス…オート




環水平アーク発生の説明図
上:氷の結晶の模式図
下:氷晶による太陽光の屈折の光路図
 4月22日の昼前,関東地方の広い範囲で,「環水平(かんすいへい)アーク」(水平環,水平弧ともいう)と呼ばれる大変珍しい大気光学現象が約30分にわたって観測されました。 地平線に平行にやや弧を描く虹のような光が薄雲を背景に浮かび上がり,気象台への問い合わせもかなりあったようです。
 環水平アークは,見た目はまるで虹のようですが,その発生メカニズムは虹のそれとは異なります。 虹は球形の水滴によって太陽光が屈折・反射されることにより観測されます。これに対して環水平アークは,上空数1000mに漂う右の図のような六角柱の形をした氷の結晶が,ある決まった方向にそろって分布するときにのみ, 太陽光を屈折させることにより発生します。同じ氷晶による光のいたずらによって,日暈(ひがさ)や幻日(げんじつ)といった現象も引き起こされます。

 六方晶形の氷が,その底面が地面に対して平行に配向しているとき,太陽光が結晶の側面から入射して底面から出る際の屈折角は図のように約46度になります。 この屈折光が環水平アークを作り出し,太陽の真下に約46度離れたところに緩やかな弧を描く七色の光として観測されます。環水平アークは,太陽高度が58度以上あるときのみ出現します。 この逆の光路,つまり底面から入って側面から出る屈折光は,太陽の真上約46度に同様の光を作ります。こちらは「さかさ虹」とも呼ばれる「環天頂(かんてんちょう)アーク」を作り出し,太陽高度が低いときに観測されます。 太陽高度により出現の条件が限定されるため,環水平アークと環天頂アークが同時に観測されることは原理的にありません。





環天頂アーク(2001/9/2)

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