2024年8月18日，成都市民拍到令人嘆為觀止的自然奇觀——天空中竟然同時(shí)出現(xiàn)了七個(gè)太陽！如圖1所示，這一景象迅速在網(wǎng)絡(luò)上走紅，引發(fā)了無數(shù)網(wǎng)友的驚嘆與討論，甚至有人戲稱“后羿，來活兒了”。那么，這究竟是怎么回事呢？讓我們一同揭開這場光與影奇妙邂逅的神秘面紗。

圖1 七日連珠(圖片來源：光明網(wǎng))

首先，需要明確的是，從科學(xué)的角度來看，太陽系中只有一個(gè)真正的太陽。那么，天空中出現(xiàn)的七個(gè)太陽又該如何解釋呢？這可能是一種被稱為“幻日”的大氣光學(xué)現(xiàn)象，或者是由于特定條件下光線的折射和反射造成的視覺錯(cuò)覺。

如圖2所示，“幻日”是一種罕見的大氣光學(xué)現(xiàn)象，通常發(fā)生在太陽高度適中、天空中有足夠多且能透光的高云時(shí)。這些高云中存在大量六角形冰晶，當(dāng)陽光以特定角度穿過這些冰晶時(shí)，會(huì)發(fā)生折射和反射，從而在天空中形成多個(gè)太陽的幻象。這種現(xiàn)象要求觀測者的角度也極為合適，才能捕捉到這一奇觀。

圖2 幻日原理及幻日(圖片來源：百度)

然而，在成都這次事件中，雖然“幻日”是一個(gè)可能的解釋，但根據(jù)拍攝者的描述，圖片是隔著玻璃拍攝的，且多個(gè)角度都能看到這一現(xiàn)象，所以這更有可能是另一種光學(xué)現(xiàn)象——光的多層折射和反射。

如圖3所示，當(dāng)光線入射至單層玻璃上界面時(shí)，該界面作為空氣與玻璃的交界，會(huì)觸發(fā)光的反射與折射現(xiàn)象。具體而言，部分光線遵循反射定律，在界面上發(fā)生反射；而另一部分光線則依據(jù)折射定律，穿過界面進(jìn)入玻璃內(nèi)部，并在隨后的過程中，于玻璃的下表面（即玻璃與空氣的另一界面）再次遭遇反射與折射的交替作用。理論上，這一過程會(huì)在上下表面間無限循環(huán)，產(chǎn)生無數(shù)條反射光與透射光。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于常規(guī)玻璃的透光性能顯著優(yōu)于其反光性能，導(dǎo)致大部分光能在經(jīng)歷兩次折射（一次為進(jìn)入玻璃，另一次為從玻璃中射出）后，直接以透射光的形式傳播，從而避免了無限多條光的出現(xiàn)。

當(dāng)情境擴(kuò)展至多層玻璃時(shí)，情況變得更為復(fù)雜。在此結(jié)構(gòu)中，每一層玻璃的上、下表面均充當(dāng)了光的反射與折射的媒介，導(dǎo)致光線在多層之間頻繁地發(fā)生反射與折射，隨著玻璃層數(shù)的遞增，反射與折射的次數(shù)也相應(yīng)增加，從而在反射光與透射光的方向上均有可能觀察到多條光線并存的現(xiàn)象。但因?yàn)槊恳淮畏瓷渑c折射過程均伴隨著光能的損耗，因此隨著反射與折射次數(shù)的累積，無論是反射光還是透射光，其光強(qiáng)均會(huì)逐漸減弱，直至忽略不計(jì)。

圖3 單層玻璃的反射與折射

圖4 激光四層玻璃反射與折射整體與局部

圖4是激光的四層玻璃反射與折射，左圖是實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖，整個(gè)裝置由半導(dǎo)體激光器、載物臺(tái)、載玻片和光屏組成，激光照射到由四個(gè)載玻片組成的多層玻璃上，光屏用于接收成像。右圖是局部放大圖，從圖中可以看出，經(jīng)過四層玻璃的反射和折射后，光屏上接收到七個(gè)光點(diǎn)，且光強(qiáng)逐漸減弱，直至肉眼不可分辯，該現(xiàn)象與觀察者的位置無關(guān)，如果增加玻璃的層數(shù)，可觀察到的光點(diǎn)數(shù)量也會(huì)增多，光點(diǎn)之間的間距與玻璃的間隔有關(guān)，玻璃間隔越大，光點(diǎn)之間間距也會(huì)增大，與理論分析吻合。

而圖1七日連珠圖像中的3號(hào)就是太陽本體，4-7號(hào)是由類似圖4的雙層玻璃折射和反射而成，且3-7號(hào)也存在明顯的減光效果，這完全符合多層玻璃折反射成像的特點(diǎn)。而1、2號(hào)則有可能是某層玻璃發(fā)射形變，導(dǎo)致成像到另一方向而形成的，總之，這七個(gè)太陽并非真實(shí)存在，只是太陽光線在玻璃中多次折射和反射后形成的視覺現(xiàn)象。

來源: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)