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地震の前兆!?環水平アークの神秘!逆さ虹(環天頂アーク)との違いとは

      2017/05/14

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環水平アークとは、大気光学現象の一種で太陽の下46度の水平線上の薄雲に虹色の光の帯が見えるものです。水平弧、水平環 とも呼ばれます。

大気中の氷晶に太陽光が屈折して起こるもので、太陽高度が58°以上の時にしか出現しません。

したがって、真冬のような太陽高度が低い時期に見えることはなく、夏場のお昼前後を中心に太陽が頭上高く昇るころに現れます。

環水平アーク 虹との違いは?

niji-arc

一般の虹は太陽と反対に、水滴に屈折して見えますが、
環水平アークは太陽と同じ方向にほぼ水平、大気中の氷の粒に屈折して見えます。

 

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【詳細】環水平アークとは

circumhorizon-arc3

環水平アーク(かんすいへいアーク、英語:circumhorizon arc、circumhorizontal arc)とは、大気中の氷粒に、太陽光が屈折し、ほぼ水平な虹が見える光学現象である。虹などと同じ大気光象の一種で、水平弧、水平環 とも呼ばれる。日本国内では年に数十回観測される。

上空の氷の結晶の方向がほぼそろったときに、この結晶で屈折した太陽光により見える現象で、一般の虹が太陽とは反対の方向に見えるのに対し、環水平アークは太陽と同じ方向に、ほぼ水平に現れる。ただし、低空に雲があると見えない。

内暈(ないうん:いわゆる太陽に暈(かさ)がかかる現象)に似るが、結晶の中での屈折の仕方により区別される。

プリズムと同じく各色の光はそれぞれ特定の方向に進むため、最小偏角に光が多く進むことにより見られる内暈よりも明瞭に色が分離する。

また、内暈は太陽を中心とする完全な円なのに対し、環水平アークは天頂を中心とする円の太陽に近い側の方位角にしておよそ108°しか見えない。

本州太平洋岸で環水平アークが見える期間は、概ね夏至を挟んだ半年の間である。

彩雲と呼ばれる場合もあるが、回折により見られるいわゆる彩雲とは別の現象である。

circumhorizon-arc2

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circumhorizon-arc5

  • 2005年6月12日に群馬県で観測され、天文台などに不吉なことが起こる前兆ではとの問い合わせが寄せられた。
  • 2005年7月20日10:30秋田と岩手にまたがる栗駒国定公園で観測された。栗駒山荘に写真が絵葉書として売られている。新聞にも掲載された。
  • 2012年5月26日午前 埼玉県南部で観測された。
  • 2014年4月12日午前11時頃、兵庫県姫路市立城北小学校で観測された。
  • 2014年5月4日午前11時頃、愛媛県上浮穴郡久万高原町美川スキー場で観測された。また、この日は東京、埼玉、和歌山、鳥取、徳島、高知など全国各地で環水平アークの観測が報告されている。
  • 2014年5月4日午後0時30分頃、広島県庄原市口和町で観測された。
  • 2014年5月4日午後1時頃、兵庫県姫路市青山で観測された。

circumhorizon-arc4

 

環天頂アーク(逆さ虹)との違い

環天頂アーク(かんてんちょうアーク、英語:circumzenithal arc、circumzenith arc、CZA)は大気光学現象の1種であり、太陽上方の離れた空に虹のような光の帯が現れる現象である。circumzenithal arc

  • 環天頂弧(かんてんちょうこ)
  • 天頂環(てんちょうかん)
  • 天頂孤(てんちょうこ)
    などとも呼ばれる。

またその形状が地平線に向かって凸型の虹に見えることから、俗に逆さ虹(さかさにじ)ともいう。

環天頂アークは天頂を中心とする円の一部をなし、太陽のちょうど上方を中心とする弧で、太陽側が赤色、反対側が紫色となっている。

その現れる高度は太陽高度によって変化する。

太陽高度が約22度においては太陽から約46度上方、すなわち外暈が現れる位置とほぼ一致している。

太陽高度がこれより高くても低くても、現れる高度はより高い側へ移動する。

太陽がちょうど地平線上にある場合の環天頂アークの高度は約58度である。

太陽高度が約32度で環天頂アークの位置は天頂に一致し、これより太陽高度が高い場合には環天頂アークは現れない。

出現する最低高度が58度であるため、空を見上げなければその出現には気づきにくい。

また弧の中心角は太陽がちょうど地平線上にある場合には約108度であるが、太陽高度が高くなるにつれて大きくなる。

環天頂アークは幻日と同様に雲の中に六角板状の氷晶が存在し、風が弱い場合に現れる。このとき氷晶は落下の際の空気抵抗により六角形の面を地面に水平にした状態で空中に浮かぶ。

この氷晶の上面に入射した光が氷晶の側面から出る場合、氷晶が頂角90度のプリズムとしてはたらく。

太陽高度が32度より高い場合には氷晶から光が出る際に、全反射してしまうため環天頂アークは現れないことになる。

また、氷晶の屈折率は光の波長によって異なるため、色が分かれて見える。

暈や幻日などの他の多くの大気光学現象においては、それぞれの色が見える位置が重なり合い、鮮明に色が分離しない。

しかし、環天頂アークにおいては色の見える位置が重なり合わないため、鮮明に分離して見えるのが特徴である。

参考資料

空のアート 大気光学現象の神秘

水滴と氷晶がつくりだす空の虹色ハンドブック

 

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