一、 核心原理：光的折射与冰晶的形状
主角登场：六边形板状冰晶
- 幻日形成的关键在于高层大气（通常是卷云或卷层云）中悬浮着大量微小的、扁平的、规则六边形板状冰晶。
- 这些冰晶非常薄，像小盘子一样。它们通常会在空气中缓慢下落，并且倾向于水平取向——就像许多小盘子平躺着飘落下来。这种水平的取向对于幻日出现在太阳两侧至关重要。
阳光的魔法：折射
- 当阳光（平行光线）照射到这些水平取向的六边形板状冰晶上时，光线会发生折射（光线穿过不同密度的介质时发生弯曲）。
- 具体来说，光线会从冰晶的一个侧面射入，穿过冰晶内部，然后从另一个侧面（与入射面夹角为60°）射出。
关键的22度角
- 这种特定的光线路径（侧面进，60°夹角侧面出）会导致光线产生大约22度的偏折角。
- 这意味着，对于太阳周围的每一个冰晶，它都会将一部分阳光向太阳左右两侧22度角的方向偏折出去。
幻日的诞生
- 当无数个这样的冰晶同时存在，并且大部分都保持水平取向时，它们就会将大量阳光集中折射到太阳左右两侧大约22度角的位置上。
- 我们站在地面上，看向太阳两侧大约22度角的方向，就能看到这些被冰晶折射过来的、异常明亮的光点——这就是幻日！它们就像是太阳的“孪生兄弟”。
二、 为什么幻日如此绚丽多彩？
色散：阳光的分解
- 阳光是由不同颜色（波长）的光组成的。当光线在冰晶内部发生折射时，不同颜色的光折射率略有不同。
- 紫光折射得最厉害（偏折角度最大），红光折射得最小（偏折角度最小）。
颜色的排列
- 在幻日靠近太阳的一侧（内侧），主要是红光被折射到你的眼睛。
- 在幻日远离太阳的一侧（外侧），主要是紫光被折射到你的眼睛。
- 因此，幻日会呈现出内红外紫（靠近太阳的部分偏红，远离太阳的部分偏紫）的美丽色彩。这种色彩在幻日亮度较高、大气条件特别理想时尤为明显。
三、 形成幻日所需的关键大气条件
合适的云层：
- 卷云或卷层云： 这些是位于高空（通常5-13公里）的、由冰晶组成的薄云。它们像一层薄纱覆盖天空，是产生幻日等大气晕象的理想“画布”。云层不能太厚，否则会遮挡阳光；也不能完全没有冰晶。
特定形态的冰晶：
- 六边形板状冰晶： 这是幻日形成的绝对必要条件。其他形状的冰晶（如柱状、针状）会产生不同的光学现象（如22度日晕、光柱等）。
- 冰晶质量： 冰晶需要相对规则、透明、表面光滑，才能产生清晰的光学效果。
冰晶的取向：
- 水平取向： 冰晶必须大部分保持水平状态（像小盘子一样平躺下落）。这种取向保证了折射光集中在太阳左右两侧的水平位置，形成左右对称的幻日。如果冰晶取向杂乱，光线会向各个方向散射，形成的是完整的22度日晕环，而不是分离的明亮光点。
太阳高度角：
- 太阳在地平线上的高度对幻日的可见性和位置有很大影响：
- 太阳较低时（如日出后不久或日落前不久）： 幻日位于太阳两侧水平线上，距离太阳较远（22度），看起来更分离、更明显。色彩也可能更鲜艳。
- 太阳较高时（如正午）： 幻日的位置会升高，逐渐向22度日晕环靠拢，甚至融入其中，变得不那么突出和分离。当太阳高度角超过约60度时，幻日通常就看不到了，因为折射光线的路径不再指向地面观察者。
良好的能见度：
- 天空需要相对清澈，低空没有浓密的云层或雾霾遮挡视线，才能清晰地看到高空的幻日景象。
四、 幻日与22度日晕的关系
- 幻日通常出现在22度日晕环上，位于太阳左右两侧22度角的位置。
- 22度日晕环也是由六边形冰晶折射阳光形成的，但形成日晕的冰晶取向是随机的（各种方向都有）。随机取向的冰晶将光线折射成一个完整的、围绕太阳的22度光环。
- 幻日则是在特定条件下（水平取向的板状冰晶），在22度日晕环的特定位置（左右两侧）产生的亮度增强区域。可以理解为，幻日是22度日晕环上最亮的两个点。
- 因此，你经常能看到幻日与22度日晕同时出现，幻日就“镶嵌”在日晕环的左右两侧。
五、 常见误区与澄清
不是三个太阳： 中间的才是真正的太阳，两侧的只是阳光被冰晶折射后形成的虚像（光点）。
不是超自然或灾难征兆： 完全符合物理学（光学）定律，是特定大气条件下的自然产物。虽然古代可能被赋予特殊含义，但现代科学已完全解释。
与地震无关： 没有科学证据表明幻日的出现与地震活动有任何联系。
并非罕见到不可思议： 虽然需要特定条件，但在中高纬度地区（冰晶云更常见），只要留心观察卷云/卷层云覆盖的天空（尤其是太阳较低时），看到幻日的机会并不算极其稀少。很多人可能见过但没注意到或误认为是普通光斑。
如何观测幻日？
关注合适的云： 留意高空是否有薄纱般的卷云或卷层云覆盖。
选择合适的时间： 日出后2-3小时或日落前2-3小时，太阳高度角较低时，观测成功率最高。
保护眼睛： 绝对不要直视太阳！ 观察太阳附近的光晕现象时，可以用手、帽子或建筑物遮挡住太阳本体，只观察其周围22度左右的区域。佩戴太阳镜也有助于减轻强光影响。
寻找对称点： 在太阳左右两侧大约两三个拳头远（伸直手臂，一拳约10度）的水平位置，寻找异常明亮、可能带有色彩的光斑。
总结
幻日是大自然馈赠的光学魔术。它由高空卷云/卷层云中大量水平取向的六边形板状冰晶，将阳光折射22度角并发生色散而形成。关键在于特定形态的冰晶和它们水平的排列方式。理解其背后的科学原理，不仅不会削弱它的美丽，反而让我们更惊叹于自然规律的精确与神奇。下次看到薄纱般的卷云和不太刺眼的太阳时，不妨多留意一下它的两侧，也许就能邂逅这对绚丽的“日之幻影”了！
