在清晨探頭的惡魔

在清晨探頭的惡魔
我們想讓你知道的是

天空上出現一雙紅色的「惡魔之角」和一對金黃色的「惡魔獠牙」,究竟是什麼回事?

唸給你聽
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文:臨狼(在藝術中尋找天文蹤跡)

2019年12月26日,攝影師Elias Chasiotis在位於阿拉伯半島邊上的半島國家——卡塔爾(Qatar)拍攝日出照片時,捕捉到一雙紅色的「惡魔之角」以及一對金黃色的「惡魔獠牙」。

這組特別的日出相片不止吸引了許多網民討論,其中一張相片更成功吸引到NASA的注意,被其選為2019年12月28日的Astronomy Picture of the Day,並於網頁上介紹其背後原理。但相信大家在看完NASA不足200字的介紹後,一定還是一頭霧水。接下來的部分將會更詳細地分析這個現象。

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Photo Credit: Elias Chasiotis' Facebook

我們先由較簡單的原理開始。這照片的空中像是出現了一對獠牙準備攻擊飛機,其實就是我們常聽到的日蝕現象。

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Photo Credit: Sagredo, Wikimedia Commons, Public Domain

日蝕(solar eclipse)是當月球運行至太陽與地球之間時發生的天文現象。日蝕時,因為月球遮擋了太陽光前往地球的路徑,故此在地球上某些地區上觀察到的太陽就會局部或全部消失。

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Photo Credit: NOAA, Wikimedia Commons, Public Domain

可觀察到的日蝕類型有三,分別為日偏食(partial solar eclipse)、日全食(total solar eclipse)和日環食(annular solar eclipse)。

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Photo Credit: Elias Chasiotis' Facebook(圖片由作者修改)
紅色代表太陽,黑色代表月亮,藍色代表雲層。

而Elias Chasiotis的這張照片正是最典型的日偏食加上陽光被雲層遮蓋而成的視覺效果。飛機的位置更是恰好位於「獠牙」的下方,仿如即將要被吞噬般。

接着我們討論這張連NASA亦有分享的特別照片。

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Photo Credit: Elias Chasiotis' Facebook(圖片由作者修改)
紅色代表太陽,黑色代表月亮。

這雙「惡魔的角」的上部分,同樣亦能容易分辨出是日蝕的現象。但下半部分則複雜得多,當中要從海市蜃樓(mirage)現象說起。「Mirage」源自拉丁文的「mirare」,意思是「奇異之事」,是一種因光線在空氣中被折射,而出現虛像的光學現象。

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Photo Credit: Ludovì 91, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

當光線由暖空氣進入地面較冷的空氣,光線會被彎曲至較為垂直地面的路徑。以致我們在觀測到物體時,會認為物體浮在空中。我們稱這種情況為上蜃景(superior mirage)。

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Photo Credit: Quinn Dombrowski, flickr, CC BY-SA 2.0

而日常生活中較常看到的海市蜃樓,則是在炎熱的車道上神奇出現的「水漬」以及車的「倒影」。

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Photo Credit: Ludovì 91, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

情況與上蜃景相反,當光線由冷空氣進入地面較暖的空氣,光線會被扭曲逆向。以致我們在觀測到物體時,會看到它以倒立的型態出現在地面之下。我們稱這種情況為下蜃景(inferior mirage)。於天氣寒冷時,由於海水會比空氣溫暖,這時最貼近海面的空氣就會因為海水的關係而升溫,進而形成太陽的下蜃景。

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Photo Credit: halfrain, flickr, CC BY-SA 2.0

下蜃景更會與原本的影像發生重疊,形成如希臘字母「Ω」(omega/奧米加)般的形狀,故這種奇特的景象被稱為「奧米加太陽」(Omega Sun)。而這個特定的奧米加太陽形態則被稱為「依特拉斯坎花瓶」(Etruscan Vase)。

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Photo Credit: Elias Chasiotis' Facebook(圖片由作者修改)
紅色代表太陽,橙色代表下蜃景,黑色代表月亮,藍色代表月亮的下蜃景,綠色示意空氣層交界。

故此,不難發現「惡魔之角」其實是由兩個罕見的天文現象——「日偏食」與「依特拉斯坎花瓶」同時出現而形成的光學錯覺。機率之低,難怪連NASA亦都要將它選為Picture of the Day!

雖然這些天文現象看起來像是惡魔的部位,但在日本,看到奧米加太陽卻是幸運的象徵。因為奧米加太陽被日本人命名為「だるま朝日」,因「だるま」(達磨)亦恰是一種模仿佛教禪宗開祖達磨坐禪姿的不倒翁,向來是寓意吉祥的擺飾。故此,目睹奧米加太陽亦同樣視為能帶來好運和勝利。

希望文章中的太陽亦可以為香港人帶來好運,願榮光歸香港。

本文獲作者授權轉載,標題與內文稍作修改,原文請看《德尼思化》Medium

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責任編輯:Alex
核稿編輯:Kayue