大气衍射

提示：此条目页的主题不是大气折射。

日出动画（15 秒/帧），带有由水滴引起的衍射环，仅在太阳接近地平线时可见

大气衍射表现在以下主要方面：

• 光学大气衍射
• 无线电波衍射是指从地球电离层散射出的无线频率或较低频率，从而实现更长距离的无线广播。
• 声波衍射是指声音波弯曲，当声音穿越几何物体的边缘时发生。这会产生一种即使声源被固体物体挡住仍能听到声音的效果。声波会明显弯曲绕过固体物体。

然而，如果物体的直径大于声波的声学，在物体后方将产生一个“声音阴影”，在该区域声音是听不到的。（注：根据材料的不同，一些声音可能会穿过物体传播）。

光学大气衍射

参见：大气光学

太阳的衍射环

当光通过由几乎均匀大小的水或气溶胶微粒或冰晶组成的薄云层时，光将会因粒子的边缘而发生衍射或弯曲。光的这种弯曲程度取决于光的波长（颜色）和粒子的大小。其结果是一系列的环，似乎从太阳、月球、行星或其他天体中散发出来。这个图案中最明显的部分是中心的几乎白色圆盘。这类似于大气艾里斑，但实际上并不是艾里斑。它不同于彩虹和晕，主要是由折射引起的。

月亮的衍射环

左边的照片显示了由气溶胶形成的帘幕引起的太阳升起时的衍射环。当太阳升得足够高时，这种效应会戏剧性地消失，直到在地球表面上不再能看到该图案。这种现象有时被称为日冕效应，不要与太阳冕混淆。

右边是一个曝光时间为1/10秒的满月。月亮透过薄薄的蒸汽云可见，这些云发光，形成一个明亮的圆盘，周围是一个红色的发光环。更长时间的曝光将显示出更多的淡色，在外部红色环之外。

另一种形式的大气衍射或光的弯曲发生在光穿过对流层中间层的细微悬浮粒子层时。这种效应不同于水基大气衍射，因为灰尘材料是不透明度的，而水允许光通过。这将光染上灰尘颗粒的颜色。这种着色可能从红色变化到黄色，具体取决于地理位置。另一个主要的区别是，灰尘基础的衍射作为一个放大镜，而不是创建一个明显的晕。这是因为不透明物质不具有水的透镜性质。这种效果使物体在被灰尘扭曲图像的同时变得更加模糊。这种效果主要取决于大气中灰尘的数量和类型。

电离层中的无线电波传播

参见：电离层无线传播

电离层是位于地球大气层之上的部分电离气体层；这些气体是由太阳发出的宇宙射线所电离的。当无线电波进入这个区域时，它们会以与上述可见光现象类似的方式进行衍射。 在这种情况下，部分电磁能量会以一个很大的弧度弯曲，使得它能够在非常远的地方（离广播源数百公里的地方）返回到地球表面。更显著的是，其中一些无线电波能够反射在地球表面并第二次到达电离层，距离甚至比第一次到达的地方还要远。因此，一个功率较高的发射器可以通过使用多次电离层“跳跃”有效地广播超过1000公里。在有利的大气条件下，良好的“跳跃”发生，即使是低功率的发射器也可以听到世界的一半。这通常发生在“新手”无线电爱好者“哈姆”身上，他们根据法律被限制在不超过65瓦的发射器。康提基探险队使用了一个6瓦的发射器与太平洋中部通信。有关更多详细信息，请参见维基百科中“康提基探险队”条目的“通信”部分。

这种无线电波传播的异常变体已经被研究，理论上，如果地球上的一个来源创造了一个高功率的球形声学波，那么电离层反射可能会大大夸张。

在地球表面附近的声学衍射

在声音波在地球表面附近传播的情况下，当这些波穿越几何边缘（如墙壁或建筑物）时，波将会被衍射或弯曲。这种现象导致了一个非常重要的实际效果：我们可以“绕过角落”听到声音。由于涉及的频率，相当多量的声能量（大约百分之十）实际上穿越这个本来是声音“阴影区”的区域。可见光也表现出类似的效果，但由于其波长要短得多，只有微小的光能量能够穿过角落。

一个有用的声学分支处理隔音屏障的设计，定量地研究这种声学衍射现象，以计算声墙或堤坝的最佳高度和位置，这些声墙或堤坝邻近高速公路。

这种现象也是计算飞机噪音的声级的固有部分，以便可以准确地了解地形特征。通过这种方式，可以产生声级等高线图，或者等高线地图，它们忠实地描述了变化地形上的结果。

参见

• 大气折射
• 隔音屏障

外部链接

• 解释和图片库 - 大气光学，Les Cowley