“我的竟中人是一位盖世英雄。有一天，他会身披金甲圣衣、脚踏七色云彩来娶我。”电影《大话西游》里的这句经典台词承载着紫霞仙子美好的期待，也令无数观众动容。那天空中罕见又极致美丽的七彩祥云有着如梦似幻的光彩，更有着人们对“天降祥瑞”的美好幢幄。位于山西的五台山有“华北屋脊”之称，更是我国佛教四大名山之首，当七彩祥云与五台山撞了个满怀时，会发生怎样的奇妙碰撞？

今天，就让我们走进五台山，揭开七彩祥云背后的奥秘。

彩云这样形成

天空中出现的七彩祥云也被称为“庆云”。古时，交通信息闭塞，人们罕闻寡见，绚烂夺目的七色云彩的出现必定引起轰动。古代皇帝也多利用这种现象自我神化，以表示自己是“奉天承运的真龙天子”。

今年清明节期间，五台山上空惊现七彩祥云，引得人们纷纷驻足叹赏。无独有偶，2017年梦参长老在五台山圆寂时天空上更是有彩云变幻。平常时间，人们在五台山上也时常能见到美丽的七彩祥云。

从专业角度分析，彩云是太阳光照射到云中的微小冰晶产生衍射作用，发生色散形成的，是一种日华现象。这里提到的衍射是怎么回事，色散又是什么呢？

衍射是波在传播途中遇到障碍物或通过狭缝时，发生弯曲和扩散，使光能绕过障碍物或狭缝继续传播的现象，也称绕射。水波、声波、光波等都存在这种现象。著名的单缝衍射、圆孔衍射、泊松亮斑实验都证明了衍射现象的存在。色散是指把复色光分解为单色光而形成光谱的现象。

为什么光的衍射作用会产生色散呢？这是因为，组成太阳光的多种单色光的波长不同，使得它们的衍射角度存在偏差，遇到障碍物并发生衍射后这些单色光就会彼此分离，呈现出彩色条纹。值得注意的是，障碍物的尺寸越接近可见光的波长，光的衍射作用越显著，呈现的彩色条纹越明亮。

众所周知，太阳光中可见光的波长为400～760纳米。那么，云中微小冰晶的尺寸达到多少，人们才能看到七彩祥云呢？答案是：微小冰晶的尺寸越接近400～760纳米，人们越有可能看到七彩祥云。

透过实验看衍射

这些数字听起来过于抽象，接下来，我们通过小实验看看光的衍射作用是如何形成彩色条纹的。

在光线较暗的环境中，打开手电筒，将一根羽毛放在眼前，并透过羽毛间的细微缝隙观察手电筒发出的光束，可以看到七彩的光芒。这就是光的衍射的结果。当我们晃动手中的光盘时，也能看到明显的彩色光芒，它也是衍射的结果。究其原因，是由于羽毛表面有着无数细小的纤维结构，光盘表面有着用于储存数据的微米级的凹凸结构，它们如同云中的微小冰晶一般，扮演着障碍物的角色，使得照射在上面的光线发生衍射作用，最终才有了那些奇妙的彩色画面。

通过衍射光栅这一光学元件，我们可以更好地观察衍射现象。衍射光栅是一种能将复合光色散为按波长排列的单色光的光学元件，由一组精密刻制的等距等宽平行排列的狭缝构成。下图是3个不同的衍射光栅，分别为每毫米50线、100线、300线。图1中，50线的光栅线间距为0.02毫米；图2中，100线的光栅线间距为0.01毫米；图3中，300线的光栅线间距为0.003毫米。透过它们去看灯光，可以看到整齐有序排列的彩色条纹，而且透过不同间距的光栅看到的彩色条纹大小和形状也不同。三张图相比，透过图3线间距为0.003毫米的光栅（也就是3000纳米）看到的彩色最明显，这表明，光栅的线间距越接近光的波长，衍射作用越显著，呈现的色彩越清晰明亮。所以，云中微小冰晶的尺寸影响着彩云的形成和外观。

不过，就算微小冰晶的尺寸满足了产生彩云的条件，人们也不容易见到这种奇妙的天象。因为能看到美丽的彩云还需要满足其他三个条件：其一，云中微小冰晶的分布均匀有致，才能更好展现出明显的色彩；其二，云层要薄，以便太阳光的衍射光线更好地通过，因而，彩云在卷层云和高层云中更为常见。其三，即便天空中产生了彩云，还需要天空晴朗、大气透明度高、空气质量优良，才有利于人们看到彩云。

五台山为何多彩云

既然彩云的形成需要严格的条件，五台山是否具备得天独厚的条件，能够让我们看到彩云呢？

答案是肯定的。首先，地形对薄云的产生有利。五台山由五座山峰环抱而成，地形复杂、气候多变，其中心区域有着独特的小气候，即降雨量虽小，但降雨频次较高，这种特殊的气候条件使得当地的天空中容易形成薄云。其次，五台山较为寒冷的气候有利于冰晶形成。五台山又被称为“清凉山”，虽与北京的纬度大致相同，但气候特征和地处我国东北部的大兴安岭差不多。自有气象记录以来，当地全年平均气温为-10～-5℃，夏季平均温度13.7℃，冬季平均温度-10.7℃，这里寒冷的气候有利于薄云中存在更多的小冰晶。最后，五台山海拔较高，空气稀薄，能见度极佳，人们更容易看到七彩祥云这一奇观。可就算具备上述优势，云中微小冰晶分布均匀有致的情况仍然非常少见，所以并不是到了五台山就一定能够看到七彩祥云。

彩云不是彩虹

见过彩云的人往往还有这样的疑惑：彩云的颜色看上去怎么和彩虹那么像呢？彩云和彩虹有什么不同？

首先，成因不同。彩虹是太阳光照射到小水滴上，光线发生折射及反射现象形成的；彩云是太阳光照射到云中的微小冰晶上，光线发生衍射现象形成的。其次，形状不同。彩虹通常为弧形，彩云的形状则是云本身的形状，并不规则。再次，颜色也不尽相同。彩虹的颜色从上到下依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，七种颜色规律分布；彩云会因为微小冰晶的不同排列方式而展现出不规律的颜色排列。再其次，观察方向不同。我们往往背对太阳看到彩虹，面朝太阳看到彩云。最后，出现概率不同。人们看到彩虹的概率更高。雨过天晴或者晴天时在瀑布前和在洒水车后都可能见到彩虹，彩云却要在高空产生微小冰晶时才会出现。

其实，彩云并非只钟情于五台山，它曾在许多地方留下过美丽的身影，只是它少见又美丽。不妨让我们从平凡的日常生活出发，从不经意抬头仰望天空中的云彩开始，去热爱科学，探索那些隐藏在自然现象背后的奥秘。

（崔碧瑶、赵俊杰、蔡兆鑫工作单位： 山西省气象灾害防御技术中心; 高欣工作单位： 山西省气象服务中心）

[责任编辑]赵菲