如果你從飛機舷窗向外看，看到飛機在雲層頂部的陰影，你可能會幸運地看到“光環”：一種類似靶心的圖案，像是圍繞陰影的小型圓形粉彩色彩虹。歐洲航天局的金星快車號探測器現在拍攝到了另一顆行星上同種現象的首張照片。這張照片於2011年7月24日拍攝，並於本週釋出。《自然》雜誌探討了光環是如何形成的，它們與彩虹有何不同，以及這一發現意味著什麼。
是什麼導致了光環？
與彩虹一樣，光環本質上是太陽高度扭曲的影像，反射自水滴或大氣中的其他氣溶膠。然而，它的形成方式在重要細節上與產生更寬彩虹弧線的稜鏡效應不同，而且其物理原理出乎意料地微妙。直到 20 世紀 80 年代，巴西里約熱內盧聯邦大學的物理學家莫伊塞斯·努森茲維格 (Moysés Nussenzveig) 表明，主要原因是稱為波隧穿的過程。當液滴反射的陽光實際上並未進入液滴（如彩虹的情況）而僅僅是從其附近經過時，就會發生這種情況。儘管如此，它們還是會在液滴內部激起電磁波。這些波在液滴內部震盪，最終隧穿出來，將光線沿其來源方向反射回去。波在液滴內部共振的方式取決於波長，從而將白光分解為光譜顏色。
何時能看到光環？
要看到光環，你必須背對太陽站立，這樣反射的光線就會沿著你的視線返回。除了飛機舷窗外，一個好的觀察地點是高於雲層或霧氣的山峰（見圖）。靶心圖案將圍繞你的頭部投下的陰影——讓你看起來像基督教肖像畫中的聖人。事實上，這種現象的崇拜者推測，你在聖人和神秘主義者頭部周圍看到的所有光環實際上都是大氣光環的描繪。塞繆爾·泰勒·柯勒律治在詩歌《對理想物體的忠誠》中描述了這種光環。由於需要精確的視覺對齊，每個人都會看到圍繞自己頭部的光環，但不會看到圍繞其他任何人頭部的光環。
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科學家們現在觀察到了什麼？
自 2006 年以來一直在地球姊妹行星軌道上執行的金星快車號，在 2011 年 4 月和 7 月觀察到了光環。當軌道飛行器背對太陽時，它直視金星雲層，看到了特徵性的靶心圖案，直徑約 1200 公里。德國哥廷根馬克斯·普朗克太陽系研究所的沃伊切赫·馬爾凱維奇 (Wojciech Markiewicz) 及其同事在即將發表的Icarus雜誌論文中報告了這一發現。儘管 1970 年代末和 80 年代的先鋒金星計劃觀察到了雲霧虹，這是另一種現象，但這是首次觀測到完整的外星光環。
這一發現有什麼更廣泛的用途，還是僅僅是一個美麗的景象？
光環是金星雲層狀況的靈敏標記，這些雲層由硫酸組成，完全包裹著這顆行星，長期以來一直對行星科學傢俱有特殊的吸引力。雲層導致了使這顆行星如此地獄般的失控溫室效應。雲層中的某些物質佔金星吸收太陽能的一半，並使這顆行星呈現黃色。然而，研究人員不知道這種物質是什麼。
光環能夠形成的這一事實本身就表明雲滴是球形的且大小均勻。同心環的位置表明液滴直徑為 1.2 微米，並且根據馬爾凱維奇的團隊的說法，不同環的相對亮度表明液滴流體的折射率超過硫酸的折射率。左側的模擬影像顯示，金星雲層頂部較小的顆粒尺寸（與地球上典型的 10 至 40 微米相比）如何導致彩色條紋比在地球上顯得更分散。馬爾凱維奇及其合著者認為，液滴要麼具有氯化鐵核心，要麼具有元素硫外塗層。早在 20 世紀 80 年代初期，這兩種物質都被認為是神秘吸收體的候選物質，並且兩者都對這顆行星的更廣泛故事很有趣。硫與火山活動和溫室效應有關；氯化鐵提出了鐵化合物如何被發射到 70 公里高空的問題。