22°幻日 | 髭の虹図鑑

　幻日

別名

英名

氷晶

配向

レア度

22°幻日、22°プレートアーク
parhelia,sundog,mock sun
22° plate arc
六角板状氷晶
プレート配向
★★☆☆☆☆☆☆
30～80回/年

光路の一例

幻日　立体図

光路の一例

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概説

●22°幻日とは

　見た目は太陽と同じ高さで、視角約22°離れた左右に現れる虹色（大抵は内側が赤、外側が白）であり、時に外側に伸びる白色の尾を伴うことがある。その出現頻度の高さと美しい名前から比較的有名な大気光学現象でもある。

　頻繁に観測でき、多くの統計では年に30～80回程度は出現するとされ、季節に関わらず安定して現れる傾向がある。［1］

　22°幻日を作るときの氷晶の姿勢では環天頂アーク、環水平アークも現れることがあるので、より外側（光源から視角46°付近の領域）にも注目すべきである。また、幻日環、120°幻日、Liljequist幻日といったよりレアな現象も出現する可能性が高い。飛行機などの地平線下を観測できる環境であれば、映日、映幻日環、120°映幻日、Liljequist映幻日といった現象も見つけられるかもしれない。

　幻日は英語で「sun dog：太陽の犬」と表現されることがある。太陽の両隣に付き従うように出現する幻日の姿を、北欧神話の「太陽に向かう2匹の狼」となぞらえ名付けられた、というのが語源の有名な説である。もしくは、単純に「dogの動詞：付きまとう」という意味で名付けられたという説もあり、実のところ語源の詳細は謎のままらしい。

●原理

　六角板状氷晶がc軸を垂直に回転しているとき、氷晶の側面と一つ飛ばした側面とで形成される60°プリズムに光が通ることで生まれる。

　氷で出来た60°プリズムを光が通過すると約50～22°曲がるが、特に約22°曲がる光が多い（「最小偏角が22°」という）。氷晶がランダムに存在・回転している22°ハロのときとは異なり、幻日の時の氷晶は多くがc軸を垂直にしていることから、60°プリズムは主に水平方向に光を屈折させることになる。よって太陽と同じ高さの22°離れたところに光の集積が生まれる。また色の波長によって屈折率がわずかに異なり（＝最小偏角も異なり）、可視光の内で赤色の光の最小偏角が最小の21.7°であることから、幻日は内側が赤色に見えるのである。ただしプリズムが分光させる方向と氷晶の回転方向が一致するため、分光した光は混じりあってしまい彩度は低い白っぽい見た目となることが多い。

　光源高度が高いと光路が変化する。氷晶の側面と一つ飛ばした側面を通過するのは変わらないが、その間に下底面・上底面を偶数回反射する。光の入射仰角が大きいことと、反射が加わることにより光路長が長くなることで、正味のプリズム角が60°以上となり最小偏角が大きくなる。よって太陽高度から高いほど太陽から離れ、かつ分光が強まる。