色彩缤纷的虹霓
夏季雨后，在对着太阳那边的天空，常会出现彩色圆弧，伴有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。这种圆弧常出现2个，其中红色在外、紫色在内颜色鲜艳的叫“虹”，另一个紫色在外、红色在内颜色较淡的叫“霓”，人们称这种美丽的自然现象为虹霓。
那么，虹霓是怎么形成的呢？
色彩缤纷的虹霓
夏日傍晚雨后的天空中常常悬浮有大量的微小水珠，在傍晚差不多水平射向东方的太阳光射到这些微小的水珠内经过一次反射后，再从水珠内折射出来并斜向下方射到人们的眼睛里；人眼按直线追溯射入眼中的光线射来的方向看到偏折较小的红光出现在“虹”的最外侧，而折射率最大的紫光出现在“虹”的内侧；而且太阳光经过水滴后主要发生一次反射，故人们将“虹”又称为主虹。
当一束太阳光射入一小水滴发生折射（色散）而在水滴内发生2次反射时，其在水珠中的传播，折射率小的红光的出射光线方向与入射方向形成一个向上的夹角，折射率大的紫光的出射方向与入射方向形成一个向下的夹角，人眼根据视觉的直线特性而将观察到射出水滴后的光线在空中形成外侧成紫色而内侧成红色的彩色分布。由于太阳光经过水滴后发生2次反射的情况较发生1次反射的光能量损失很多，因而“霓”的亮度比“虹”的亮度暗得多，故又将其称作副虹。副虹位于主虹之上，副虹下面才是主虹。
太阳光在水珠内经过3次、4次反射也可以形成彩带而被称为第三虹、第四虹等，但它们的色彩更暗淡，故一般很难看得到。
彩虹其实并非出现在半空中的特定位置。它是观察者看见的一种光学现象，彩虹看起来的所在位置，会随着观察者而改变。当观察者看到彩虹时，它的位置必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱以内的中央，其实是被水滴反射，放大了的太阳影像，所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，刚好是观察者头部影子的方向，虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°~42°的位置。因此，当太阳在空中高于42°时，彩虹的位置将在地平线以下而不可见。这也是为什么彩虹很少在中午出现的原因。
我国早在殷代甲骨文里就有了虹的记载，当时把虹字形象地写成“＝”。到了唐代，对虹有了比较科学的解释。唐初孔颖达（574—648）在《礼记注疏·月令》中写道：“若云薄漏日，日照雨漏则虹生。”这里已粗略地揭示了虹的成因。在欧洲，英国科学家罗吉尔·培根（1214—1292）最早指出虹霓是由太阳光照射空中的雨滴，发生反射和折射现象而形成的。笛卡尔在1637年发现水滴的大小不会影响光线的折射。他以玻璃球注入水来进行实验，得出水对光的折射指数，用数学证明彩虹的主虹是水点内的反射造成的，而副虹则是2次反射造成的。他准确计算出彩虹的角度，但未能解释彩虹的七彩颜色。后来，牛顿以玻璃菱镜把太阳光散射成彩色之后，关于彩虹形成的光学原理全部被发现。
预测天气的霞
日出前后和日落前后，天空的很大部分，特别是太阳附近的天空染上了颜色。当这部分天空有云朵时，云朵也染上了颜色，从地平线向上空，彩色的排序为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，有时个别彩色可能不明显，但排序不变，这就是朝晚霞。日出前后的叫朝霞，日落前后的叫晚霞。
霞是怎样形成的呢？实际上它和天空产生蔚蓝色的道理是一样的，都是由于空气分子的散射作用而造成的。只不过当日出和日落前后时，阳光通过厚厚的大气层，被大量的空气分子散射的结果。据计算，太阳在地平线上时所透过的大气层厚度为白天太阳当头时所透过的大气层的35倍。由于阳光被大量空气分子所散射，紫色和蓝色的光减弱得最多，到达地平线上空时已所剩无几了，余下的只是波长较长的黄、橙、红色光了。这些光线经地平线上空的空气分子和尘埃、水汽等杂质散射以后，那里的天空看起来也就带上了绮丽的色彩。空中的尘埃、水汽等杂质愈多时，这种色彩愈显著。如果有云，云块也会染上橙红艳丽的颜色。
另外，存在于大气中的水汽和灰尘是影响霞的样子的基本因素。大气中所含的水汽越多，霞的色彩越红。空气湿度的增加通常发生于坏天气的气旋逼近之前，因此当出现红色或橙色的鲜明的霞时，就可能预示着天气将变坏，当然也可能预示着降水的发生。谚语说：“早霞不出门，晚霞行千里”，就是说早霞预兆雨天，晚霞预示晴天。
晕与华
（1）最初的天文学，晕是指盘状星系（类似银河系）周围包含球状星团和一些特殊恒星的一个球形区域。后来，晕扩展为以暗物质的引力影响占支配地位、将星系包容在内的更大的球形区域。
五彩的日晕当天空中有由冰晶组成的薄的卷云或卷层云时，在日、月周围会出现一些以日月为中心的彩色光环和圆弧，称为晕。常见的晕是视半径（是指观测者的眼睛到光弧圆心的连线与观测者的眼睛到光弧上任意一点的连线所形成的夹角度数）为22°和46°的圆环，色彩排列是内红外紫。
晕是由于日月光通过云中冰晶折射或反射后再到达人的眼睛而形成的，由于冰晶形状、分布，光线通过冰晶时的路径各不相同，晕的形状也就十分复杂，我们仅以22°晕为例来讨论其形成过程。云中冰晶以六角柱状和六角片状为主，在六角形一面上，每个内角为120°，此即相邻两侧面的夹角，相间两侧面的夹角为60°，六角形面与侧面间夹角为90°。光线通过冰晶时发生的折射与光线通过棱镜时的折射相同。
天空中有一层高云，阳光或月光透过云中的冰晶时发生折射和反射，便会在太阳或月亮周围产生彩色光环，光环彩色的排序是内红外紫，称这七色彩环为日晕或月晕，统称为晕。其中对观测者所张的角半径为22°的晕最为常见，称22°晕，偶尔也可看到角半径为46°的晕和其他形式的与晕相近的光弧。由于有卷层云存在才出现晕，而卷层云常处在离锋面雨区数百千米的地方，随着锋面的推进，雨区不久可能移来，因此晕就往往成为阴雨天气的先兆。
当天空悬浮着的六角柱状冰晶呈直立形状慢慢下降时，太阳光经过顶角为90°棱镜折射，最小偏向角在46°附近，从而形成46°晕环，其色彩排列与22°晕相同，只是由于光线较弱，有时呈现暗淡的白色晕环。实际上，大气中冰晶取向是随机分布的，当日月光倾斜穿过云层时，总会在某些冰晶中发生上述折射现象，当天空中冰晶数量很多时就可以出现以日月为中心的晕环，但由于冰晶在整个天空分不均匀，冰晶的某些取向很不稳定，造成晕环有时不完整，只能看到一些弧形光带。
日月光有时经过冰晶反射后进入人眼，也会形成白色的晕。由于冰晶取向多样，折射反射过程复杂，就形成了多种多样晕的现象。
晕出现在卷云和卷层云中，往往与锋面云系相联系，在冷暖锋前部，由于暖湿空气沿锋面抬升，在高空形成卷层云，随着锋面推移，在锋面过境前后就会出现降水和大风，因此有“日晕三更雨，月晕午时风”的谚语。
当代气象科学实践表明，在天气由晴转阴雨时，人们先看到卷层云，而后天空出现会产生降雨的中低云。出现了卷层云，就得看其后的中低云是否发展，若发展，其结果就是要降雨。这就是判断日月晕后是否有风雨的主要征兆。无论是接连数天的晕还是昙花一现的晕，都应看晕后中低云的发展速度。中低云发展移入快，降水来得快；发展移入慢，降水也就姗姗来迟；不移入，则不会有降水。
（2）华也是一种天气现象，天空有薄云时，透过云层在太阳或月亮周围看到的彩色光环。其色序为内紫外红，最多可重复出现3次。最靠近华发光体的光环叫华盖，华的内侧呈白色或青白色，中间是黄色，外缘呈红褐色。其角半径通常小于5°，一般只包含华盖部分，然而发展完善的华，其角半径可达10°。
华是由于日光或月光在云中水滴或冰晶间发生衍射而生成的。云滴直径越小，光环越大。云滴的大小越均匀，光环的色彩越鲜明。因此只要测定华的彩环张角，就能大致估计云滴的平均大小。火山爆发后，空中悬浮大量和光波波长大小相近的火山尘，当它们飘浮在太阳或月亮光盘之下时，因衍射作用也能生成类似于华的彩色光环，角半径约22°，称为毕旭甫光环。华也是一种地方性的天气预兆，如果从晕变到华，而且华张角又在减小，则表示云中水滴增大，云层变厚，因而有降水的可能。知识点折射光从一种透明介质（如空气）斜射入另一种透明介质（如水）时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射。
