幻日：大気光学現象の概要と原理

幻日（げんじつ、英語: sun dog, parhelion）とは、太陽と同じ高度の太陽から離れた位置に、光の塊が見える大気光学現象のことである。空に浮かぶ雲の中に存在する氷の結晶が太陽光を屈折させることで発生する。

同様の現象が月に対して起こる場合は幻月（げんげつ、英語: moon dog, paraselene）と呼ばれる。

発生原理

幻日は、上空の雲に含まれる六角板状の氷晶によって引き起こされる。風が弱く、これらの氷晶が地面に対してほぼ水平に浮かんでいる際、太陽光が氷晶の側面から入射し、別の側面から出ることで屈折する。このとき、氷晶の2つの面が60度の角を成しているため、プリズムのような役割を果たし、太陽から約22度離れた位置に光が集まって見える。

太陽高度が高い場合、光が氷晶を通過する経路が斜めになるため、太陽と幻日の間の角度は22度よりも大きくなる。太陽高度が61度を超えると、氷晶の側面から光が射出される際に全反射が起こるため、幻日は観測されなくなる。また、氷晶の屈折率は波長によって異なるため、幻日は虹のように色に分かれて見え、太陽に近い側が赤色、遠い側が紫色となる。

関連する現象

• 映幻日：高い山や航空機から観測される現象で、映日の光が氷晶で反射・屈折することで生じる。
• 120度幻日：太陽から約90度から120度離れた位置に現れる極めて稀な現象。
• 内暈：幻日と同時に現れることが多く、太陽を中心に22度の半径で光の輪が見える現象。