核心要素：冰晶、阳光角度与云层
冰晶形态是关键：
- 环地平弧的形成依赖于卷云或卷层云中大量扁平、六边形板状冰晶的存在。
- 这些冰晶必须水平悬浮于空中（就像无数片飘落的小盘子）。
精确的阳光入射角：
- 阳光必须以特定的角度（大约58度）射入这些水平冰晶的垂直侧面。
- 光线在冰晶内部发生折射（类似穿过棱镜），然后从底面射出。
- 这种独特的“侧面进-底面出”的光路，使得红光偏折角度最小，紫光最大，从而在离开冰晶时分离出绚丽的彩虹色带。
合适的云层条件：
- 云层必须是高空的卷云或卷层云（通常在6000米以上），由冰晶组成。
- 云层需要足够薄且均匀，允许大量阳光穿透，同时又能提供足够多的冰晶来产生显著的光学效果。太厚会遮挡阳光，太薄则冰晶不足。
为何午后是“黄金时间”？温度、角度与云层的协同
太阳高度角达到要求：
- 核心原因： 环地平弧形成所需的太阳高度角（大于58度）是一个硬性门槛。这个角度只有在太阳升到足够高时才能达到。
- 午后高峰： 在大多数中纬度地区（环地平弧最常见区域），太阳在正午前后达到一天中的最高点。但“午后”才是更常见的观测窗口，原因如下：
- 持续时间： 太阳高度角大于58度的时间段通常集中在正午前后几小时。午后（例如下午1点到4点，具体时间取决于季节和纬度）正好落在这个关键窗口期内。太阳虽然过了最高点开始西落，但其高度角在相当长一段时间内仍能满足大于58度的要求。
- 西斜阳光的“优势”？ 严格来说，只要高度角够大，方向不是问题。但午后太阳西斜，对于面向南方的观察者（在北半球），环地平弧会出现在南方天空较低的位置，更容易被看到，不像正午时可能高得接近头顶不易察觉。
温度与冰晶形态：
- 午后升温的影响： 地面在午后达到一天中最高的温度。强烈的阳光加热地表，导致近地面空气受热上升。
- 促进卷云形成/维持： 上升的暖湿气流在高空遇冷凝结（或凝华），有助于形成或维持高空的卷云。午后是大气对流相对活跃的时间之一，为高空提供了形成冰晶所需的水汽来源。
- 利于板状冰晶水平取向：
- 卷云中冰晶的形态和取向受温度影响。特定温度范围（大约-10°C到-25°C）最有利于形成扁平板状冰晶。
- 午后对流活动带来的水汽输送和微妙的温度变化，可能更有利于在该高度层形成和维持大量符合要求的板状冰晶。
- 这些冰晶在相对稳定的高层大气中，更容易在空气阻力作用下保持水平漂浮的姿态，这是发生“侧面进-底面出”折射的关键前提。
云层条件的“成熟”：
- 早晨形成的卷云，经过上午的发展，在午后可能达到一个厚度和分布都比较理想的状态——既不太厚也不太薄，覆盖范围足够广。早晨的云可能还在发展或消散中，稳定性不如午后。
总结：午后三要素的完美交汇
- 太阳角度： 午后是太阳高度角大于58度（形成环地平弧的必需角度）的关键时段，持续时间长。
- 温度与冰晶： 午后地面升温驱动的对流，有助于为高空卷云提供水汽，并在特定温度层促进形成大量水平漂浮的板状冰晶（形成环地平弧的光学元件）。
- 云层状态： 经过上午的发展，午后的卷云/卷层云更可能达到产生显著光学效果所需的薄而均匀的状态。
因此，火彩虹（环地平弧）多在午后出现，并非偶然，而是因为午后这个时间段，太阳高度角最可能满足严格的入射角要求，同时地面升温带来的大气过程又最有利于在合适的高空形成和维持富含水平板状冰晶的卷云层。温度、云层与阳光角度在午后达到了一种微妙的平衡与协同，共同创造了这种壮观而罕见的大气光学奇观。
