幻日是大气的一种光学现象，在天空出现的半透明薄云里面，有飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，有时会整齐地垂直排列在空中。当太阳光射在这些六角形冰柱上时就发生了非常规律的折射现象。折射到周围射到人的眼睛里看起来会是多个太阳，这是阳光经过冰晶折射后所产生的光象，当高空密布冰晶时，常可在太阳的左右方见到一抹七彩的光影。
现象简介
在非常寒冷、出现卷云的高空，分布着大量微小的六角冰晶。当这许多的冰晶在朝阳或夕阳附近时，它们会像三棱镜一样，使太阳光发生折射，形成环绕太阳的“日晕”。冰晶在下沉时，会整齐地竖直排列起来，从而使太阳光沿水平方向朝左右折射约22°，从冰柱出来的三路光线射到人的眼睛中，中间那路太阳光线，是由中间位置的太阳直接射来的，是真正的太阳；旁边两条光线，是太阳光经过六角形晶柱折射而来的。这样，在人们的眼中，在中间真太阳的两边就出现了另外两个太阳，它们实际上是太阳的虚像。
现象原理
关于幻日，中国早有记载，《淮南子》上说：“尧时十日并出，草木皆枯，尧命后羿仰射十日其九。”幻日不是神话，也不是一种不祥之兆，而是一种自然界的光学现象。
原来，在地球上的天空被浓厚的大气包围，其中也有水蒸汽和小冰晶。它们在一定的条件下，可变成非常小的柱状或片状的雨滴或水汽，从高空徐徐下降，因受日（月）光的照射而产生折射，就形成了幻日，实际上只有中间的太阳才是真正的太阳。因日光是由七种色光组成；由于不同色光的折射率不同（红光的波长最长，折射率最小，紫光的波长最短，折射率最大，这种折射率随波长变化的现象叫色散），被柱状或汽状的雨滴或冰片折射后，偏转的角度也不同，这样形成的内红外紫的彩色光环，叫晕。
在冬天，当高空的水滴凝结成细小的六棱形冰柱时，如果太阳光从侧面进入冰柱，而且能满足最小偏向角的条件，在内、外晕之间，靠近太阳两旁，与当地太阳同一高度的地方就容易出现“幻日”。出现幻日的多少、暗明、大小随着高空小冰柱的分布情况而异。
天气条件
“幻日”现象一般会出现在早晨5时30分至6时之间或者上午9时左右，傍晚也会出现。但一般不会出现在正午，因为正午太阳直射，不满足折射的条件。而且中午的太阳光线太强烈，即便有这个现象，肉眼也不可能观测到。
出现“幻日”现象需要满足非常严苛的条件。首先要有卷层云，有云才会形成冰晶;其次云层要薄，透光率要好，这样才能把太阳光折射出来;还有很重要的一点，就是太阳与冰晶以及观察者之间的角度要正好，稍微偏一点就看不到。因此，“幻日”这种大气光学现象极为罕见。
“幻日”现象持续的时间一般不会太长，短则几分钟，长则几十分钟。因为空中的云移动较快，云一走，下一块云覆盖了出现“幻日”的地方，就看不到了。由于幻日是因为天空中规则的六角形冰晶体折射阳光造成的，需要稳定的大气层、适量的云、大量的水汽、冰晶形成角度等条件。
所以只有同时具备了风雪、薄云、和零下三十度以下气温的条件，才能出现这种阳光折射的大气层现象。