□ 聞新 魏炳弈

天體想象

□ 聞新 魏炳弈

為什么日落時(shí)候太陽是紅色或橙色？

日落時(shí)候太陽是紅的或橙色的

在回答這個(gè)問題之前，先來討論太陽在天空中的顏色。如果要問太陽是什么顏色的，人們一般都會(huì)回答白色、紅色或者金黃色，如果還是不能確定太陽到底是什么顏色。那么，在日常生活中有沒有辦法觀測太陽的真實(shí)顏色呢？

在白天人們不能直接觀察太陽，但是可以利用放大鏡將太陽的圖像投影到紙上，觀察投影圖像就會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽的顏色是白色。當(dāng)太陽進(jìn)入云層，陽光不再強(qiáng)烈時(shí)，人們可以直接觀察，它也還是白色的。

太陽光包含紅外線、可見光、紫外線，陽光的本色是白色的可見光，而白色是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色組合產(chǎn)生的白色視覺。由于空氣有散射作用，當(dāng)光線通過空氣時(shí)，會(huì)有一部分偏離原來的運(yùn)動(dòng)方向，且光的波長越短，散射作用越大。日落時(shí)，人們觀測的太陽離地平線僅有5°左右，陽光到達(dá)人們眼中需要穿過十個(gè)直射狀態(tài)下的大氣層，由于藍(lán)光波長短，紅光波長相對較長，所以藍(lán)光被大量散射，太陽只能呈現(xiàn)紅光，這就是為什么日落時(shí)太陽是紅色或橙色。

為什么通常日落比日出顏色更豐富？

日落時(shí)不同環(huán)境下陽光的顏色

日出和日落的光線都被懸浮在大氣層里的水蒸汽和顆粒散射，由于夜晚溫度比較低，空氣中的水蒸汽發(fā)生冷凝。在黎明時(shí)，空氣僅含有少量的水蒸汽和固體顆粒，對陽光的散射能力變?nèi)酰柟怙@得純粹，不如日落環(huán)境下陽光經(jīng)過散射變得色彩斑斕。

同樣的，在海邊由于白天陽光輻射使得海水溫度升高，空氣中水蒸汽增加，散射了藍(lán)光，加強(qiáng)了紅光；而在內(nèi)陸，大氣層的運(yùn)動(dòng)增加了空氣中的固體顆粒，所以日落景象會(huì)比海邊日落色彩更為豐富。

什么原因引起日落和日出時(shí)太陽發(fā)出的光速像探照燈？

日落和日出太陽發(fā)出的光速像探照燈

當(dāng)太陽接近地平線時(shí)，有時(shí)會(huì)放射出華麗的光束，也稱“朦朧射線”。這是因?yàn)楣饩€在大氣層中發(fā)生的散射，或在前進(jìn)的路徑上遇到了障礙物，如云、樹木或高山等，在云或樹木方向上形成陰影。

當(dāng)空氣中含有水滴或灰塵顆粒時(shí)，這些光線就特別美麗。太陽距離我們非常遙遠(yuǎn)，所以可以視為來自太陽的光線是相互平行的，但是在到達(dá)地面的過程中或多或少會(huì)產(chǎn)生偏差，如同延伸到天際的火車的軌道，看起來會(huì)在地平線附近相交。

什么是黃道光？

黃道光的位置（左圖）和黃道光已用紅色標(biāo)出顯示它的一點(diǎn)微弱的光亮的位置（右圖）

黃道也叫“日道”，是在一年當(dāng)中太陽在天球上的視路徑，它看起來就像是太陽在群星之間移動(dòng)的路徑。黃道光是天球的表面與黃道平面的交集，也是地球環(huán)繞太陽運(yùn)行的平均軌道平面。黃道光是一些不斷環(huán)繞太陽的塵埃微粒反射太陽的光在黃道面上形成的金字塔形的光錐，位置大致與黃道面對稱并朝太陽方向增強(qiáng)。

觀察黃道光需要一些前期準(zhǔn)備。首先，需要在一個(gè)星光不明朗的夜晚，因?yàn)辄S道光的光芒比銀河系微弱得多；然后，選擇月亮被云層遮住的時(shí)刻，這樣可以避免月光將會(huì)壓倒黃道光；黃道在高空上比較容易觀察，觀測地點(diǎn)最好選在高樓頂層或者是山頂之上。冬季和春季，黃道光出現(xiàn)在西方天空，而秋季，黃道光出現(xiàn)在東部天空。

什么是綠閃？

太陽的綠閃

按照凡爾納作品，綠閃是一種魔光，僅僅擁有真心并且獻(xiàn)出愛心的人才能看見。但有些人認(rèn)為綠閃是傳說，還有人認(rèn)為綠閃是真的，只是目前還不清楚它的產(chǎn)生原因，而具有冒險(xiǎn)精神的人，則以見到綠閃為傲。

事實(shí)上，太陽綠閃是真實(shí)存在的現(xiàn)象。當(dāng)日落時(shí)，太陽光從接近于平行地面的角度射來，由于通常海面溫度較低，因此大氣上疏下密，因而陽光呈一個(gè)向下彎曲的曲線進(jìn)行折射，由于短波長的光更容易被折射，因此短波長的綠光和藍(lán)光被大氣更強(qiáng)烈地偏折。那么從觀察者的角度看，太陽具有多個(gè)像：在紅橙色像偏上位置處，還有一個(gè)藍(lán)綠色的像。日出時(shí)也有這種現(xiàn)象，只不過時(shí)間點(diǎn)更難確定。觀看太陽邊緣的綠閃，海面不能有云，而且海水要足夠平靜，大氣擾動(dòng)小，大氣密度上疏下密等。

此外在太陽的下端，還有更為罕見的紅閃。其實(shí)太陽并非真的變綠或變紅，只是地球的大氣層就像三菱鏡一樣，將陽光折射后產(chǎn)生出了紅閃或綠閃。

為什么下午我們不感覺很曬，而太陽光線仍然很熱？

午后陽光輻射不強(qiáng)，易干農(nóng)活

一天當(dāng)中最熱的時(shí)候是下午二點(diǎn)至三點(diǎn)，而不是中午十二點(diǎn)，是因?yàn)榻孛娴拇髿獾臒嵩粗饕獊碜杂诘孛孑椛洌孛孑椛錈崃縼碜杂谔栞椛?，這期間的熱量轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，大約2個(gè)小時(shí)左右，所以人們感到的最高氣溫是下午二點(diǎn)至三點(diǎn)；中午十二點(diǎn)只是太陽輻射最強(qiáng)的時(shí)刻而已。

地面熱量來自太陽輻射，只要當(dāng)?shù)孛鏌崃渴杖耄ㄎ仗栞椛洌局С觯ㄏ蛲馍l(fā)熱量），地面就必須持續(xù)升溫。太陽輻射是在當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)十二點(diǎn)時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，地面溫度是午后一點(diǎn)達(dá)到最高，而近地空間氣溫是午后兩點(diǎn)達(dá)到最高，中間存在著熱量的傳遞過程，所以有一定的時(shí)差。

為什么遙遠(yuǎn)星星一閃一閃的,太陽系內(nèi)行星不閃？

觀測其它遙遠(yuǎn)的恒星（左圖）和觀測行星右圖（右圖）

從其它星系的恒星發(fā)出的光芒，經(jīng)過一個(gè)很長的距離，穿過地球的大氣層才能到達(dá)我們眼中。由于大氣層溫度和密度不同，會(huì)使大氣層上層冷空氣下沉，也會(huì)使下層暖空氣上升，冷空氣的密度大，而暖空氣的密度小，密度大的空氣不斷流向密度小的空氣，形成動(dòng)蕩、渦流和風(fēng)。當(dāng)光穿過大氣層時(shí)，溫度和密度不斷改變的空氣層會(huì)使光線發(fā)生多次折射，恒星發(fā)出的光傳到我們眼中就會(huì)變得忽前忽后、忽左忽右、忽明忽暗，總在不斷地變化，這就是星星閃爍的原因。

而觀測太陽系內(nèi)行星反射的光芒，就不會(huì)看到星光閃爍。太陽系內(nèi)行星十分接近地球，所以光線穿過大氣層時(shí)光線彎曲不大，因此太陽系內(nèi)行星天體的光芒就不會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。

下期預(yù)告：幾千年來，人類已經(jīng)開始對地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行探索，并慢慢地理解一些奧秘。近20年來，人類對地球認(rèn)識(shí)還在不斷地深化？下期題目為“地球的故事”，將介紹類冰河時(shí)代理論、怎樣算出地球重量、赫頓地質(zhì)理論和魏格納等地球達(dá)人。