本帖最后由 mrz 于 2017-9-15 14:03 编辑
除了夜空的星星，咱们眼睛平常感受到的自然光基本都是太阳光被各种折射、反射或散射后的光线，直接看的基本不可能，除非您想眼睛被亮瞎（最近美国看全日蚀，事先专家就不断警告一定要使用特殊眼镜）。因此，想了解天空颜色，必须从散射现象说起。见下图。 光线由左往右照射时，散射情况。中、右两图都是Mie散射，右图是粒子较大时的情况。 光线碰撞微粒子时，根据光波的长短和粒子的大小，有不同的散射现象。粒子小于波长十分之一时，散射现象为Rayleigh散射。因为可见光波长为数百纳米（蓝光波长450纳米，红光650纳米），而空气中的氮、氧分子大小不足半纳米，小于光线波长千倍，所以属于Rayleigh散射。而Rayleigh散射的特点是对波长敏感，即空气分子对对不同波长的光线有不同的散射作用，比方说，蓝光散射比红光强，约4倍。太阳光通过大气层时，蓝光被散射的较多，所以咱看“远离”太阳部分的天空时，这些蓝光经散射后可以进入咱瞳孔，其他颜色光线咱看不见，因为它们跑别的方向去了。（如果所有光像红光一样不怎么散射，远离太阳的天空便会显得一片漆黑）。见下两图。 假设咱站在红黄绿光底下，眼球往上图左上方或右上方（远离太阳部分）的天空看时，因为角度关系，只有蓝光能进眼球，其他有色光进不来，所以天空看起来是蓝色的。往比较靠近太阳的地方看时，天空会是白色的。 当空气中夹杂的粒子直径大于光线波长时，会有另一种散射现象，Mie散射。此种散射不同于Rayleigh散射，并且，Mie散射对波长不敏感，即各种波长的光线得到一样的散射作用。水汽里的小水滴或其他悬浮粒子（例如藏在霾里特别危害健康的2.5微米污染悬浮粒子）基本大于半微米（500纳米），所以都会产生Mie散射。既然各种波长光线散射作用一样，咱们看见的就是被散射的所有各种颜色可见光加起来的白光。生活中常见的例子：屋里有人抽烟时和林子里有雾气时，咱看见的烟或雾散射的白光。多数情况云朵呈白色也是此理。 以上解释了蓝天白云，现在解释空气干净时的彩霞为何是橘红色的。 太阳接近地平线时，通过大气层的距离远远大于太阳高挂的时候（见下图），光线碰撞空气分子的次数大量增加，散射作用更为明显。空气没有其他杂质，只有氮氧分子的时候，波长短的蓝、绿、黄大多被散射没了（Rayleigh散射对短波影响较大），进到咱眼珠子的基本都是散射剩下的橙光和红光（Rayleigh散射对长波影响较小），太阳看起来是橘红色的。因为散射，光线强度减弱，因此咱们能直视太阳。同样的橙红色光线，先照在云朵上，再被散射到咱眼珠里的也还是橙光、红光，所以云朵也呈橘红色。 知道以上物理后，咱分析下猛哥和队长的帖子，先说队长的。 高原和平地主要区别在高原空气稀薄，光线碰撞空气分子的次数减少，散射作用相对微弱，因此达到咱眼球的黄绿蓝光较多，所以红橙光较不明显，显得偏白。 至于朝霞（红色彩霞）不出门的说法（西方也有，圣经里也记载），一半的原因源于高气压系统产生的视觉现象。高气压系统里空气较稳定，悬浮物扩散不易。低气压系统里，空气不稳定，一般会有上升气流，形成云雨，空气里的悬浮物会较少。前面说过，早晨或黄昏时，干净空气的彩霞是橘红色的。但参杂高压系统的悬浮物后，橙光红光会进一步被减弱（Mie散射），橙光本来就比红光少（Rayleigh散射），最后到咱眼珠子里剩的只有红光，因此彩霞基本就是红色的。并且因为空气里的杂质较多，光线会显得比较灰暗，不如空气干净时鲜艳。仔细的人，会发觉鲜艳漂亮的橘红彩霞不是朝霞不出门所指的，只有高压系统下暗红彩霞才算。 另一半原因：地球上任何时刻都可以看到大气层里有不同的气压系统，轮流排列，高气压、低气压、高气压，等等。中国北方（上海以北）处于北纬30度和60度之间，这区间的盛行风由西往东刮，气压系统也是这个走向，等于好天（高气压）、坏天（低气压）列队由西往东走。因此山西的天气隔一段时间就成了北京的天气。把这道理和上一段的道理结合在一起，可知如果早上东望，朝霞呈不鲜艳的红，说明高气压在东，跟在它后头的低气压在西，很快就会有坏天气了。反之，傍晚西望，晚霞呈不鲜艳的红，说明高气压在西，将会带来好天气。仔细的人，会发现上海以南不见得适用，因为赤道北和北纬30度的区间盛行风是由东北往西南刮的。并且各地受地形地貌以及其他因素的影响，天气系统的走向只有当地人清楚，这句古话其实并不放诸四海而皆准。 现在气象信息获取十分容易，咱户外人最好还是行前花点时间，记录下天气预报吧。
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狗仔卡
发表于 2017-9-15 10:30:42
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道理讲得明白。