有時(shí)在日出或日落前后,天空和山頂,尤其是太陽(yáng)附近的天空和云層上會(huì)出現(xiàn)瑰麗多姿、五彩繽紛的大氣光學(xué)現(xiàn)象,它就是霞。根據(jù)出現(xiàn)的時(shí)間可分為朝霞和晚霞。朝晚霞出現(xiàn)的方位和色彩受太陽(yáng)位置、空氣中水汽、氣溶膠分布、云量和云狀的影響。
在曙暮光時(shí)間內(nèi),陽(yáng)光斜穿過大氣層,并且在低層大氣中有很長(zhǎng)的光程,由于大氣中空氣分子、水汽、塵埃微粒對(duì)光的散射和吸收,使陽(yáng)光受到很大衰減,各種不同顏色光衰減情況又不相同,因此,通過氣層后的陽(yáng)光已經(jīng)顯示出不同的顏色,這些光再經(jīng)過大氣中散射粒子的散射,才能到達(dá)人的眼睛。這就進(jìn)一步增加了天空色彩的復(fù)雜性。大氣中成分與狀態(tài)都在不斷地變化,形成了變化萬(wàn)千的美麗彩霞。
當(dāng)陽(yáng)光穿過大氣層時(shí),波長(zhǎng)較短的紫光和藍(lán)光衰減較多,到達(dá)地平線上空時(shí)就所剩無(wú)幾,余下的只是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的黃、橙、紅色光,因此,在太陽(yáng)高度角很低的日出、日落時(shí),看到的太陽(yáng)光盤是橙紅色的,這種偏于紅色的陽(yáng)光再通過天空中散射粒子散射后仍然是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光居多,因此,霞光大多偏于紅、橙、黃等色彩。而且越接近地平線,霞的色彩越偏于紅色。在接近天頂方向,陽(yáng)光穿過低層大氣較少,波長(zhǎng)較短的光衰減相對(duì)少些,余光中仍有一些藍(lán)綠色光,因而有時(shí)能看到藍(lán)綠色霞光。有時(shí),高層大氣散射的藍(lán)光與低層大氣散射的紅光疊加后進(jìn)入人的眼睛,就會(huì)看到顯示紫色的天空。一般來(lái)講,在日出日落方向上,從地面向天頂,霞的色彩排列是接近地面為紅色,漸次變?yōu)槌取ⅫS、綠、藍(lán)各種顏色。
當(dāng)大氣中濕度較大時(shí),或在系統(tǒng)性云系移近時(shí),空中會(huì)懸浮著很多較大的水滴,這些不同大小的水滴對(duì)各種顏色光有不同的散射作用。例如,半徑比光波波長(zhǎng)小的水滴主要散射藍(lán)色光;而半徑在0.5微米至1微米區(qū)間的水滴主要散射紅色光。因而有時(shí)在近地面天空形成紫紅、褐紅的顏色。大氣中水汽含量越多,霞的色彩就越鮮艷或暗紅;水汽少的時(shí)候,霞光發(fā)青發(fā)白。所以有“霞光暗紅雨凄凄,霞光青白行千里”之說(shuō)。
大氣中氣溶膠粒子對(duì)霞光也有重要的影響,當(dāng)粒子較大時(shí),各射光色彩將變得復(fù)雜,同時(shí)會(huì)受到較大衰減。當(dāng)粒子比光的波長(zhǎng)大很多時(shí),各色光就具有相同的散射能力,散射光仍是白色的,這時(shí),霞光將顯得很弱,呈現(xiàn)出淡黃、淡紅和灰的顏色。所以,大氣中塵埃含量越多,霞的亮度越弱。
天空中的云可以把霞光反射到地面,從而顯出層云紅遍、霞光萬(wàn)道的瑰麗美景。
高振朝
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