天体想象

□ 闻新 魏炳弈

天体想象

□ 闻新 魏炳弈

为什么日落时候太阳是红色或橙色？

日落时候太阳是红的或橙色的

在回答这个问题之前，先来讨论太阳在天空中的颜色。如果要问太阳是什么颜色的，人们一般都会回答白色、红色或者金黄色，如果还是不能确定太阳到底是什么颜色。那么，在日常生活中有没有办法观测太阳的真实颜色呢？

在白天人们不能直接观察太阳，但是可以利用放大镜将太阳的图像投影到纸上，观察投影图像就会发现太阳的颜色是白色。当太阳进入云层，阳光不再强烈时，人们可以直接观察，它也还是白色的。

太阳光包含红外线、可见光、紫外线，阳光的本色是白色的可见光，而白色是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色组合产生的白色视觉。由于空气有散射作用，当光线通过空气时，会有一部分偏离原来的运动方向，且光的波长越短，散射作用越大。日落时，人们观测的太阳离地平线仅有5°左右，阳光到达人们眼中需要穿过十个直射状态下的大气层，由于蓝光波长短，红光波长相对较长，所以蓝光被大量散射，太阳只能呈现红光，这就是为什么日落时太阳是红色或橙色。

为什么通常日落比日出颜色更丰富？

日落时不同环境下阳光的颜色

日出和日落的光线都被悬浮在大气层里的水蒸汽和颗粒散射，由于夜晚温度比较低，空气中的水蒸汽发生冷凝。在黎明时，空气仅含有少量的水蒸汽和固体颗粒，对阳光的散射能力变弱，阳光显得纯粹，不如日落环境下阳光经过散射变得色彩斑斓。

同样的，在海边由于白天阳光辐射使得海水温度升高，空气中水蒸汽增加，散射了蓝光，加强了红光；而在内陆，大气层的运动增加了空气中的固体颗粒，所以日落景象会比海边日落色彩更为丰富。

什么原因引起日落和日出时太阳发出的光速像探照灯？

日落和日出太阳发出的光速像探照灯

当太阳接近地平线时，有时会放射出华丽的光束，也称“朦胧射线”。这是因为光线在大气层中发生的散射，或在前进的路径上遇到了障碍物，如云、树木或高山等，在云或树木方向上形成阴影。

当空气中含有水滴或灰尘颗粒时，这些光线就特别美丽。太阳距离我们非常遥远，所以可以视为来自太阳的光线是相互平行的，但是在到达地面的过程中或多或少会产生偏差，如同延伸到天际的火车的轨道，看起来会在地平线附近相交。

什么是黄道光？

黄道光的位置（左图）和黄道光已用红色标出显示它的一点微弱的光亮的位置（右图）

黃道也叫“日道”，是在一年当中太阳在天球上的视路径，它看起来就像是太阳在群星之间移动的路径。黄道光是天球的表面与黄道平面的交集，也是地球环绕太阳运行的平均轨道平面。黄道光是一些不断环绕太阳的尘埃微粒反射太阳的光在黄道面上形成的金字塔形的光锥，位置大致与黄道面对称并朝太阳方向增强。

观察黄道光需要一些前期准备。首先，需要在一个星光不明朗的夜晚，因为黄道光的光芒比银河系微弱得多；然后，选择月亮被云层遮住的时刻，这样可以避免月光将会压倒黄道光；黄道在高空上比较容易观察，观测地点最好选在高楼顶层或者是山顶之上。冬季和春季，黄道光出现在西方天空，而秋季，黄道光出现在东部天空。

什么是绿闪？

太阳的绿闪

按照凡尔纳作品，绿闪是一种魔光，仅仅拥有真心并且献出爱心的人才能看见。但有些人认为绿闪是传说，还有人认为绿闪是真的，只是目前还不清楚它的产生原因，而具有冒险精神的人，则以见到绿闪为傲。

事实上，太阳绿闪是真实存在的现象。当日落时，太阳光从接近于平行地面的角度射来，由于通常海面温度较低，因此大气上疏下密，因而阳光呈一个向下弯曲的曲线进行折射，由于短波长的光更容易被折射，因此短波长的绿光和蓝光被大气更强烈地偏折。那么从观察者的角度看，太阳具有多个像：在红橙色像偏上位置处，还有一个蓝绿色的像。日出时也有这种现象，只不过时间点更难确定。观看太阳边缘的绿闪，海面不能有云，而且海水要足够平静，大气扰动小，大气密度上疏下密等。

此外在太阳的下端，还有更为罕见的红闪。其实太阳并非真的变绿或变红，只是地球的大气层就像三菱镜一样，将阳光折射后产生出了红闪或绿闪。

为什么下午我们不感觉很晒，而太阳光线仍然很热？

午后阳光辐射不强，易干农活

一天当中最热的时候是下午二点至三点，而不是中午十二点，是因为近地面的大气的热源主要来自于地面辐射，而地面辐射热量来自于太阳辐射，这期间的热量转换需要一定的时间，大约2个小时左右，所以人们感到的最高气温是下午二点至三点；中午十二点只是太阳辐射最强的时刻而已。

地面热量来自太阳辐射，只要当地面热量收入（吸收太阳辐射）＞支出（向外散发热量），地面就必须持续升温。太阳辐射是在当地地方时十二点时达到最强，地面温度是午后一点达到最高，而近地空间气温是午后两点达到最高，中间存在着热量的传递过程，所以有一定的时差。

为什么遥远星星一闪一闪的,太阳系内行星不闪？

观测其它遥远的恒星（左图）和观测行星右图（右图）

从其它星系的恒星发出的光芒，经过一个很长的距离，穿过地球的大气层才能到达我们眼中。由于大气层温度和密度不同，会使大气层上层冷空气下沉，也会使下层暖空气上升，冷空气的密度大，而暖空气的密度小，密度大的空气不断流向密度小的空气，形成动荡、涡流和风。当光穿过大气层时，温度和密度不断改变的空气层会使光线发生多次折射，恒星发出的光传到我们眼中就会变得忽前忽后、忽左忽右、忽明忽暗，总在不断地变化，这就是星星闪烁的原因。

而观测太阳系内行星反射的光芒，就不会看到星光闪烁。太阳系内行星十分接近地球，所以光线穿过大气层时光线弯曲不大，因此太阳系内行星天体的光芒就不会出现闪烁现象。

下期预告：几千年来，人类已经开始对地球的内部结构和运转规律进行探索，并慢慢地理解一些奥秘。近20年来，人类对地球认识还在不断地深化？下期题目为“地球的故事”，将介绍类冰河时代理论、怎样算出地球重量、赫顿地质理论和魏格纳等地球达人。