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  夕阳美景大揭秘           ★★★ 【字体:  
【墨香溢苑】 夕阳美景大揭秘
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夕阳美景大揭秘

“夕阳无限好,只是近黄昏”,这有名的诗句描绘出日落时分的太阳色彩绚丽、变化多端,异常美丽,让人非常留恋:橙红的太阳映照着多云的天空,霞光万丈,瑰丽炫目,这是最常见的景象;若西方的天空云朵稀少,夕阳会呈现出其完整的容貌:又大又红又扁,像是温柔微胖的贵夫人缓缓走下舞台;西方天际若有起伏的山峦,在太阳落到山下的时候,天空有时还会映出山峦的影子,与山峦一起跌宕起伏;用望远镜观察,还会看到红红的太阳上边缘竟然是绿色的……

对于这些稍纵即逝的美丽瞬间,你是否想过其中的奥秘?红红的太阳和霞光万丈的天空,我们都已司空见惯,也明白其中的成因,那么对于另一些司空见惯的现象,你是否认真思考过呢?

其实晨起的朝阳也同样会出现类似美妙的景象,那么为什么太阳一接近地平线就变得奇幻无比了呢?奇妙的光现象无非是光的折射、散射、反射或衍射造成的。

我们知道,一般情况下,越接近地表,空气的密度越大,因为密度大的空气总会向下沉。而密度越大的空气层,折射率越大,那么夕阳的光线斜向下射到地面上的过程中,是从折射率较小的介质进入折射率较大的介质,光线被折射的情况与光从空气进入水中被折射的情况类似,只是太阳光在密度逐渐变大的大气层中会发生很多次折射,光线在大气层中的传播路线类似一条弧线,光线弯曲的程度在太阳接近地平线,光线入射角(在这里,指的是入射光线与垂直于地面的垂线之间的夹角)最大的时候最明显。

夕阳为何扁扁的?

原来,光线经过地面附近空气层的折射进入我们眼睛后,我们逆着光线看过去,会感觉太阳比实际位置高,这与人在水中看岸上的树,会觉得岸上的树比实际位置高是一样的道理。我们之所以觉得夕阳变扁了,是因为在经过大气层的不断折射后,太阳下边缘的光线由于入射角大,折射后弯曲的程度也大,当我们逆着光线看过去,与太阳上边缘相比,太阳下边缘比实际位置偏高得更多(如图1所示):假设太阳的直径是1个单位,折射后,感觉太阳上边缘偏高了0.2个单位,太阳下边缘偏高了0.4个单位,那么太阳的高度就变短了0.2个单位,而宽度几乎没变,那么太阳看起来就是扁扁的了。虽然高空时的太阳光也会在大气层中折射,看到的太阳也会偏离它的实际位置,但是高空时太阳射到大气层的光线入射角较小,折射后光线偏离的程度不至于明显得影响太阳或月亮的形状。

红太阳的上边缘闪动绿光

这种现象在清澈的西方天一际,用望远镜观察夕阳就可以看到太阳的上边缘是绿色的(如图2所示),这种现象叫绿闪,也是光线的折射造成的。具体过程是这样的?光线斜射下来进入眼睛前会发生折射,而波长越短的光被折射得越厉害,如果没有其它因素的影响,逆着光线看过去,太阳光会被分散成七色光,最高的是紫光,最低的是红光。但是由于蓝光和紫光容易被空气中的尘埃散射掉,于是折射较大又不容易被散射的绿光就从太阳上边缘显露了出来,能够被望远镜捕捉到。

地球的影子在西方天它的暮先中出现

这种现象叫地影,很多人都没有见到过。这是因为它的形成需要一定的条件,还需要有心的人留心观察,下图是拍摄到的暮光中的山峦重影。它的形成原理如图5所示,观察者站在山脚,看不见太阳时,观察者就已经处于大山的阴影中,如果观察者附近的(也就是远离山坡的)空气密度较大,例如有薄雾,而山坡附近的空气密度与山顶差不多,没有雾,那么山顶的光线斜射下来,在进入观察者的眼睛之前的途中,有的发生了较大的折射,明显向下弯曲了,有的折射较小,有的没有折射,当观察者逆着折射光线看过去,就会看到深色山顶的上方又多了一层起伏的山顶阴影,于是大山就在天空中映出了自己的影子。

太阳在逐渐下落,距离海平面越来越近,而另一个“太阳”却从大海中逐渐升起,最后一上一下两个太阳边对边粘在一起,只是下面的太阳仅露出海平面一少部分。看到这种景象,你会非常惊讶,怎么大海中还会有一个太阳升起?其实这下面的“太阳”是太阳的幻影,我们知道太阳在水中会出现倒影,本来水中太阳的倒影,远在天边的我们是看不到的,但由于海面上方容易出现折射率突然改变的空气层(例如紧贴海面的空气较暖,密度较小,而不到半米高的空中,空气较冷,密度较大),于是水中太阳的倒影在折射率较大的空气层处发生反射,反射光线进入我们的眼睛,我们逆着光线看过去,就感觉好像水中升起了另一个“太阳”,紧贴着上面的太阳。

如果紧贴海面的暖空气层上方是较薄的一层冷空气层,那么当太阳下落到冷空气层处,还容易出现太阳的一部分在冷空气层处缺失的现象,这是因为冷空气层的折射率大,把光线不知折射到哪里去了,那部分太阳的光线没有进入我们的眼睛,于是太阳的中间就缺了一块(如图7(三))。

这些美丽的奇观都是当太阳接近地平线时出现的,因此观察早晨的朝阳,也可以观赏到类似的景观。感兴趣的你就留心观察吧,相信你会看到令人激动的景象的。

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