日出之美

　　本期专家：
刘军
　　高级工程师，山西五台人，就职于山西省气象信息中心，一直从事综合气象观测和气象科普等工作
　　初晓时分，天际渐渐泛红，几缕霞光从东山射出，绚丽的云霞携着一轮红日喷薄而出，连绵不绝的东山瞬间被染成一片绯红！“日出，好美！”伴随着这样的晨景，我们又开始了一天的忙碌。
　　那么，你有没有想过，为什么日出时，天空是那么绚烂多彩，而白天的天空看起来却是单一的蓝色呢？
　　实际上，这一切都是因为可见光。可见光是有颜色的，可见光的颜色，其实也是世界上所有颜色的组合。那么，它又是怎么变成日出时的绚丽色彩呢？
　　回答这个问题前我们需要先认识一下大气层。大气层是因重力关系围绕在地球周围的一层混合气体，厚度大约在1000千米以上。地球的大气层是由很多微观粒子构成的，当太阳光到达地球时，光首先会与地球大气层中的粒子相遇，并被大气吸收、散射、折射和反射。光经过大气层的过程，就像过滤，大气层会对太阳辐射的各个波段的光产生作用，或者削弱，或者增强，最终到达地面的太阳辐射与大气上界的太阳辐射存在很大的差异。这些作用中，对到达地面的可见光影响较大的是瑞利散射。
　　瑞利散射是大气粒子的直径比太阳辐射波长小得多时发生的散射现象。这样说可能有点不太直观，换个说法就是瑞利散射的散射强度和可见光波长的四次方成反比。也就是波长越长，散射作用就越弱。
　　我们把可见光按照波长由短到长排列：紫色、蓝色、青色、绿色、黄色、橙色、红色。结合瑞利散射的特性，就可以得出：在七个波段的可见光里，紫色被散射的强度最大，依次减弱，红色被散射的强度最小。
　　这样就不难理解了，在晴朗的白天，波长较短的紫色、蓝色、青色光最容易被散射，而波长较长的红、橙、黄色光散射得较弱，所以，我们看到的天空就呈现出蔚蓝色。
　　而在日出时分，太阳高度与地平面呈现的角度小，阳光斜射向地面。斜射的太阳光要经过的大气层厚度要比垂直照射的大气层厚度大得多。紫色、蓝色光的波长最短，几乎被散射殆尽，剩下的波长较长的红色、橙色、黄色光穿透得多。所以在日出时分观赏到的天空，往往会呈现出绚丽的橘红色。
　　大气成分与状态不是一成不变的，在其不断变化的过程中，各种不同颜色的光衰减情况不尽相同，进一步增加了天空色彩的复杂性。我们看到的天空就更变化万千了。
　　其实呢，在我们自然界还有很多比较“另类”的日出。
　　比如三重日出，也就是一下升起三个太阳。看到这种景象，我们也不需要太惊讶，因为这只是一种光学成像。大气中水汽一般有三种形态：气态、液态和固态。当大气中水汽以固态形式存在时，往往都是呈六边形的冰晶状“悬挂”在几千米的高空。当太阳照射到这些六边形冰晶上，就有可能折射出现三重日出的现象。
　　再比如我国云南有个黎明村，在每年冬至前后，一天会有三次日出，听起来有点不可思议。但其实如果去过那，你就知道这只不过是大自然的一种神奇现象。原来，早晨太阳从最东面的“缚虎岩”升起，大约半个小时之后，升起的太阳就会被叫作“石猴祁天”的山峰挡住，用不了多久它会再次冒出来，然后再过一个小时之后，太阳又会钻入“五指峰”一侧，最后重新“跳”入天空。正是因为这三座山峰的低高依次排列，使得这个地方出现了一天三次日出的奇异场景。
　　日出的景象总是那么美轮美奂，更神奇的日出景象还在不断上演，需要我们去发现。
日出 记者 高万军 摄