近日,在长江安徽池州马石矶段,日暮时分的江水因光线折射呈现出一半碧绿、一半橙红的奇观,生动再现了白居易“一道残阳铺水中,半江瑟瑟半江红”的诗意画面。
暮江吟
唐·白居易
一道残阳铺水中,半江瑟瑟半江红。
可怜九月初三夜,露似真珠月似弓。
其中“半江瑟瑟半江红”反映了江面对整个天空的映照。残阳尚存的当时,在蒙影之前,天空仍还亮堂。西边残阳之上的一半天空布满晚霞,而另一半蔚蓝澄澈。
这种奇观是怎么形成的?
瑟瑟在古代本指一种碧青色的珠宝,唐代诗人借用瑟瑟的色彩比喻青、蓝、绿等几种“碧”色。“半江瑟瑟”正是晚霞渲染未到的半片蓝天在江面上的映照。造成天空蓝色的原因是地球大气对阳光的散射。光线通过介质时,除在光的传播方向外在其他方向也可见到光,这种现象称为光的散射。大气中充满分子和原子,还悬浮着大量尘埃和水滴的颗粒,来自外太空的阳光或星光进入地球大气层与这些粒子相遇,便发生散射现象,从而改变光强的空间分布。
大气中的分子和原子是比可见光的波长小得多的微粒。当光线与它们接触而发生的散射称为瑞利散射,这时散射光的光强与入射光波长的4次方成反比。组成阳光的七色中,蓝光的波长短,在高空散射有较大光强,所以天空会呈现蔚蓝色。大气中尘埃和水滴颗粒的尺度比光的波长要长。这些大粒子的散射称为米氏散射,规律与瑞利散射不同,散射光强大体上与波长的1.3次方成反比;而且不同方向强度的分布不同,粒子尺度越大,入射光前方的散射光能增加。米氏散射在蓝天的形成中作用较小而在彩霞的形成中会起些作用。
“半江红”是江面对晚霞的返照。人人都见过色彩绚丽的朝霞或晚霞,造成彩霞的原因也是大气对阳光的散射。太阳升起或者落下的时候,离地平线很近,与太阳在高处时相比阳光要通过更厚的大气层才能到达地面。这时候,波长较短的紫、蓝光,甚至青、绿光,在漫长的穿越大气的路程中已被散射得所剩无几,剩下波长较长的黄、橙和红光能够“劫后余生”到达地面,于是我们便看见了橙红色的缤纷彩霞。
当太阳逐渐下落,越接近地平线,阳光要通过的大气越厚,能穿透的光线的波长越长,晚霞就显得越红。此外,空气中的水汽也会影响彩霞的颜色。当大气中含有大量水汽时,无论日出或日落前后就会出现鲜红的彩霞。
(羊城晚报•羊城派综合人民日报、南京大学天文与空间科学学院网站)