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[科普中国]-天空中有多少美景?

科普中国-绿色双碳
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大家都知道天空是无边无际的,一片蔚蓝,浩瀚如海。但你留意过天空中的那些奇幻美景吗?当你认真欣赏时,你一定会慨叹自然界的神奇与奥妙!

你欣赏过美丽的彩霞吗?

“朝霞不出门,晚霞行千里”……这种朗朗上口的农家谚语是很久以前我国古代劳动人民总结出来的,他们和你一样注意到了日出前后天边经常出现的色彩缤纷的现象——彩霞。

大气的颜色源自阳光。同天空之所以是蓝色的道理一样,彩霞的形成也与空气分子对阳光的散射有关。太阳在地平线上起落的时候,光线斜达地面,与地面的夹角很小,这时阳光就要通过比较厚的大气层才能到达地面。这时候,“小个子”蓝、紫色等光,在漫长的穿越大气的过程中早已被散射得寥寥无几,余下的红、黄、橙色等光能够一路顺风,到达地球,这就是我们通常所见的霞的颜色。如果刚好有云朵,那就会形成美丽的火烧云。越接近地平线,大气就越厚,光的波长越长,霞显得越红。同样,大气中杂质、水汽越多,散射越强,霞就会越红,杂质、水汽越少,霞越近青色和白色,所以还有“青霞白霞,无水烧茶”的谚语。

彩霞漫天

为什么雨后偶尔会出现彩虹?

“不经历风雨,怎能见彩虹”,此乃经典的歌词。暴风雨过后天空架起一座明丽的彩虹桥,这的确叫人心旷神怡,然而,你一定也在想,经历过风雨,就一定会见彩虹吗?那么,究竟需要怎样的条件才能形成彩虹呢?

彩虹的颜色也是来自太阳。雨后,天空中仍有大量的小水滴,这些小水滴就像一个个小透镜。阳光经过它后发生了反射和折射,光线的强度减弱。同时,由于折射,原本的白光被分解成了七色光,但其色序与晕相反,从外至内由红到紫排列。

如果阳光猛烈、温度高的话,雨后的水滴很快会被蒸发掉;夏天雷阵雨的下雨范围很窄,空中水滴分布不均。以上情况都不会出现彩虹。

彩虹的明艳程度、宽窄取决于水滴大小:水滴大,彩虹鲜艳且色带窄;水滴小,彩虹黯淡且色带宽。

彩虹的形成与太阳的高度关系也很大。阳光是射到它对面天空的水滴上而形成彩虹的,因此彩虹应位于太阳对面,如果太阳过高,就算有彩虹,也在地平线以下,我们也看不见。

彩虹桥的上方偶尔还会出现第二条彩虹,称为霓。霓与虹成因相似,不过阳光在水滴里多反射了一次才射出,因此色序同虹相反,亮度也削弱了。虹霓同时出现的美景令人惊艳,让你不得不折服于大自然的鬼斧神工!

等雨过天晴,阳光普照,温度回升,空中残留的水滴一旦被“清理掉”,彩虹也就不会出现了。也许是因为像彩虹这样美好的事物总是昙花一现,才会叫人无限留恋和向往,更让人懂得珍惜生活中美好而短暂的一切。

蓝天上的彩虹

你见过海市蜃楼吗?

山东蓬莱、广东惠来和浙江普陀是中国经常能看到海市蜃楼的三个地方。

在广东惠来神泉港的西南海面,经常出现海市蜃楼奇景,时间多在春夏交替之际、天欲大雨之时。有趣的是,从古到今的报道中,海市蜃楼的景象次次有不同,有古代的亭台楼阁,有现代的高楼大厦,甚至还有过战争场面。而且同一次蜃景也变幻莫测,或隐或现,若远若近,蔚为壮观。蜃景的出现有一年一次或数年一次,也有一年两次。长则数小时,短则十分钟,有的一瞬即逝。为什么会出现如此奇妙的景象呢?

光线在均匀介质中是直线传播的,而大气却是非匀质的,在近地面大气中存在水滴、冰晶、气溶胶、气体分子等悬浮物。此外,温度的反常分布也会造成空气密度反常分布,此时光线就会以反射、散射、衍射等方式改变行进方向,从而发生绚丽多彩的大气光象。

海市蜃楼,今称蜃景,虽叫“海市”,但并不专指在海上出现的“蜃景”,还包括所有在空气密度反常分布时大气中出现的光学折射现象。按蜃景出现的方位,可分为上现、下现、侧现和复杂蜃景,按发生地点,可分为海蜃、沙漠蜃、湖蜃、路蜃等。蜃景可以是五彩的也可以是黑白的;可以是正的,也可以是倒的或反的;可以与实物并现,也可不见实物仅见蜃景。

夏季在沙漠或柏油马路上空,地面热得放块铁板就可以煎蛋,有时也可出现与“海滋”相似的下现倒蜃。在炎热的沙漠、柏油马路上方,我们看到的空气模糊和颤动现象,也是由于近地面温度高,热对流引起了大气密度异常变化所致。

海市蜃楼

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