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日照香爐峰為何生紫煙

2021-09-08 17:23:15王恒
閱讀時代 2021年9期
關鍵詞:瑞利散射紫煙香爐

王恒

李白有一首著名的《望廬山瀑布》,詩的首句是“日照香爐生紫煙”。詩中的“香爐”位于廬山西北,終日煙云繚繞聚散,峰頂尖圓,形如一個碩大的香爐,故稱為“香爐峰”。在清晨時分,香爐峰上,冉冉騰起陣陣白霧,縹緲彌漫于蒼天山川之間,在金色的陽光的照耀下,化作了一片紫色的云霞,從而為尋常的瀑布創(chuàng)造了不尋常的氛圍。

第二句“遙看瀑布掛前川”,詩人站山腳之下抬頭遠望。“遙看”瀑布如千尋白練,懸掛山前。正是這個掛在山前的瀑布,在下落的過程中產(chǎn)生的細小水珠,在陽光的照射下化作紫色的煙云。

山峰被紫色的煙霧繚繞,一般很難見到。在李白的筆下,廬山的香爐峰卻生出了紫煙,是不是詩人看花了眼?或者是牽強附會的描寫?都不是。詩人是進行了細致的觀察,這樣的情況在一定條件下是可能發(fā)生的。

當太陽光進入大氣后,就會遇到空氣分子和微粒(塵埃、水滴、冰晶等),由于這些物質(zhì)分布不均勻,且顆粒的大小可以與光的波長相比擬,就會將太陽光向四周散射。散射是一種光學現(xiàn)象,光束通過不均勻媒質(zhì)時,部分光束將偏離原來方向而分散傳播,從側(cè)向也可以看到光的現(xiàn)象。在太陽光中,紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種光是我們可以看見的光。正午時,太陽直射地球表面,太陽光在穿過大氣層時,各種波長的光都要受到空氣的散射,其中波長較長的波散射較小,大部分傳播到地面上。而波長較短的藍、綠光,受到空氣散射較強,因此天空會呈現(xiàn)藍色。不過,當空中有霧或薄云存在時,因為水滴的直徑比可見光波長大得多,選擇性散射的效應不再存在,不同波長的光將一視同仁地被散射,所以天空呈現(xiàn)白色。

既然短波長的光散射得更強,你一定會問為什么天空不是紫色的。其中一個原因就是在太陽光透過大氣層時,空氣分子對紫色光的吸收比較強,所以我們所觀測到的太陽光中的紫色光較少。但并不是絕對沒有,在雨后彩虹中我們很容易觀察到紫色的光。

瑞利散射定律告訴我們,散射光的強度與微粒的大小有關。當微粒的直徑小于光的波長時,散射強度和波長的4次方成反比。

根據(jù)瑞利散射定律,波長越短的光受到的散射越厲害。而波長較長的紅光不易被散射,它的穿透能力也比波長短的藍、綠光強,因此用紅光作指示燈,可以讓司機在大霧彌漫的天氣里容易看清指示燈,防止交通事故的發(fā)生。

日落西山時,太陽光穿過的大氣層的厚度,比正午時太陽光穿過的厚度要厚得多,按照瑞利散射定律,在傍晚時陽光經(jīng)過的路程要比正午長一些,被散射掉的藍光比被散射掉的長波長紅光會更多一些。所以落日時天空看上去呈紅色。實際上,太陽表面發(fā)出光的顏色始終沒有變化。

大氣分子的散射,是我們不能看到明亮天空的主要原因。如果地球表面沒有大氣層,那么,即使在白天,抬頭仰望天空,也只能看到在漆黑的本底上掛著一個發(fā)出耀眼光斑的太陽。在月球上人們所能看到的就是這樣一幅圖像,因為月球上沒有空氣。

那陽光照射到廬山香爐峰時為什么會出現(xiàn)紫色呢?這很可能是李白觀看瀑布那天香爐峰瀑布產(chǎn)生的水霧微粒的直徑和紫光的波長差不多,所以散射光中紫光最強。李白觀察到了這個現(xiàn)象,原原本本寫進了他的詩中,“日照香爐生紫煙”便成了當時廬山香爐峰景色的真實寫照。

(源自《科普時報》)

責編:何建嬌

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