光影魔术师

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  大自然就像是一位技艺高深的魔术师,利用各种自然道具,转眼之间就可变幻出一个个纷繁复杂、妙不可言的小魔术。在他手里,光也是其中一个小小道具,霞、虹……都是他的神奇魔术成果。
  
  霞分早晚现雨睛
  
  霞是由于日出和日落前后,阳光斜射通过大气层,被大量的空气分子散射的结果。如果此时空气中有云层,云块也会被染上橙红艳丽的颜色。当大气中有大量微小水滴及尘埃时,散射作用比单纯的只有空气分子时要更厉害些,因此,彩霞的颜色比没有小水滴及尘埃时更加艳红。空气中的尘埃、水汽等杂质愈多,其色彩愈鲜艳。
  早晨,太阳照射在西边相对太阳的云层上经过散射,使云层呈深红色,这就是朝霞。它说明西边天空已经有云层存在,而早上起云主要是由于天气系统性原因形成的。随着天气系统移动,本地将逐渐受其影响,天气将转阴雨。另一方面,有朝霞说明早晨天空有云彩存在,表明天空状态不十分稳定,随着太阳升高,热力作用增强,对流与云层会进一步发展,容易造成阴雨天气。因而,我国劳动人民在长期的生活实践中总结出“朝霞不出门”这句气象谚语。
  晚霞实质是夕阳斜照在东边相对太阳的天空上的云层,使云呈深红色。在这种情况下,西部天空一般没有云彩,太阳才能直接照射在东边天空,而东边天空上的云彩只会随着时间的推移离本地越来越远,因而不会影响本地的天气。而西边晴朗的天空也将会随时间的脚步逐渐移来,所以未来天气晴好。另一方面,晚上由于太阳下山,空气层逐渐恢复稳定,对流减弱,原来白天生成的云彩也将归于消散,天气一般晴好,所以,晚霞时,人们可以行千里。
  早晨或傍晚时,太阳光斜射向地面,通过空气层的路程比较长,受到的散射减弱比较厉害。减弱最多的是太阳光波中的紫色光,其次是蓝色光等,减弱最少的是红色或橙色光,所以这些红色或橙色光照射在天空和云层上,就形成鲜艳夺目的彩霞。如果天气晴朗,天空中没有浮云或者浮云较少时,天空则会呈蔚蓝色。
  
  虹挥洒家族之美
  
  虹是一种自然现象,因出现的方式不同,其称呼也有所区别,如“彩虹”“副虹”“晚虹”等。雨后刚转晴时,空气中还漂浮着大量小水滴,阳光以不同的角度射入这些接近球形的小水滴时,会在小水滴表面和内部发生反射和折射,其中以40~42度的反射和折射较为强烈,这就形成了我们常见的彩虹。
  当阳光射向小水滴表面时,先折射和反射一次,进入小水滴的光到达小水滴的另一表面时,又会发生反射和折射。每次光到达界面时,都会发生反射和折射,所以,光在通过小水滴的过程中,可能发生多次发射和折射。由于不同波长的光折射率不同,在同样入射条件下,蓝光折射的角度要比红光大,所以我们看到的彩虹七色光谱是红光在最上方,而其他的颜色依次在下面:赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫;而西方人的说法是:赤、橙、黄、绿、靛、蓝、紫。这个说法是源于英国科学家牛顿研究分解出来的七原色后取的名字。
  彩虹的出现通常在下午雨后刚转晴天的时候,空气中充满了小水滴,尘埃较少,由于没有雨云的遮挡而可见阳光,因此我们可以观察到美丽的彩虹。在晴朗的天气下,背对阳光,向天空洒水或喷洒水雾,也能人工制造出美丽的彩虹。
  有时,在彩虹桥的背后或上方还会有“影子”,那“影子”就是副虹,又称霓。副虹是双重彩虹,外圈为霓,内圈为虹。副虹是阳光在小水滴中经过两次的反射和折射而成的,反射和折射最为强烈的角度出现在50~53度,所以副虹在主虹(彩虹)之外。因为有了两次的反射和折射,副虹的颜色排列次序和主虹的刚好是相反的,外侧为蓝色,内侧为红色。也因为经过两次反射与折射,光线的强度有所减弱,副虹没有彩虹那样鲜艳,显得比较暗淡。副虹是跟随主虹而存在的,只是它的光线强度比较低,因此有时不易被肉眼察觉。
  晚虹是一种在晚上十分罕见的现象,它通常出现在月光最强烈的时候。夜间,半空中的小水滴,经过强烈的月光反射和折射,便形成了晚虹。晚虹颜色的排列次序和彩虹的一样,由于光照与视觉等因素,人们肉眼所见到的晚虹的颜色全是白色的。所以,有时晚虹即使在夜间出现,我们也很难看出。
  
  白虹贯日非凶兆
  
  “白虹贯日”这个成语直译为:白色的长虹穿日而过,意思是指人间会有一种极不平常的行动或不平凡的事将要发生,这是古代迷信的一种说法。传说,白虹贯日历来就是大凶之兆。“白虹”者,刀兵也;“日”者,君王也。白虹贯日,意思即是君王受刀兵困厄之象,历史上屡次有君王被刺而出现白虹贯日的记载,如“聂政之刺韩愧也,白虹贯日。(《战国·策魏策四》)”“昔者荆轲慕燕丹之义,白虹贯日,太子畏之。(《史记·鲁仲连邹阳列传》)”因此,这成语便成了古代的一句忌语,其实,从科学角度来讲,白色长虹穿日而过,绝非是什么大凶之兆征兆,只是一种大气光学现象而已。
  成语中的“虹”,实际上不是我们常见的雨过天晴后的彩虹,而是一种天象——“晕”,它是悬浮在大气中的冰晶(卷云、冰雾等),对日光或月光的折射和反射作用而形成的一种光学现象。“虹”与“晕”是两个不同的概念,虹与太阳出现在不同的方向。雷雨天过后,云开日出,阳光明媚,不同频率的光分别集中于一条光带上,且按一定顺序排列形成美丽的气色彩虹,因而就有了“谁持彩练当空舞”的美妙诗句。“晕”的产生虽然也是由于太阳光线经过一系列的反射和折射形成的,但它与虹出现的位置不同,且与太阳出现在同一侧,所以是可以贯穿太阳的。再者,“虹”与“晕”的形状不同,虹是半圆环状;晕的形状则较多,如环状、弧状、柱状或亮点状等等。
  “白虹贯日”是一种正常的自然现象,将其出现与社会人文联系起来,尤其与君王的荣辱、朝代的兴衰联系起来是没有道理的。
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