最近幾天，北京的天空是灰蒙蒙的，中國(guó)天氣稱(chēng)今年來(lái)北方最大規(guī)模沙塵或?qū)?lái)襲，今天早上出門(mén)的你，是否感受到了“風(fēng)卷狂沙起”？如果你抬頭望一眼太陽(yáng)，還會(huì)發(fā)現(xiàn)原本散發(fā)著強(qiáng)烈白光的太陽(yáng)卻在散發(fā)藍(lán)光，成了“藍(lán)太陽(yáng)”**。這是怎么回事呢？

今天早上北京科學(xué)中心上空的藍(lán)太陽(yáng)

1

太陽(yáng)為啥會(huì)變藍(lán)？

這還要從光的散射說(shuō)起，我們都知道光在介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生散射，當(dāng)太陽(yáng)光照射到大氣層時(shí)，它包含的七種顏色可見(jiàn)光（紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫）會(huì)發(fā)生不同程度的散射，在介質(zhì)微粒的直徑小于光的波長(zhǎng)時(shí)，光波會(huì)發(fā)生瑞利散射，其散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的四次方成反比，且在前后的方向上強(qiáng)度相等，也就是說(shuō)相對(duì)于波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅色光，波長(zhǎng)更短的藍(lán)色光會(huì)發(fā)生更強(qiáng)烈的散射，這也是晴朗的天空會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色的原因。

來(lái)源丨pixabay

而如果大氣中存在大量直徑接近或大于光波波長(zhǎng)的微粒時(shí)，可見(jiàn)光就會(huì)發(fā)生米氏散射，米氏散射在前后方向上的散射強(qiáng)度并不相等（前方的散射強(qiáng)度更強(qiáng)），因此會(huì)呈現(xiàn)明顯的方向性，同時(shí)其還具有不顯色性（各種色光會(huì)疊加在一起呈現(xiàn)白色）。所以當(dāng)天空布滿微小的水滴時(shí)，太陽(yáng)光就會(huì)因米氏散射而讓整片天空呈現(xiàn)灰白色——也就是陰天時(shí)天空的顏色。

來(lái)源丨Rendering Outdoor Light Scattering in Real Time

在沙塵天氣里天空同樣也是灰蒙蒙的一片，但當(dāng)沙塵的直徑在0.6~0.8mm的區(qū)間時(shí)，沙塵對(duì)于紅橙色光等長(zhǎng)波長(zhǎng)色光的散射和吸收能力會(huì)增強(qiáng)，大于藍(lán)色光，因此在太陽(yáng)這個(gè)“大燈泡”周?chē){(lán)色光就會(huì)留下被我們?nèi)搜鄄蹲降健?/p>

也就是說(shuō)藍(lán)太陽(yáng)的出現(xiàn)往往伴隨著沙塵天氣，這么一看喜歡用藍(lán)月亮的小伙伴可就對(duì)藍(lán)太陽(yáng)喜歡不起來(lái)了，畢竟它可能會(huì)弄臟昨晚剛用藍(lán)月亮洗干凈的衣服。

2

火星也有同款“藍(lán)太陽(yáng)”

其實(shí)，在我們?cè)诘厍蛏峡吹降暮币?jiàn)“藍(lán)太陽(yáng)”，在火星上也有同款。

我們知道，火星被稱(chēng)為“紅色星球”。如果你身處火星，會(huì)看到一片一望無(wú)際的橙紅色的戈壁，火星的地表被厚厚的氧化鐵礦物覆蓋著，它們會(huì)反射紅橙色光，這也是火星的外表會(huì)呈現(xiàn)紅色的原因。

來(lái)源丨pexels

由于沒(méi)有植被的覆蓋和加固，這些紅橙色的沙塵會(huì)被火星的狂風(fēng)掀起形成規(guī)模龐大的沙塵暴，將這些粗糲的沙塵拋灑在萬(wàn)米高空，即便不刮風(fēng)，沙塵也不會(huì)落下，而是會(huì)在火星上空形成一層厚厚的屏障，讓火星的天空呈現(xiàn)灰蒙蒙的色彩。

而經(jīng)過(guò)前文的介紹，我們知道在這樣的氣候環(huán)境下，太陽(yáng)光會(huì)被漫天的沙塵散射，留下神秘的藍(lán)色光，將大片天空染成藍(lán)色。好奇號(hào)發(fā)回的火星藍(lán)太陽(yáng)照片曾在網(wǎng)絡(luò)上引起過(guò)一陣熱烈的討論，在大家對(duì)火星氣候和藍(lán)太陽(yáng)的成因進(jìn)行了解后，藍(lán)太陽(yáng)的出現(xiàn)自然就和環(huán)境惡化掛上了鉤，所以每次在地球出現(xiàn)藍(lán)太陽(yáng)都會(huì)或多或少引起一些關(guān)于環(huán)境問(wèn)題的探討。

火星日落

來(lái)源丨新浪探索

3

太陽(yáng)還會(huì)是綠色的？

除了“藍(lán)太陽(yáng)”外，還有“綠太陽(yáng)”。但因?yàn)槊看纬霈F(xiàn)綠色的時(shí)間太短，這種現(xiàn)象也被稱(chēng)為綠閃。

2021年11月，福建廈門(mén)就曾出現(xiàn)“綠閃”奇觀，一時(shí)間被網(wǎng)友們熱議。

“綠太陽(yáng)”

來(lái)源丨廈門(mén)廣電

綠閃確實(shí)不多見(jiàn)，以至于很多人甚至沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)，但它的成因也可以用現(xiàn)在的科學(xué)進(jìn)行解釋。

牛頓曾做過(guò)的著名的透鏡實(shí)驗(yàn)，他利用三棱鏡將白色的太陽(yáng)光分解成了七種不同顏色的光，這被稱(chēng)為太陽(yáng)光的色散，而地球的大氣其實(shí)也可以視為一個(gè)巨大的透鏡，能夠?qū)⑻?yáng)光折射發(fā)生色散。當(dāng)太陽(yáng)處于地平線邊緣時(shí)，它發(fā)出的光亮幾乎與我們的視線齊平，這時(shí)的色散也最為明顯。此時(shí)由于藍(lán)紫光等短波光被大氣散射，難以直接抵達(dá)我們的雙眼，只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅橙色光才能穿透塵埃和大氣，從讓天空呈現(xiàn)溫暖的橙紅色。

日落時(shí)分，紅橙色光會(huì)率先沒(méi)入地平線，剩余的色光中，藍(lán)紫光等短波光由于散射已經(jīng)難以被人眼察覺(jué)，只有綠光還能保持一定穿透性，因此在太陽(yáng)即將沉沒(méi)的時(shí)刻，綠光會(huì)短暫地出現(xiàn)在太陽(yáng)的頂部，閃爍幾秒后便消失不見(jiàn)。

這種光學(xué)現(xiàn)象十分罕見(jiàn)，產(chǎn)生的條件也很苛刻，只有在空氣透明度極高的天氣，并且視野開(kāi)闊沒(méi)有阻擋的地方才有小概率觀察到，如果有小伙伴曾見(jiàn)過(guò)這種奇異景象，那只能說(shuō)運(yùn)氣實(shí)在太好了。

同為不常見(jiàn)的光學(xué)現(xiàn)象，藍(lán)太陽(yáng)的出現(xiàn)往往伴隨著漫天的沙塵，雖然看著神秘莫測(cè)卻也讓人心中煩悶，而太陽(yáng)綠閃的現(xiàn)象，卻表明當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境清潔，空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良。作為塑造了整個(gè)地球生物圈的“大功臣”，太陽(yáng)臉上每一處細(xì)微的變化，背后可能都有值得我們研究的秘密。