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原作：Chloe Wilkins

翻譯：劉海牧

校對：尹天任 王茸

審閱：繆征一

美編：周英杰

后臺：胡永葳

地球之所以有四季更迭，是因為地軸存在傾斜角度。當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時，地軸始終指向同一個方向。

圖片來源：氣象局

如果你生活在南半球，并且最近被某次日落美景所駐足停留，你可能已經(jīng)注意到，最近的日落似乎變得更加絢爛奪目。天空中的色彩愈發(fā)明亮濃烈，在天際久久縈繞。

為何一年中某些時段的日落相比其他時段更 “美”？我們可以用科學(xué)知識來解釋這一現(xiàn)象。

一場 “絕美” 日落的形成包含諸多因素，但最核心的三大要素是：晴朗的天空、較低的濕度，以及低垂于天際的太陽。

從光線到色彩

要理解為何在一年中較寒冷的月份里日落會呈現(xiàn)更為絢麗的色彩，需先從大氣光學(xué)原理入手解析天空顏色的形成機(jī)制。

所有可見光本質(zhì)上是具有波動性的電磁輻射，其波長范圍決定了人眼感知的色彩。太陽輻射以白光形式抵達(dá)地球，實則是不同波長光的混合體，涵蓋從長波長的紅光（約 760nm）、橙光（約 620nm）到短波長的藍(lán)光（約 450nm）、紫光（約 400nm）的完整可見光譜（380-780nm）。

光的波長決定了我們所見的顏色。短波長對應(yīng)紫色和藍(lán)色，而長波長則對應(yīng)紅色和橙色。

圖片來源：DrSciComm/Wikimedia Commons, CC BY-SA

當(dāng)太陽光穿過地球大氣層時，會與大氣中的氣體分子（主要為氮氣和氧氣）發(fā)生散射現(xiàn)象。這一過程中，光被分子吸收后會以不同角度重新輻射（即散射）。由于散射強(qiáng)度與光波長成反比，短波長的藍(lán)光和紫光相較長波長的紅光、橙光更容易被大氣分子散射。這正是晴朗白天天空呈現(xiàn)藍(lán)色的原因——被散射的藍(lán)光彌漫于整個天穹。

太陽的運行軌跡

正午時分，太陽高懸于天空，陽光近乎垂直穿過大氣層，光線路徑短且直接。而在日出日落時，太陽接近地平線，光線需以更傾斜角度穿越大氣層，這使得光線路徑顯著增長。隨著光線路徑變長，陽光與大氣中的氣體分子碰撞機(jī)會增多，散射效應(yīng)顯著增強(qiáng)。在這一過程中，藍(lán)光和紫光等短波長光線在傳播過程中因散射逐漸損耗殆盡，而波長較長的紅光和橙光受散射影響較小，得以保留并抵達(dá)地面，最終造就了日落時絢麗的暖色調(diào)景觀。

冬季日落往往更為壯美，這與太陽在天空中的位置變化密切相關(guān)。地球自轉(zhuǎn)軸并非垂直于繞日公轉(zhuǎn)軌道面，而是有約23.5°的傾斜角度。以北半球冬季為例，此時地球自轉(zhuǎn)軸向遠(yuǎn)離太陽方向傾斜，太陽在天空中的運行軌跡明顯降低。相較于夏季，冬季太陽升起和落下時更貼近地平線，導(dǎo)致日出日落時光線穿過大氣層的路徑進(jìn)一步拉長，散射作用更加強(qiáng)烈。同時，太陽位置的降低使得其處于地平線附近的時間延長，進(jìn)而讓冬季日落的絢爛色彩持續(xù)更久。

隨著光線路徑變長，陽光與大氣中的氣體分子碰撞機(jī)會增多，散射效應(yīng)顯著增強(qiáng)。在這一過程中，藍(lán)光和紫光等短波長光線在傳播過程中因散射逐漸損耗殆盡；而波長較長的紅光和橙光受散射影響較小，得以保留并抵達(dá)地面，最終造就了日落時絢麗的暖色調(diào)景觀。

空氣質(zhì)量

大氣濕度與空氣質(zhì)量對冬季絢麗日落的形成具有關(guān)鍵影響，其中大氣濕度的作用尤為顯著。
相較于夏季，冬季空氣濕度普遍較低，水汽含量顯著減少。在潮濕的大氣環(huán)境中，懸浮的微小水滴會對陽光產(chǎn)生散射作用。這種由水滴引發(fā)的散射與氮氣、氧氣分子造成的散射有所不同，水滴對紅光、橙光等長波長光線同樣具有明顯的散射效果。
當(dāng)空氣濕度較高時，水滴引發(fā)的額外散射會削弱光線強(qiáng)度，使日落色彩變得柔和、飽和度降低，甚至出現(xiàn)色調(diào)淡化的現(xiàn)象。
而在干燥的冬季，大氣中水滴數(shù)量大幅減少，陽光穿過大氣層時受到的干擾顯著減弱。這使得紅光與橙光等長波長光線穿透大氣時受到的干擾更小，其色彩能夠更加鮮明地顯現(xiàn)出來，從而造就更為清晰、絢麗的日落景象。

云層和空氣污染會吸收、反射陽光，降低光線的透射率，導(dǎo)致我們看到的色彩變得黯淡，因此若想觀賞壯觀的日落景象，選擇冬季的晴朗傍晚是絕佳時機(jī)。

下次在某個晴朗的冬日黃昏披上厚外套時，不妨抬頭望向天空——或許一場震撼的光影盛宴或許正在上演。

『天文濕刻』 牧夫出品

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