《趣味物理学》在线阅读——第8章 光的反射和折射（10-17）(8)

8.17　“绿光”

　　你曾在海面上观察过日落吗？无疑的，你一定观察过。那么，你可曾一直观察到太阳的上缘跟水平面相平、然后完全消失为止吗？我想也一定观察过的。可是，假如你观察的时侯，万里无云，天空完全明朗，你可曾发现当太阳投出最后一道光线那一瞬间所发生的现象吗？恐怕就不一定了。但是我劝你不要失去机会去做这样的观察：在那一瞬间，投进你眼帘的，会不是红色的光线，而是绿色的，鲜艳的绿色的光线，这个颜色的漂亮，甚至于随便哪一个画家也不可能在他的调色板上调出，就是大自然自己也不可能在别的地方象植物或者最清澈的海水那里调出这样漂亮的颜色。

　　一份英国报纸上刊出的这节短文，引起了儒勒·凡尔纳写的《绿光》那部小说里的年青女主角的极大兴致，她开始到处旅行，目的只有一个——亲眼看到这种绿光。根据小说家的叙述，这位年青的苏格兰女旅行家并没有达到她的目的，没有看到大自然的这个美景。但是这个现象却确实是有的。关于绿光，虽然常常带着许多传说般的说法，但是这个现象的本身倒并不是一个传说。每一位爱好大自然的人，只要他有耐心去寻找，能够看到这个现象，就一定会称赞这个景色的美丽的。

　　为什么会有绿光出现呢？

　　对于这个问题，只要你想起当我们通过三棱镜看物体时候所看到的情形，你就会明白了。请你先做一个实验：拿一个三棱镜平放在眼前，底面朝下，然后通过它去观察钉在墙壁上的一张白纸。你就会发现，首先是这张纸显然比原来的位置升高了，其次，纸的上面一边会显出紫色，下面一边却显出黄红色。纸升高是由于光线屈折的作用，纸边有颜色是由于玻璃的色散作用，就是因为玻璃对于不同颜色的光线有不同的折射率。紫色和蓝色的光线要比别种颜色的光线折射得更厉害，因此我们在纸的上面一边看到了紫蓝色；红色的光线折射得最差，因此在纸的下面一边看到了红色。

　　为了使下面的解释容易明白，在这个颜色边的问题上我们还得多说几句。三棱镜把从白纸反射过来的白光分散成光谱上所有的颜色，造成了那张纸的许多有颜色的像，依颜色的折射率大小的次序排列在一起，而且互相重迭。在所有颜色都重迭在一起的中间部分，我们的眼睛看过去是白色的（光谱颜色的总和），但是上下边上却露出没有别的颜色重迭上去的单纯的颜色。著名的诗人歌德也曾经做过这个实验，他可没有明白它的道理，认为他已经发现牛顿关于颜色的理论不正确，就写了一篇《论颜色的科学》，这篇文字几乎全部建立在颠倒是非的说法上的。我想我们的读者一定不会重蹈歌德的覆辙，并且不会希望棱镜会增添物体的颜色。

　　地面大气对于我们的眼睛就仿佛是一个底面朝下的很大的三棱镜。我们望向已经落到地平线上的太阳，就是通过这个空气三棱镜在观察它的。因此太阳圆面的上面边缘就显出蓝绿色，下面边缘却显出黄红色。当太阳的位置还高出地平线的时候，因为圆面中央的耀眼的光线压倒了边缘的光度比较弱的各种颜色的光线，因此我们根本看不到这种颜色；但是在日出日落的时候，那时整个太阳圆面都隐藏在地平线以下，因此我们能够看到上面边缘的蓝色。这个边缘实际上是两重颜色的，上面是一条蓝色带，下面是蓝绿两种光线混合成的天蓝色。因此，假如接近地平线的空气完全洁净透明的话，我们就能够看见那蓝色的边缘——“蓝光”。但是这蓝光时常会给大气散射了，就只剩下一道绿色的边缘，这就是“绿光”现象。不过，因为地面上的大气在大部分的情形是浑浊不清的，那时候会把蓝绿两种光线全部散射了，那我们就不可能发现什么颜色的边缘，而太阳也就象一个火红色圆球般落下山去了。

　　普尔柯夫天文台的天文学家季霍夫曾经做过一次“绿光”的专门研究，他告诉我们可以看见这个现象的许多征兆。“太阳下山的时候如果有红颜色，而且用普通肉眼去望也不觉得刺眼，就可以肯定地说，绿光是不可能看见的。”这理由是很清楚的：太阳的红颜色表示在大气作用下蓝绿光线的散失，也就是表示太阳圆面上部边缘的颜色完全散失。这位天文学家继续说道：“反过来说，假如太阳在下山的时候并没有显著改变它原来的黄白色，而且非常刺眼，那就可以相当有把握地希望绿光的出现。但这儿还得有一个条件，就是，地平线看过去一定要十分清楚，没有什么不平的地方，附近没有树林、建筑物等等。这些条件只有在海洋上容易得到；所以海员对绿光往往很熟悉。”

　　这样看来，如果想看到太阳的“绿光”，一定要在天空非常洁净的时候观察日出或日落。南方的国家，地平线上的天空要比较清澈，因此“绿光”现象在南方也就可以有比较多的观察机会。但是，“绿光”现象在我们这里，也并不象一般人受了儒勒·凡尔纳的影响以后所想象的那样难得看到。只要你坚持有恒地去寻求，迟早一定会看到的。甚至有人用望远镜也望到过这个美丽的现象。两位阿尔萨斯的天文学家对于这种观察有过这样的记述：

　　……在太阳完全落下去的前一分钟，当太阳的很大一部分还可以看得见的时候，那轮轮廓显明的、在波浪似地动着的太阳圆面，围上了一圈绿色的镶边。这个绿色镶边在太阳还没有完全落下之前，肉眼是不可能望见的。只有当太阳完全消失在地平线下之后，才能够看得到。假如我们用相当高倍数（大约一百倍）的望远镜望去，就可以仔细看到这一切现象：这绿色的镶边最迟在日落前10分钟就可以望见；它围着太阳圆面的上部，但同时在圆面的下部却可以望到一道红色的镶边。这道绿色镶边起初很狭（视角一共只有几秒），以后太阳逐步低落，镶边就逐渐加阔，有时候会增加到视角半分之多。在这绿色的镶边之上，时常会看到也是绿色的凸出部分，这些凸出部分随着太阳的逐渐消失，仿佛沿着它的边缘滑到最高点；有时候它们甚至脱离了镶边，继续发光几秒钟以后才熄灭。

　　“绿光”现象一般只延续一二秒钟。但是在特殊情形下，这个延续时间可以显著地加长。譬如说，就曾经有过这样情形，有人看到5分钟以上的“绿光”。太阳在很远的山后落下，一位快步行进的人。

　　在日出的时候，当太阳的上面边缘开始从地平线下面露出的时候，观察“绿光”也是很有意思的事情。这个事实可以证明许多人的一种论断不正确，他们一向认为“绿光”只是眼睛受到日落以前太阳光芒的刺激所发生的光学上的错觉。

　　太阳并不是能够发“绿光”的唯一天体。有人发现金星在落下的时候发出绿光的现象。

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