为什么会出现绿光：大气散射和日落的现象解析

如果你曾经透过玻璃三棱镜看物体，你就会明白其中的奥秘。我们不妨先做一个实验：找一个三棱镜，底面向上放到眼睛前面，透过它观察贴在墙上的白纸。这时，你会发现，这张纸的位置比实际的位置高出许多，而且白边的上面出现了一条紫蓝色的光带，下边出现一条黄红色的光带。白纸位置变高是光的曲折引起的，白纸变色是色散引起的。因为对于不同颜色的光线，玻璃的折射率是不同的。相比其他颜色，紫色光和蓝色光的折射率更大一些，所以白纸的上边变成了紫色；红色是折射率最小的颜色，所以白纸的下边变成了红色。

在这里，我们多说一点彩色光带的问题。白光是由很多种颜色组合成的，光谱上的颜色的总和就是白色。三棱镜有一个很大的特点，就是能把白光分散成光谱上所有颜色的光。白光通过三棱镜后，被分散成很多颜色，这些颜色按照折射率大小的顺序排列，并且相互重叠。所以，在各种颜色的光中间重叠的部分，看上去仍然是白色的，而两边因为没有其他颜色重叠，就显示出了本来的颜色。

诗人歌德不清楚上述的原理，在做了这个实验后，他还以为发现了新的理论，就写了一篇《论颜色的科学》，来说明牛顿关于颜色的理论是错的。当然，这篇文章几乎全是建立在荒谬的概念上的，他的理论不可能是正确的，三棱角根本无法产生新的颜色。

对我们的眼睛来说，地球的大气层就像是一个巨大的、倒立的三棱镜，我们就是透过这个气体三棱镜观察地平线上的落日的。所以，在太阳的最上端就出现了蓝绿色，而下面出现了黄红色。当太阳高出地平线很多的时候，我们很难看到这种情景，因为此时的太阳光线比较强，上下边缘的弱光被中间的强光遮住了，让我们无法看到。可在日出和日落的瞬间，太阳的绝大部分光都在地平线以下，所以我们可以很清楚地看到边缘的弱光。

事实上，太阳落山的时候，上端的颜色是蓝色和绿色两种颜色合成的天蓝色。倘若当时的空气很清澈，我们就可以看到蓝光。但是，因为大气有散射作用，蓝光最后会变成一道绿色的边缘。大多数时候，大气都不是透明光洁的，所以蓝色光和绿色光都被散射掉了，我们看到的太阳也只有红色，根本看不到“绿光”现象。

在普尔科天文台，有一位叫季霍夫的天文学家，他对“绿光”做过专门的研究。他说，如果我们可以用肉眼看到太阳下山的时候是红色的，且不觉得刺眼，那么我们肯定不会看到绿光现象。因为，太阳显示出红色，就说明在大气的散射作用下，蓝色光和绿色光都被散射掉了。如果太阳下山的时候是黄白色，且特别刺眼，那么多半都能看到绿光现象。需要说明的是，此时想要看到绿光，地平线看起来必须要非常清楚，不能有不平的地方，且周边不能有树木和建筑物。这样的条件在海上最容易满足，因此海员们对绿光最为熟知。(www.xing528.com)

所以，想看到绿光，必须在大气非常清澈透明的天气里才行。位于南方的国家，地平线附近的空气比较清透，很容易见到绿光，但是在北方就有些难了。当然，如果碰巧某一天天气也很好，空气比较清澈，北方也能够看到。有人曾经在望远镜里见到过这一现象，阿尔萨斯的两位天文学家对此进行了描述：

在太阳落山的最后一刻，太阳大部分的轮廓还能看到，此时的它很像一个波浪运动着的大圆盘，外面镶着绿色的边。在太阳还没落山的时候，肉眼是看不到这个绿边的。在整个太阳快落到地平线下面的时候，才能够看到。如果用放大100倍的望远镜看，可以看得很清楚。大约在日落前10分钟，就能看到这条绿色的边，它位于太阳圆盘的上半部分，而下半部分则是红色的边。开始的时候，这个光带的宽度很小，随着太阳的下落逐渐增大。在绿色的轮边上面，有时还能看到绿色的凸起，随着太阳的逐渐消失，这些凸起就好像沿着太阳的边缘向最高点爬。有时，这些凸起还会脱离轮边，独自闪亮几秒钟后才消失。

图118　行走中的人看到的绿光

通常，绿光现象持续的时间只有1秒钟到2秒钟，但在某些时候，它能持续很长时间。曾经有人看到过长达5分钟的绿光。如图118所示，在很远的山后面，太阳缓缓下落，如果你走得快点儿，就会看到绿色的边像沿着山坡下落一样。

早上，在太阳尚未完全脱离地平线的时候，我们也能看到绿光。所以，绿光不是只出现在日落时。当然，太阳不是唯一有绿光现象的天体，有人发现金星也有这一现象。