大自然就像是一位技藝高深的魔術師,利用各種自然道具,轉眼之間就可變幻出一個個紛繁復雜、妙不可言的小魔術。在他手里,光也是其中一個小小道具,霞、虹……都是他的神奇魔術成果。
霞分早晚現雨睛
霞是由于日出和日落前后,陽光斜射通過大氣層,被大量的空氣分子散射的結果。如果此時空氣中有云層,云塊也會被染上橙紅艷麗的顏色。當大氣中有大量微小水滴及塵埃時,散射作用比單純的只有空氣分子時要更厲害些,因此,彩霞的顏色比沒有小水滴及塵埃時更加艷紅。空氣中的塵埃、水汽等雜質愈多,其色彩愈鮮艷。
早晨,太陽照射在西邊相對太陽的云層上經過散射,使云層呈深紅色,這就是朝霞。它說明西邊天空已經有云層存在,而早上起云主要是由于天氣系統性原因形成的。隨著天氣系統移動,本地將逐漸受其影響,天氣將轉陰雨。另一方面,有朝霞說明早晨天空有云彩存在,表明天空狀態不十分穩定,隨著太陽升高,熱力作用增強,對流與云層會進一步發展,容易造成陰雨天氣。因而,我國勞動人民在長期的生活實踐中總結出“朝霞不出門”這句氣象諺語。
晚霞實質是夕陽斜照在東邊相對太陽的天空上的云層,使云呈深紅色。在這種情況下,西部天空一般沒有云彩,太陽才能直接照射在東邊天空,而東邊天空上的云彩只會隨著時間的推移離本地越來越遠,因而不會影響本地的天氣。而西邊晴朗的天空也將會隨時間的腳步逐漸移來,所以未來天氣晴好。另一方面,晚上由于太陽下山,空氣層逐漸恢復穩定,對流減弱,原來白天生成的云彩也將歸于消散,天氣一般晴好,所以,晚霞時,人們可以行千里。
早晨或傍晚時,太陽光斜射向地面,通過空氣層的路程比較長,受到的散射減弱比較厲害。減弱最多的是太陽光波中的紫色光,其次是藍色光等,減弱最少的是紅色或橙色光,所以這些紅色或橙色光照射在天空和云層上,就形成鮮艷奪目的彩霞。如果天氣晴朗,天空中沒有浮云或者浮云較少時,天空則會呈蔚藍色。
虹揮灑家族之美
虹是一種自然現象,因出現的方式不同,其稱呼也有所區別,如“彩虹”“副虹”“晚虹”等。雨后剛轉晴時,空氣中還漂浮著大量小水滴,陽光以不同的角度射入這些接近球形的小水滴時,會在小水滴表面和內部發生反射和折射,其中以40~42度的反射和折射較為強烈,這就形成了我們常見的彩虹。
當陽光射向小水滴表面時,先折射和反射一次,進入小水滴的光到達小水滴的另一表面時,又會發生反射和折射。每次光到達界面時,都會發生反射和折射,所以,光在通過小水滴的過程中,可能發生多次發射和折射。由于不同波長的光折射率不同,在同樣入射條件下,藍光折射的角度要比紅光大,所以我們看到的彩虹七色光譜是紅光在最上方,而其他的顏色依次在下面:赤、橙、黃、綠、青、藍、紫;而西方人的說法是:赤、橙、黃、綠、靛、藍、紫。這個說法是源于英國科學家牛頓研究分解出來的七原色后取的名字。
彩虹的出現通常在下午雨后剛轉晴天的時候,空氣中充滿了小水滴,塵埃較少,由于沒有雨云的遮擋而可見陽光,因此我們可以觀察到美麗的彩虹。在晴朗的天氣下,背對陽光,向天空灑水或噴灑水霧,也能人工制造出美麗的彩虹。
有時,在彩虹橋的背后或上方還會有“影子”,那“影子”就是副虹,又稱霓。副虹是雙重彩虹,外圈為霓,內圈為虹。副虹是陽光在小水滴中經過兩次的反射和折射而成的,反射和折射最為強烈的角度出現在50~53度,所以副虹在主虹(彩虹)之外。因為有了兩次的反射和折射,副虹的顏色排列次序和主虹的剛好是相反的,外側為藍色,內側為紅色。也因為經過兩次反射與折射,光線的強度有所減弱,副虹沒有彩虹那樣鮮艷,顯得比較暗淡。副虹是跟隨主虹而存在的,只是它的光線強度比較低,因此有時不易被肉眼察覺。
晚虹是一種在晚上十分罕見的現象,它通常出現在月光最強烈的時候。夜間,半空中的小水滴,經過強烈的月光反射和折射,便形成了晚虹。晚虹顏色的排列次序和彩虹的一樣,由于光照與視覺等因素,人們肉眼所見到的晚虹的顏色全是白色的。所以,有時晚虹即使在夜間出現,我們也很難看出。
白虹貫日非兇兆
“白虹貫日”這個成語直譯為:白色的長虹穿日而過,意思是指人間會有一種極不平常的行動或不平凡的事將要發生,這是古代迷信的一種說法。傳說,白虹貫日歷來就是大兇之兆。“白虹”者,刀兵也;“日”者,君王也。白虹貫日,意思即是君王受刀兵困厄之象,歷史上屢次有君王被刺而出現白虹貫日的記載,如“聶政之刺韓愧也,白虹貫日。(《戰國·策魏策四》)”“昔者荊軻慕燕丹之義,白虹貫日,太子畏之。(《史記·魯仲連鄒陽列傳》)”因此,這成語便成了古代的一句忌語,其實,從科學角度來講,白色長虹穿日而過,絕非是什么大兇之兆征兆,只是一種大氣光學現象而已。
成語中的“虹”,實際上不是我們常見的雨過天晴后的彩虹,而是一種天象——“暈”,它是懸浮在大氣中的冰晶(卷云、冰霧等),對日光或月光的折射和反射作用而形成的一種光學現象。“虹”與“暈”是兩個不同的概念,虹與太陽出現在不同的方向。雷雨天過后,云開日出,陽光明媚,不同頻率的光分別集中于一條光帶上,且按一定順序排列形成美麗的氣色彩虹,因而就有了“誰持彩練當空舞”的美妙詩句。“暈”的產生雖然也是由于太陽光線經過一系列的反射和折射形成的,但它與虹出現的位置不同,且與太陽出現在同一側,所以是可以貫穿太陽的。再者,“虹”與“暈”的形狀不同,虹是半圓環狀;暈的形狀則較多,如環狀、弧狀、柱狀或亮點狀等等。
“白虹貫日”是一種正常的自然現象,將其出現與社會人文聯系起來,尤其與君王的榮辱、朝代的興衰聯系起來是沒有道理的。