霜葉為何能紅于二月花

朱玉軍

2013年的春天，北京的天氣有些冷，還時常有大風刮來，好在從2012年冬天就開始籠罩北京上空的霧霾被風吹散了，湛藍的天空終于常常出現在4月份。雖然天氣比起以往有些偏冷，但仍然阻擋不了春天的勃勃生機，草地還是漸漸變得嫩綠了，梅花、桃花、櫻花等也競相開放，北京的大地又開始上演“顏色”革命，變得五彩繽紛、生動活潑、熱鬧繁盛起來。那么，晴朗的天空為什么是藍色的？花朵為什么會呈現出不同的顏色？霜葉為何會紅于二月花呢？顏色的奧秘究竟是什么呢？

晴朗的天空之所以會是藍色的，是因為太陽光經過大氣層時發生瑞利散射的結果。半徑比光的波長小很多的微粒會對照射它的光產生散射作用。當大風將霧霾吹散時，天空萬里無云，大氣中的粗顆粒也變得極少，大氣中的主要成分氮氣和氧氣的分子半徑約為0.1nm，遠遠小于可見光的波長范圍（約為390-780nm），所以大氣分子和大氣中的其他微粒會發生光散射作用。太陽光是由7種顏色的光組成的，波長按照紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的順序依次變短，而波長越短的光發生的散射作用就越強。白天，太陽在我們頭頂，當太陽光經過大氣層時，紫外線大部分發被臭氧層所吸收，從而保護地球上的生物不被曬傷。這樣一來，藍色的光就是被大氣分子和其他微粒散射最強烈的，被散射的藍光布滿整個天空，從而使天空呈現藍色。

美麗的花朵呈現不同的顏色，春天的樹葉又是綠色的，秋天樹葉還會變黃、變紅，甚至于有“霜葉紅于二月花”的美麗詩篇，這其中又有何科學道理呢？花朵、春草和秋葉之所以會呈現出各自不同的顏色，與它們其中含有的化學成分有關，主要是一些有機色素如葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素、花青素等的顏色。葉綠素是綠色的，葉黃素是黃色的，胡蘿卜素可以是黃色、橙色或紅色的，花青素可以是紅色、藍色或紫色的，有些色素的顏色會隨著溫度和酸堿性等條件的變化而變化。不同的花朵中含的有機色素種類和含量不同，生長的環境條件也有差異。這使得花朵呈現出五彩繽紛的顏色。

以樹葉顏色的變化來說。當樹葉中葉綠素的含量為主時就顯示綠色：當葉黃素和胡蘿卜素的含量為主時就呈黃色：當花青素的含量為主時呈紅色：當同時含有相當量的葉黃素和花青素時就呈橙色。樹葉的酸堿性不同，以及其他的一些化學物質也會影響到樹葉的顏色，例如棕色或紫色的樹葉。另外，成熟的蘋果為紅色的，成熟的葡萄為紫色的，這都是花青素的奇妙作用。

當樹葉呈現出綠色時，是因為其中葉綠素的含量很豐富，掩蓋了其他色素的顏色，七色的太陽光中藍色、紅色、黃色等光都被葉綠素吸收，唯獨綠色光不被吸收且被反射回來，所以我們看到的樹葉是綠色的。但是，葉綠素的產生需要陽光和溫暖的天氣，當季節變換、陽光減弱和溫度降低時，樹葉中葉綠素的量就會越來越少，從而綠色漸漸褪去。

葉黃素的產生不需要陽光，且在樹葉中保持較為穩定的量，當秋風帶來一陣陣寒氣，葉綠素越來越少時，葉黃素的含量就顯得多了。所以樹葉漸漸就變黃了，例如桂樹葉、銀杏葉、楊樹葉和梧桐葉。當冬天漸漸臨近時，有些樹木為了抵擋寒冬，體內的糖分增加，加上干燥的天氣、較低的溫度和白天的日照，非常有有利于花青素的產生，樹葉就漸漸染上了紅色，例如楓葉、黃櫨等。當霜降后，變紅的樹葉又被洗去了表面的灰塵，看起來格外鮮紅漂亮，所以有“霜葉紅于二月花”的美麗詩篇。