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太阳在日出日落时为何会呈现出丰富的橙色与红色色调?

瑞利散射效应,以及此时阳光需要穿过更厚的大气层。具体原理如下:

1. 光的散射:瑞利散射
  • 原理:太阳光由多种颜色的光组成(波长不同)。大气层中的气体分子(如氮气、氧气)和微小颗粒会对光线产生散射。
  • 波长影响:短波长的光(如蓝光、紫光)更容易被散射,而长波长的光(如红光、橙光)散射较弱,穿透力更强。
  • 白天现象:正午太阳高度角大,阳光穿过的大气层较薄,蓝光散射强烈,使天空呈现蓝色,而太阳本身看起来接近白色。
2. 日出日落时的特殊条件
  • 大气层厚度增加:当太阳靠近地平线时,光线需要穿过更厚的大气层(是正午时的数十倍),蓝光几乎被完全散射掉。
  • 剩余光谱:穿透厚大气层后,只有波长较长的红光、橙光能到达观察者眼睛,因此太阳呈现暖色调。
3. 其他影响因素
  • 大气中的颗粒物:尘埃、水汽或污染物会进一步散射光线,增强暖色效果。例如火山喷发后,日落颜色更红。
  • 云层与反射:云层可能反射红光,形成绚丽的晚霞。
总结

日出日落时的暖色调是长波长光穿透厚大气层的结果,而蓝光在途中被散射殆尽。这一现象不仅美丽,也生动展示了光与大气相互作用的物理原理。