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太陽的顏色是白色的,它或多或少均勻地發射出彩虹的所有顏色的光,在物理學中,我們稱這種組合光的色彩為「白色」。這就是為什麼在陽光的照射下,我們能在自然界中看到那麼多不同的顏色。如果陽光是純綠色的,那麼外面的一切看起來都是綠色或黑色的。
圖解 :太陽上出現的C-3級耀斑(在左上角的白色區域),一個太陽海嘯(右上,波狀的結構)和多個絲狀的磁力線從恆星表面離開。
而在實際的陽光下,我們可以看到玫瑰的紅色和蝴蝶翅膀的藍色,這是因為陽光中含有紅色和藍色的光。其他顏色也一樣,當一個燈泡工程師設計出一種模擬太陽的燈泡,並以此來提供自然照明時,他設計的是白色的而不是黃色的燈泡。事實上,你看到彩虹中所有的基本顏色(被薄霧分散的陽光)中沒有缺失顏色,這直接證明了陽光是白色的。
圖解:水星凌日的照片,讓我們能清楚看到太陽和水星的情況。圖源:universetoday
太陽發出各種顏色的可見光,而事實上,除了伽馬射線它還發出各種頻率的電磁波。這包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線和x射線。太陽發出所有的顏色都是因為它是一個熱體,通過熱輻射過程發出光。就像一塊燒熱的煤或一根電爐絲會發光一樣,太陽也會因為它自身的溫度而發出各種顏色的光。白熾燈發出的光能很好地模擬太陽光的原因也在於此:白熾燈泡中包含的金屬細絲被加熱,直到它們像太陽一樣發光。
圖解:電磁波和可見光波譜 圖源:xianjichina
檢測太陽光的顏色含量,並將最亮的顏色(峰值頻率)識別為太陽的實際顏色這件事可能很有誘惑力,但這種方法的問題是峰值頻率沒有具體的含義。峰值頻率取決於是在頻率空間還是在波長空間,如下圖所示。在波長空間,太陽光在紫外線中達到峰值;在頻率空間,太陽光在紅外線中達到峰值。哪個是對的呢?它們都是對的。它們只是兩種不同但完全有效的顏色含量的測量方法。
這就說明了為什麼給峰值頻率賦予特殊含義是毫無價值的。此外,天文學家喜歡把太陽模擬成一個完美的黑體,但事實並非如此。根據波長空間黑體模型,太陽的峰值是綠色的!而他們所說的「太陽是綠色的」的意思是他們的不精確的模型峰值恰好在綠色的波長處。不幸的是,「太陽是綠色的!」比「太陽是白色的,如果它是一個完美的黑體,你在波長空間測量的話,它會在綠色達到峰值」是更令人興奮的標題。雖然沒有那麼令人興奮,但最終的真相是:太陽是白色的;它的光譜在波長空間的紫色區域達到峰值,在頻率空間的紅外區域達到峰值,若根據波長空間黑體模型估計,則在綠色區域達到峰值。
圖解:綠色的閃光可以在日出或日落時出現,要看到綠色的閃光,需要你面前的地平線有一個暢通無阻的視野。它們之所以發生,是因為太陽光在穿過地球大氣層時,隨著地球的彎曲而折射或彎曲。高頻光(藍光)比低頻光彎曲得多。圖源:universetoday
請注意,下面的圖表顯示了太陽光進入地球大氣層之前在太空中測量的情況(來自美國材料與試驗學會-地面參考光譜的數據),這是太陽真正的色彩含量。而我們在地球表面感受到的陽光已被大氣層過濾了,因此略有不同。相比其他顏色大氣更傾向於分散藍色和紫色。因此,地球表面的直射陽光比太空中的陽光略紅。在日出和日落前後,當太陽光穿過比平時多得多的大氣層時,地球表面的太陽光就會變得更紅,但太陽本身是白色的。
圖解:太陽光譜在空間中作為波長的函數-太陽光在空間中的光譜是波長的函數。公共域圖像,圖像來源:克里斯多福·S·貝爾德,數據來源:美國材料與試驗學會地面參考。
圖解:太陽光譜在空間中作為頻率的函數-太陽光在空間中的光譜是頻率的函數。公共域圖像,圖像來源:克里斯多福·S·貝爾德,數據來源:美國材料與試驗學會地面參考。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. 秦正冰-wtamu
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