在宇宙裡看日出日落

2020-08-26 AZSpace紫微科技

小王子說：「有一天，我看了四十四次日落。」


對我們而言，日出日落是每日一次的普通經歷，早已沒什麼新奇可言。不同於地球上的火紅與炙熱，在不同的行星所呈現的日落也是不同的。NASA戈達德太空飛行中心的行星科學家Geronimo Villanueva使用一個叫做行星光譜發生器(Planetary Spectrum Generator)的在線工具模擬出天王星和其他星球的日落。

源自NASA


如下面動畫所示，行星科學家也模擬了在其他行星上所看到的日落全天空視圖，就如是通過來自地球、金星、火星、天王星和泰坦星（土衛六）的超廣角相機鏡頭仰望天空一樣。

源自NASA


在火星上，暗粉色的天空在太陽離開時散發出藍色的光芒；在天王星上，經歷持續照射和冷落的極晝與極夜，天空由藍色也逐漸過渡為藍綠色；在泰坦星（土衛六）上，天空則會從黃色變為橙色、再變為棕色。

為什麼在其他行星上所看到的日落與天空會是不同的景象呢？


日落時，天空的顏色之所以不同，是因為這些顏色很大程度上是各個行星大氣層中的顆粒散射光線形成的產物。


在地球上，大氣層由微小的氣體分子組成，主要是氮氣和氧氣。這些氣體分子散射藍光和紫光等短波光線的效率比偏紅的長波光線要高，由這些小分子引起的選擇性散射稱為瑞利散射（Rayleigh scattering）。正是這種效應，在日出和日落時分，陽光在大氣層中的運動路徑更長，在途中散射掉的藍光更多，最終傳遞到我們眼中的多為波長較長的紅光和黃光，從而產生了日落時浮光躍金的鮮明色彩。

《星球大戰》電影截圖

任何大氣主要由氣體構成的行星都會遵循類似的規律：日落時，長波光線會佔據主導地位。例如，天王星大氣中的氫氣、氦氣和甲烷分子會散射藍色和綠色的短波光線，同時吸收（但基本上不會重新發出）較長的紅色波長，因此天王星上的天空一般呈藍色。但在日落時會變為藍綠色，因為與地球上同理，大量藍光會在傳播過程中被散射掉，剩下的多為波長較短的綠光。

源自網頁

但塵埃散射光線的方式與氣體分子差異很大，如果某顆行星大氣的主要成分並非氣體，該行星上的日落就會顯得截然不同了。


根據2014年的一項研究，天文學家通過火星漫遊者所收集到的數據發現，在大氣稀薄的火星上，光線主要靠較大的塵埃分子散射，並得出這正是火星日落呈藍色的原因。此外，塵埃顆粒散射紅光的角度範圍比藍光寬得多，因此藍光更為集中，火星上藍光的強度約為紅光的五倍。

勇氣號於2005年5月19日拍攝於火星 源自NASA

儘管科學家們能夠模擬出將其他行星日落時的天空，但僅有火星的日落美景是真實拍攝的。他們真正的樣子還等待著紫微和您一起去探索，在宇宙的某個角落共同見證這一古老而又溫柔的時刻，相信這一定會是畢生難忘的美好經歷。

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