8.17　“绿光”

你一定从海上观察过日落时炫丽壮观景象吧，而且必定观察到太阳的上缘跟海平面同处一线、最后完全在视野里消失的全过程吧。如果你观察时，恰好碧空如洗、万里无云，你可曾留心，在太阳射出最后一道光芒那一瞬间发生的情景？这一美妙的情景，恐怕你就不曾留意了。如果再有这样的机会，我提醒你千万别错过。在那一瞬间，你眼睛所看到的不是万丈红光，而是无比艳丽的绿光。这种颜色之美，不是一位画家在调色板上随便就可调出来的，就算大自然本身也无法在其他之处，如绿色的树林、清澈的海水里，复制如此美轮美奂的色彩。

这份短文刊登在一份英国报纸之上，它引起了儒勒·凡尔纳所写的小说《绿光》中的那位年轻的主角极大的兴趣，她开始收拾行囊四处旅行，这样做只有一个目的，那就是寻找大自然的绿光。遗憾的是，据小说所述，这位苏格兰女旅行家最终没能实现心中的夙愿，没能找到这样的目的地观察到大自然最美丽的色彩。

但是在大自然中，这种奇特的绿光的确存在。虽然关于绿光的众多说法都披上了传说的外衣，但这个神奇的现象本身却不是什么传说。对于那些热爱大自然的人来说，只要有足够的耐心去寻找，他一定能够看到这种奇妙的自然景观，并对它精彩绝伦的绚丽色彩由衷欣慰。

怎么会出现这种绿光现象呢？

如果你回想一下三棱镜看物体的情形，你就会知晓这个问题的答案了。我们还是来做一个实验：取一个三棱镜平放在眼前，底面向下，透过它，你去观察贴在墙上的一张白纸。这时你首先会发现，这张白纸的位置明显要高于之前的。接下来，你还会看到，白纸上面的边线会出现紫色，而下面边线呢，出现黄红色。白纸的位置之所以会升高，是因为光的折射作用，而纸的边缘会有不同颜色则是由于三棱镜具有色散作用，因为不同频率的光线经过三棱镜折射时，其折射率各不相同。紫色和蓝色的频率较高，其光线自然要比其他频率低的光线折率更大一些，于是它们跑到了纸的最上方。而红色光线，在所有颜色中的频率最小，其折射率也就最小，因而在下边出现了红色。

为了让大家对颜色边的问题有更详细的了解，我在此补充说一下。从白纸上反射而来的白色光线经过三棱镜色散作用后，会分解成光谱中的所有颜色，于是在白纸上从上到下会出现各种颜色，并相互重叠，排列的顺序呢，依据各光线的折射率的大小。如果所有的颜色都在某一部位重叠在一起的话，那这一部位看起来就是白色的了。而纸的上下边缘明显是单色光线，极少其他颜色光线叠加，因而它们会呈现本身的本色。德国大诗人歌德曾经做过这个实验，不过他可没有真正明白其中的物理学原理。甚至，他还怀疑牛顿颜色理论的正确性，特地写了一篇《论颜色的科学》的文章，以阐明他的所谓新见解。当然，他的见解可以说完全是黑白颠倒，是非不分，毫无事实依据。在此，我希望读者朋友们不要重复歌德的错误，误以为三棱镜会给物体添加什么颜色。

对我们的眼睛而言，近地处的底层大气就是一个底面朝下的天然三棱镜。当我们透过这面巨大的天然三棱镜，看即将落下地平线的太阳时，太阳会像白纸一样，上边缘呈现蓝绿色，下边缘出现黄红色的景象。当太阳高高悬在地平线之上，它中间部位发出的光线很强烈、刺眼，从而会压倒边缘比较弱的单色光线，于是我们就看不到太阳边缘的单色了，这时太阳也会呈白色。只有在日出日落时分，太阳中间部分最耀眼的光线被挡在了地平线之下，于是它上缘的单色——蓝色就呈现了出来。不过，这个蓝色的边缘其实由两种颜色带重叠在一起，上部是蓝色带，而下部是天蓝色带，也就是蓝绿这两种颜色混合在一起呈现的颜色。正因如此，如果地平线附近的大气层非常洁净透明，我们就能看到太阳蓝色的边缘——蓝光。但蓝光的光线波长较短，很容易被大气散射掉，结果进入我们眼睛的就只剩下绿色的边缘，这就是绿光现象了。

不过在绝大部分时间里，地面上的大气都不可能达到那么洁净透明，从而会把蓝光和绿光都散射掉，只留下黄红的颜色，于是太阳就像一个大火球落到地平线之下。

普尔柯夫天文台的天文学家季霍夫曾专门研究过绿光现象，特向我们介绍了可能出现这一现象的种种征兆。

“如果太阳下山时是红颜色的，而且我们用肉眼看时并不感到刺眼的话，这时肯定不可能看到绿光。”原因上面已经说得很清楚了，太阳之所以会呈现出红色，是因为大气把其他的颜色，如原本处于边缘的蓝绿色散射掉了。

这位天文学家接着说道：“相反的，如果说日落之时，太阳并没有明显改变它的颜色，即黄白色，并且看起来还相当刺眼的话，这时就极有可能出现绿光。不过，这儿还要满足一个条件，就是地平线要看上去一马平川，没有高低起伏的地方，而且在其周围也没有树林、建筑物等等障碍物。符合这种条件的地方在大海上更容易找到，因而海员们有更多的机会看到绿光。”

综上所述，要想看到太阳的绿光，就必须选择在空气洁净、透明度高的情况下观看日出或日落。在南方的国家，其地平线上的空气更加洁净，因而观察到“绿光”的机会要比北方国家多。但是即使在北方国家，寻找“绿光”也并非像儒勒·凡尔纳写的那样艰难，只要你有足够的耐心和细心，肯定会看到这一大自然的神奇景象。甚至有人用望远镜也看到了这绚丽的景象，法国阿尔萨斯的两位天文学家曾对他们的观察做过如下的记述：

……在太阳完全消失于地平线之前的一分钟，我们仍然可以看到大半个太阳之时，那个轮廓分明、如同波浪在地平线上蠕动的太阳圆盘，其盘沿上仿佛镶上了一层绿色的边，不过这个绿色的镶边用肉眼是无法看到的。只有当太阳完全落到地平线之下，我们才能看见它的美丽。可是如果我们借助高倍望远镜的话，在太阳落下地平线的前10分钟，就可以看到那个美丽的绿色镶边了。这个镶边围绕在太阳圆面的上方边缘，而下方边缘呢，仍然是红色镶边。起初绿色的镶边很狭窄（视角只有几秒），随着太阳逐步下落，镶边越来越宽，视角最后达半分之多。我们还会观察到，绿色镶边的凸起部分会随着太阳的下落，逐渐向上滑移。当太阳完全消失在地平之下时，这个绿色的凸起部位滑到了最高点，随后像突然从镶边上脱离出来，悬浮于空中，继续发光数秒钟后，才完全隐去（图8-25）。

图8-25　长时间观察“绿光”的方法：观察者在山后面追寻着落日，能在五分钟内连续看到绿光。图中右上角是借助望远镜看到的“绿光”。注意在镜中，太阳呈现不规则的轮廓。观察者在位置1看不到“绿光”，因为太阳光太刺眼了，人眼没法看它。在位置2处，观察者能很好地看到“绿光”，因为太阳的圆面已落在山下了

一般情况下，“绿光”现象只会持续一二秒钟。但在某些特殊条件下，持续时间会明显延长。比如有人就曾看到过持续5分钟之久的“绿光”。一个快步奔向日落之处的人，看到太阳逐渐消失在地平线下的同时，他也看到了那镶在太阳圆盘上的绿边也似乎沿着山坡滑落（图8-25）。

在日出时观察“绿光”现象也十分有趣。当太阳的上边缘就要从地平线下展露出来之时，绿光出现了。无数个这样的事实足以推翻一些人的谬论，他们误以为绿光现象只是眼睛看到的一种错觉，并且只有在太阳落到地平线下的那一瞬间产生的光刺激下，才会让眼睛产生这错觉现象。

需要说明的是，星空中并不是只有太阳这一天体才能发射这种“绿光”，在金星下落之时，人们也常看到它发出绿光现象。

【注释】

[1]本文摘自1933年薛定谔在斯德哥尔摩接受诺贝尔物理学奖时所作的报告。

[2]注意，太阳光线通过小圆瓶聚焦后，其焦点离瓶子很近。

[3]古希腊时期的一种货币名。