◎环球科学
太阳可以是黄色、红色、白色甚至绿色,这完全取决于你观察它的方式。
科学最迷人的一点是 :即使是看上去很简单的问题,有时也会让人摸不着头脑。“太阳是什么颜色的?”就属于这类问题。我猜,多数人的答案是黄色。但有时在相机里看太阳却是白色。“眼见为实”是真的吗?事实上,这个问题涉及到诸多复杂的因素。
太阳在蓝色和绿色的部分最明亮 向红色的部分渐渐变暗
19世纪,物理学家提出了“黑体”的概念,这是一种假想的能完美吸收所有辐射的物体。一旦有光射向它,它就会被加热,这一过程会让它以光的形式辐射热量,而这种辐射会横跨整个光谱,其亮度也会在特定的颜色(或者说频率)上达到峰值。如果将黑体在不同温度下和不同波长上光辐射的强度描绘出来,就形成了所谓的黑体辐射曲线。
本质上,太阳是一团极热的气体,或者更准确地说,它是一团炽热的等离子体。它的行为和黑体非常的相似。当我们用地球大气层上方的卫星测量太阳光谱时(也就是测量不同波长的光的亮度),我们能看到它辐射的光横跨了整个可见光波段(人眼可以看到的光)。这绝非巧合!人类经历演化,早已适应了太阳,因此我们能看到太阳光最强的波段。太阳同样会辐射紫外线和红外线,不过没有那么多。令人惊讶的是,太阳在蓝色和绿色的部分最明亮,向红色的部分渐渐变暗。自然地,你可能觉得这意味着太阳是青色的!但显然不是这样。
大脑对颜色的认知其实是一个相对的概念
这个问题又回到了我们的视觉来源。视锥细胞是专门检测颜色的细胞,分为L、M和S三种,它们分别专注于看长波长(最长到红色端),中波长(从黄到绿)和短波长(蓝色)的光。整个过程很复杂(属于生物学的范畴),但总的来说,当光线照到视锥细胞上时,它们就会向大脑发送信号,表明不同波长的光对应的强度。大脑会对比这些信号,最终将其理解成颜色。如果S和M视锥细胞被强烈激活,而L视锥细胞没有,那么你可能会看到偏绿的色调,而L视锥细胞活动增强会让我们看到红色。如果可见光谱上的光都同样明亮,那我们就会看到白色。太阳光正是这样,它会导致三种视锥细胞都被强烈激活,因此看起来是白色的。
对于太空中、未曾穿越地球大气层的阳光,这个答案是正确的。比如宇航员看到的太阳是白色的。然而,当阳光穿过空气时,有些会被空气分子吸收,有些会被散射。不同颜色的光受到的影响不同 :蓝光比红光更容易被散射。这就是天空呈现蓝色的原因,漫天的散射光,将天空染成了蔚蓝色。正是这个过程轻微地改变了我们看到的太阳颜色。如果去除太阳中的蓝光,它看起来就会偏黄一些。
不过,大脑对颜色的认知其实是一个相对的概念,我们会将一个物体的颜色与视野中的其他颜色进行比较。比如,天空是蓝色的,它会映衬着太阳更偏黄一些。但实际上,我们看到的白纸(可以很好地反射所有颜色的光)在阳光下还是白色的,这也说明,太阳大体上是白色。即使受大气散射的影响,太阳颜色的改变也是非常轻微、肉眼很难分辨的。
对于那些声称太阳变色的论述事实并非如此
同样,直接盯着太阳分辨它的颜色也很难。这是件好事!因为太阳发出的红外线足以伤害我们的视网膜,所以“尽量不要盯着太阳看”已经被刻进了我们的基因之中。当然,如果看不到某样东西,就很难分辨它的颜色。但在这里,我必须明确地告诉大家 :永远不要直视太阳!它会永久性地灼伤你的视网膜,对视觉造成严重的影响。
只有在太阳低垂、接近地平线的时候,我们才能在无保护的情况下直视太阳,那时它已经被大气层中的雾霭遮住,变暗了很多(即便如此,也要小心)。在日出或日落的时候,更多的蓝光和绿光被大气散射,因此太阳看起来是黄色、橙色,甚至是红色的,这也可能是人们倾向于认为太阳是黄色的原因。
对于那些声称太阳变色的论述,事实并非如此。如果真发生了这样炫酷的天文现象,天文学家一定会注意到,而他们并不擅长保守秘密。就像“情人眼里出西施”一样,每个人看到的颜色也不完全相同,但这正是色彩的魅力所在。
(文章源自微信公众号环球科学)
编辑/韩世容