2009年8月3日 星期一

觀天入門:紅紅落日

觀看愈多次的日落(或日出)愈好,記錄太陽的顏色改變以及太陽在地平線上方時圓盤由上到下的顏色層次變化。比較在同一天的日落,太陽在不同的角度時的紅色延伸程度以及顏色層次變化。比較在不同日子的日落,太陽在相同的角度時的紅色延伸程度以及顏色層次變化。統計你的觀測成果和天空條件及氣象報告的關連性。

當太陽低垂時,它為什麼會變紅和變扁(見下個觀天習題),早已有簡單的、科學的解釋。因為太陽光在通過愈厚的大氣層時(仰角愈低,路徑就愈傾斜和愈長),就散射愈多的紅、橘色以外的光線(那些光線的波長較短)。愈厚的大氣層也會折射愈多的太陽底部(仰角更低)的光線(相較於太陽上部),所以太陽看起來垂直方向就被壓縮了。

你大概對這個原理也早已瞭然於胸,不過你是否知道它們的效果有多麼大、多麼強或是多麼小、多麼微不足道呢?尤其是在不同的天空條件和天氣型態時。

不用多解釋,氣象統計中的能見度(以能看見遠方的地形地貌的距離為標準)及濕度,會和低垂的太陽的紅色程度有關,以及何種粒子或空氣懸浮物能貢獻最多的紅色效應有關。接下來,你對太陽的紅色程度的評分是否和你對天空藍色程度(觀天習題五十六、五十七)的評分有關,以及日暈(Aureole)的大小(觀天習題五十七)有關。那麼又要怎麼評分呢?用間隔時間為基準,即太陽低垂於不同的高度(仰角時)打分數。記錄在不同的日落時,太陽在不同的高度時轉紅的速度。記錄太陽如何能某一天在地平線上方10°就是紅的,另一天在地平線上方1°才是紅的。

剛開始的時候,你對太陽的紅色評分可能不太準確,容易受到主觀因素的影響。經過幾次練習之後,你就可以對你看到的每一個紅色和橘色訂出一個很好的絕對等級。這將會是一項驚喜的發現之旅,你能找出你所看到最不紅的太陽和最紅的太陽所關連的氣象、大氣及天空條件。不過,有一件非常重要的事情要事先警告你,在太陽亮度大幅減弱之前,不要開始你的觀察。只要你的眼睛會覺得有一點點睜不開來,就不要直視太陽。沒有任何天空奇景,即使它再美麗、再壯觀、再稀奇,也不值得你失去視力。

本觀天習題還包括太陽美艷動人的景象:許多不同層次的顏色疊在一起。太陽上方看來可能還是黃色的,中間已經轉橘色,底部卻呈現紅色。而且,即使是相同的顏色,你也可以看出不同的層次,就好像在看光譜圖一樣,愈接近太陽圓盤底部,愈偏呈現光譜紅色區段。請你記錄顏色的變化層次或是不連續情形,你能看出多少條不同的顏色,由上到下總共有多少種色調變化。試著解釋你的觀測成果和氣象報告之間的關係。顏色層次及不連續最多、最極端的例子通常和大氣層的明顯分層有關。

問題

一、今天太陽下山時,它在不同的高度(仰角)時有多麼紅?在那一個高度時你首先發現它變成紅色?(千萬注意保護你的眼睛,只要你的眼睛會覺得有一點點睜不開來,就不要直視太陽)。你是否發現日落通常會比日出紅一點?

二、低垂太陽的紅色程度,和能見度、濕度、天空的藍色程度、以及其它因素的相關性?水蒸氣、煙粒子、塵埃、火山灰或其它空懸物質,它們的數量及紅色程度的函數關係?

三、在無雲的天空(有霾或煙塵)之下,你能看到紅色太陽最高的高度(仰角)為何?在天空非常清澈的日子裡,你能看到白色或黃色太陽最低的高度又為何?這兩種極端例子的大氣及天空條件各為何?

四、那一種大氣層條件,你可以看到低垂的太陽有最多的或最強的層次結構?

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