“彩色”的日月

□ 國家天文臺(tái) 黃亞芳

迷你問答系列（二）

“彩色”的日月

□ 國家天文臺(tái) 黃亞芳

Q 藍(lán)色月亮真的存在嗎？

A 201 1年上映的電影版《藍(lán)精靈》讓我們重溫了快樂純真的童年時(shí)光，也對(duì)其中那輪美輪美奐的藍(lán)色月亮充滿了期望。每個(gè)人都有自己的童話情結(jié)，每個(gè)人心里或許也都有一輪自己的“藍(lán)月亮”，仰望星空，我們不禁會(huì)問藍(lán)色月亮真的存在嗎？

是的，藍(lán)色月亮確實(shí)存在，不過現(xiàn)實(shí)卻不如童話世界那般夢(mèng)幻而美好。1 950年和1 951年瑞典和加拿大的森林大火之后，藍(lán)色月亮曾出現(xiàn)過。在1 883年，印尼的喀拉喀托火山爆發(fā)之后，在當(dāng)?shù)赜袑⒔鼉赡甑臅r(shí)間月亮呈現(xiàn)藍(lán)色。1 983年，墨西哥的艾爾智瓊火山、1 980年的圣海倫火山和1 991年皮納圖博火山爆發(fā)之后，人們也都報(bào)告看見了藍(lán)色的月亮。

為什么藍(lán)色月亮?xí)霈F(xiàn)在森林大火、火山爆發(fā)之后呢？如201 3年第十期的《天空為什么是藍(lán)色的》一文中所述，光線穿過大氣遇到層層障礙會(huì)發(fā)生散射，而森林大火、火山爆發(fā)后會(huì)產(chǎn)生直徑大約在1微米左右的塵埃、油粒，它們大量集結(jié)在大氣層中，將波長(zhǎng)相近的紅光和黃光散射掉（紅光波長(zhǎng)約為0.7微米），而剩下波長(zhǎng)較短的藍(lán)光到達(dá)地面，這時(shí)我們便看到了藍(lán)色的月亮。

趣談“藍(lán)月亮”

別誤解，這里我們要介紹的“藍(lán)月亮”與上文中的“藍(lán)色的月亮”并不相同。前者作為一個(gè)專有名詞其實(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了幾個(gè)世紀(jì)，最初的意思是“非常罕見的事件”，但其定義后又被賦予了“一個(gè)月中的第二次滿月”的意義。

在兩個(gè)滿月之間有著29．53天的間隔。一年有365.24天，相當(dāng)于12.37個(gè)太陰月。這多出來的時(shí)間(0.37個(gè)太陰月)意味著在大約每隔2.7（也就是1/0.37）年會(huì)出現(xiàn)1年有13個(gè)滿月。在2004年7月31日、2007年6月30日、2009年12月、2012年8月、2015年7月、2018年1月、2018年3月、2020年10月、2023年8月、2026年5月和2028年12月都會(huì)出現(xiàn)“藍(lán)月亮”。1999年出現(xiàn)了兩次“藍(lán)月亮”，下一個(gè)出現(xiàn)兩次“藍(lán)月亮”的年份是2018年。一個(gè)月中出現(xiàn)的第二次滿月確實(shí)需要一個(gè)名字，或許“藍(lán)月亮”就是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

翻看《天空與望遠(yuǎn)鏡》雜志的記錄，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)“藍(lán)月亮”的這個(gè)含義有著令人吃驚的起源。其實(shí)，這還源于20世紀(jì)40年代《天空與望遠(yuǎn)鏡》上一篇文章所犯的一個(gè)錯(cuò)誤，而新添加的定義也僅僅是在80年代后才開始流行。

Q 會(huì)有紅色的月亮嗎？

紅月亮。李陶然攝。

A 提到光的散射，大家不禁會(huì)問既然會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色月亮那會(huì)不會(huì)有紅色的月亮呢？

正如前文所述，雖然森林大火或火山爆發(fā)后有時(shí)會(huì)看到藍(lán)色的月亮，但是通常煙霧、塵埃中包含著更多直徑小于0.8微米的顆粒，這些小直徑的顆粒會(huì)將藍(lán)色光散射掉，這種情況下看到的月亮也就變成了紅色，因此紅色的月亮比藍(lán)色的更為常見。

當(dāng)然，除了森林大火、火山爆發(fā)這些特殊情況外，當(dāng)月球位于地平線附近，也就是剛升起和快落山的時(shí)候，也會(huì)看到紅色月亮。這與夕陽和朝陽是橙紅色道理一樣——月亮反射的太陽光穿過厚厚的大氣層，波長(zhǎng)最短的藍(lán)光都被散射掉了，因此呈現(xiàn)紅色。

除此之外，在月全食的時(shí)候也會(huì)看到紅色月亮。月全食時(shí)，地球擋住了太陽的光輝，只有部分穿透能力較強(qiáng)的紅色光能夠穿過地球大氣層打到月亮上，因此此時(shí)也會(huì)呈現(xiàn)“紅月亮”。

Q 有沒有藍(lán)色的太陽呢？

A 月亮在特殊的情況下會(huì)呈現(xiàn)出紅色甚至藍(lán)色，那太陽會(huì)不會(huì)也變成藍(lán)色呢？

同藍(lán)色月亮道理一樣，當(dāng)大氣層中存在大量較大直徑的顆粒，比如濃煙、塵埃、灰燼時(shí)便會(huì)散射掉大部分的紅光、黃光，此時(shí)就會(huì)呈現(xiàn)出藍(lán)色的太陽。201 3年7月3日下午1 8時(shí)，海口就出現(xiàn)了藍(lán)色的太陽，隨后逐漸變?yōu)榫G色躲進(jìn)了云層里，綠色太陽的形成原理同藍(lán)色太陽類似，只不過是大氣中顆粒物的直徑要稍大一些，大約在1.1微米左右。據(jù)分析，這次太陽由藍(lán)變綠可能是空氣污染或者燃燒農(nóng)業(yè)廢料的結(jié)果。由此可見，藍(lán)色或綠色太陽的出現(xiàn)對(duì)顆粒物的大小有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，必須有大量個(gè)頭差不多的顆粒物聚集在一起時(shí)，才能看到這樣的現(xiàn)象。而通常來說，空氣中聚集的顆粒物大小各不相同，所以這種情況非常罕見。

正常的太陽（上：本文作者攝）和?？诘乃{(lán)色太陽（下：圖片來源網(wǎng)絡(luò)）。

Q 只有在大氣受到污染時(shí)才會(huì)看到藍(lán)色或綠色的太陽嗎？

A 這個(gè)問題似乎讓人感到十分沮喪，美麗的奇觀只有在這些殘酷的情況下才能看到嗎？

其實(shí)綠色的太陽也會(huì)在另一種美妙的時(shí)刻出現(xiàn)。1978年7月20日，著名的波蘭快艇運(yùn)動(dòng)員安德瑞·烏爾班奇科帶著伙伴們駕著新型縱帆船從美國舊金山起航。途中他們發(fā)現(xiàn)紅黃色的太陽剛剛沒入海洋，邊緣突然變成了翠綠色，放射出強(qiáng)烈的綠光，很快就不見了。在此之后運(yùn)動(dòng)員們每天在日出日落時(shí)都在甲板上守候，堅(jiān)持觀察，終于做出了統(tǒng)計(jì)：清楚地看到五次綠太陽！

我們知道，太陽光穿過大氣層時(shí)會(huì)被折射，正如三棱鏡一樣，把太陽光折射為彩虹七色。在日出或日落的一刻，我們最先或最后所看見的應(yīng)該是波長(zhǎng)較短的紫、藍(lán)、綠色的光。然而紫光和藍(lán)光極易被大氣層散射和吸收，并且這兩種顏色不容易與蔚藍(lán)色的天空區(qū)分開，所以看不清楚。而當(dāng)條件適合（空氣透明度很高，所含的水汽減少，天空晴朗無云等），綠色不與鄰近顏色混在一起時(shí)，便能被人看到，但這種情況通常只會(huì)維持很短暫的時(shí)間，所以通常被稱為“綠閃”。埃及金字塔內(nèi)殘留的古代壁畫上畫有發(fā)出綠光的太陽，6000多年前人類把這神秘的綠光看成不解之謎。今天我們可以用光的基本知識(shí)來解釋。

綠閃。圖片來源網(wǎng)絡(luò)。

Q 會(huì)出現(xiàn)其他顏色的太陽嗎？

A 我們看到的太陽或是月亮的顏色其實(shí)是經(jīng)過厚厚的大氣層“著色”的結(jié)果，當(dāng)大氣層成分發(fā)生變化時(shí)，光線經(jīng)過大氣層的層層過濾，便會(huì)讓太陽、月亮呈現(xiàn)出不同的色彩。

比如，當(dāng)大氣中塵埃等細(xì)小顆粒增多時(shí)，波長(zhǎng)較短的光線被散射削弱得更多，紅色光變得更加純粹，太陽就變得像血一樣紅。大風(fēng)過后，天空中籠罩著吹來的黃土塵埃，它們會(huì)使太陽光變成黃色。而印度洋唐波拉火山的爆發(fā)，使多種化學(xué)成份的大量火山灰塵沖上了天空，又把太陽變成綠色。了解了太陽顏色的成因，我們就可以根據(jù)日出、日落時(shí)太陽的顏色來判斷大氣中水滴、微塵的多少，以預(yù)測(cè)未來天氣的好壞。農(nóng)諺“日出東方紅，無雨必有風(fēng)”以及“日沒胭脂紅，無雨既是風(fēng)”，說的便是這個(gè)道理。