光和照明

孟霞 萬(wàn)建美

摘 要：光是一種電磁波，在自然環(huán)境中太陽(yáng)是主要的光源。不同動(dòng)物物種感知光的波長(zhǎng)不同，本文介紹了影響豬感知光的3個(gè)重要因素：日長(zhǎng)、光量和顏色。

關(guān)鍵詞：光;可見(jiàn)光;豬;日長(zhǎng);光量;顏色

中圖分類號(hào)：S815 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2021）01-0001-03

1? 什么是光

電磁輻射是一種以波的形式在空間流動(dòng)的輻射能。與電磁輻射有關(guān)的能量包含在稱為光子的光束中。光子所含能量的大小與波長(zhǎng)成反比，所含能量越大，波長(zhǎng)越短。在日常生活中，“光”通常指人眼可見(jiàn)的電磁光譜區(qū)段，但在本文中，我們將“光”定義為可被豬感知的電磁光譜區(qū)段。

2? 自然光

在自然環(huán)境中，太陽(yáng)是主要的光源，能產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍很寬的光子（圖1）。某些波長(zhǎng)的光被地球表面的大氣層過(guò)濾掉，因此能夠到達(dá)地球表面的光子波長(zhǎng)大多數(shù)介于150 nm～? ? ? ? ? ? ? ? 4 000 nm。可以根據(jù)波長(zhǎng)對(duì)光子分類：紫外線C的波長(zhǎng)為100 nm～280 nm，紫外線B的波長(zhǎng)為280 nm～315 nm，紫外線A的波長(zhǎng)為315 nm～400 nm，藍(lán)光的波長(zhǎng)為400 nm～500 nm，綠光的波長(zhǎng)為500 nm～? ?600 nm，紅光的波長(zhǎng)為600 nm～700 nm，遠(yuǎn)紅外線的波長(zhǎng)為700 nm～800 nm，紅外線的波長(zhǎng)為800 nm～4 000 nm。

在不同的地區(qū)和季節(jié)，環(huán)境中光的數(shù)量會(huì)發(fā)生很大的變化。對(duì)豬而言，自然光的三個(gè)變量[日長(zhǎng)、光量和光的波長(zhǎng)（顏色）]對(duì)其很重要。

3? 自然光的三個(gè)變量

3.1 日長(zhǎng)

地球赤道附近的地區(qū)，全年日長(zhǎng)和接收到的光量相對(duì)恒定——天氣格局是影響光量的主要因素。隨著緯度升高（向北和向南），日長(zhǎng)和光照強(qiáng)度在全年的變化越來(lái)越大。在英國(guó)北約克郡，日長(zhǎng)從冬至的7 h 6 min到夏至的 15 h 6 min，相差 9 h 42 min。英國(guó)? ? ?約翰·奧格羅茨（John O Groats）和彭贊斯（Penzance）的日長(zhǎng)最長(zhǎng)可相差2 h，見(jiàn)圖2。

光周期是指生物體從太陽(yáng)光或人工照明設(shè)備接收到的光照持續(xù)時(shí)間。對(duì)于室外飼養(yǎng)的豬，光周期等于日長(zhǎng)，而對(duì)于飼養(yǎng)在無(wú)窗豬舍中的豬，光周期等于打開(kāi)人工照明設(shè)備的時(shí)間。

3.2? 光量

光強(qiáng)度的測(cè)定是在特定地點(diǎn)“當(dāng)場(chǎng)”進(jìn)行，而非在一段時(shí)間內(nèi)。測(cè)定生物體在某個(gè)特定時(shí)間段（通常是24 h）所接收到的總的光量可能更恰當(dāng)。為了評(píng)估一段時(shí)間內(nèi)生物體在某一地點(diǎn)在所接收到的光的總量，需在所關(guān)注的時(shí)間段以相同的間隔多次測(cè)定光強(qiáng)度，隨后將這些測(cè)定值合并計(jì)算，從而得出日累積光量（Daily Light Integral，DLI）。

某一地點(diǎn)的可利用DLI在不同季節(jié)會(huì)出現(xiàn)很大的變化（圖3）。在斯托克布里奇技術(shù)中心，2017年12月的平均DLI為3.6 mol/d? ? ? ? ? ? ?[185 J/（cm·d）]，然而2017年7月的平均DLI為30 mol/d[1 540 J/（cm·d）]，幾乎是當(dāng)年12月的10倍。測(cè)定的環(huán)境位置也會(huì)顯著影響DLI。在北半球，朝南的山坡比朝北的山坡可接收到更多的光，同時(shí)陰影會(huì)大大降低光強(qiáng)度。

3.3? 自然光的顏色

光譜會(huì)在白天和不同季節(jié)發(fā)生細(xì)微的變化。在到達(dá)地球表面前，太陽(yáng)光在低太陽(yáng)高度角地區(qū)通過(guò)的大氣層要遠(yuǎn)厚于其在高太陽(yáng)高度角地區(qū)通過(guò)的大氣層。當(dāng)更多的較短波長(zhǎng)的光被大氣層過(guò)濾掉時(shí)，到達(dá)地面的自然光光譜會(huì)發(fā)生變化。在被大氣層過(guò)濾掉的太陽(yáng)光中，紫外線多于藍(lán)光，藍(lán)光多于綠光或紅光。

紫外線B輻射的量在全年不同季節(jié)變化明顯，并且隨測(cè)定點(diǎn)海拔高度的變化而變化。在高海拔地區(qū)（山頂），自然光含有較多的紫外線B，因?yàn)檫@些地區(qū)的大氣層較薄，其過(guò)濾有害射線的數(shù)量就較少。在自然環(huán)境中，豬接收到的光量和光譜組成也會(huì)因其覓食范圍的改變而變化。在林冠層下，光強(qiáng)度會(huì)大大變?nèi)酰庾V也會(huì)發(fā)生顯著變化。植物會(huì)優(yōu)先吸收紅光和藍(lán)光，因此林冠層下的自然光中綠光占很大的比例。

4? 可見(jiàn)光

可見(jiàn)光是指可以被動(dòng)物的眼睛檢測(cè)和感知的光。對(duì)于人而言，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為? ? ? 360 nm～720 nm;對(duì)于其他物種來(lái)說(shuō)，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)因其眼睛的結(jié)構(gòu)和光感受器（圖1）的不同而有所差異。

豬能夠感知波長(zhǎng)介于380 nm～760 nm的光。鳥(niǎo)能夠看到紫外線、藍(lán)光、綠光和紅光，因此它們的可見(jiàn)光光譜范圍可能更廣。

原題名：Lighting in pig buildings： the principles（英文）

原作者：Phillip Davis、Nina Wainwright、Sandra Edwards和AHDB