日照香爐峰為何生紫煙

王恒

李白有一首著名的《望廬山瀑布》，詩(shī)的首句是“日照香爐生紫煙”。詩(shī)中的“香爐”位于廬山西北，終日煙云繚繞聚散，峰頂尖圓，形如一個(gè)碩大的香爐，故稱為“香爐峰”。在清晨時(shí)分，香爐峰上，冉冉騰起陣陣白霧，縹緲彌漫于蒼天山川之間，在金色的陽(yáng)光的照耀下，化作了一片紫色的云霞，從而為尋常的瀑布創(chuàng)造了不尋常的氛圍。

第二句“遙看瀑布掛前川”，詩(shī)人站山腳之下抬頭遠(yuǎn)望?！斑b看”瀑布如千尋白練，懸掛山前。正是這個(gè)掛在山前的瀑布，在下落的過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)小水珠，在陽(yáng)光的照射下化作紫色的煙云。

山峰被紫色的煙霧繚繞，一般很難見到。在李白的筆下，廬山的香爐峰卻生出了紫煙，是不是詩(shī)人看花了眼？或者是牽強(qiáng)附會(huì)的描寫？都不是。詩(shī)人是進(jìn)行了細(xì)致的觀察，這樣的情況在一定條件下是可能發(fā)生的。

當(dāng)太陽(yáng)光進(jìn)入大氣后，就會(huì)遇到空氣分子和微粒（塵埃、水滴、冰晶等），由于這些物質(zhì)分布不均勻，且顆粒的大小可以與光的波長(zhǎng)相比擬，就會(huì)將太陽(yáng)光向四周散射。散射是一種光學(xué)現(xiàn)象，光束通過(guò)不均勻媒質(zhì)時(shí)，部分光束將偏離原來(lái)方向而分散傳播，從側(cè)向也可以看到光的現(xiàn)象。在太陽(yáng)光中，紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種光是我們可以看見的光。正午時(shí)，太陽(yáng)直射地球表面，太陽(yáng)光在穿過(guò)大氣層時(shí)，各種波長(zhǎng)的光都要受到空氣的散射，其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波散射較小，大部分傳播到地面上。而波長(zhǎng)較短的藍(lán)、綠光，受到空氣散射較強(qiáng)，因此天空會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。不過(guò)，當(dāng)空中有霧或薄云存在時(shí)，因?yàn)樗蔚闹睆奖瓤梢姽獠ㄩL(zhǎng)大得多，選擇性散射的效應(yīng)不再存在，不同波長(zhǎng)的光將一視同仁地被散射，所以天空呈現(xiàn)白色。

既然短波長(zhǎng)的光散射得更強(qiáng)，你一定會(huì)問(wèn)為什么天空不是紫色的。其中一個(gè)原因就是在太陽(yáng)光透過(guò)大氣層時(shí)，空氣分子對(duì)紫色光的吸收比較強(qiáng)，所以我們所觀測(cè)到的太陽(yáng)光中的紫色光較少。但并不是絕對(duì)沒有，在雨后彩虹中我們很容易觀察到紫色的光。

瑞利散射定律告訴我們，散射光的強(qiáng)度與微粒的大小有關(guān)。當(dāng)微粒的直徑小于光的波長(zhǎng)時(shí)，散射強(qiáng)度和波長(zhǎng)的4次方成反比。

根據(jù)瑞利散射定律，波長(zhǎng)越短的光受到的散射越厲害。而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光不易被散射，它的穿透能力也比波長(zhǎng)短的藍(lán)、綠光強(qiáng)，因此用紅光作指示燈，可以讓司機(jī)在大霧彌漫的天氣里容易看清指示燈，防止交通事故的發(fā)生。

日落西山時(shí)，太陽(yáng)光穿過(guò)的大氣層的厚度，比正午時(shí)太陽(yáng)光穿過(guò)的厚度要厚得多，按照瑞利散射定律，在傍晚時(shí)陽(yáng)光經(jīng)過(guò)的路程要比正午長(zhǎng)一些，被散射掉的藍(lán)光比被散射掉的長(zhǎng)波長(zhǎng)紅光會(huì)更多一些。所以落日時(shí)天空看上去呈紅色。實(shí)際上，太陽(yáng)表面發(fā)出光的顏色始終沒有變化。

大氣分子的散射，是我們不能看到明亮天空的主要原因。如果地球表面沒有大氣層，那么，即使在白天，抬頭仰望天空，也只能看到在漆黑的本底上掛著一個(gè)發(fā)出耀眼光斑的太陽(yáng)。在月球上人們所能看到的就是這樣一幅圖像，因?yàn)樵虑蛏蠜]有空氣。

那陽(yáng)光照射到廬山香爐峰時(shí)為什么會(huì)出現(xiàn)紫色呢？這很可能是李白觀看瀑布那天香爐峰瀑布產(chǎn)生的水霧微粒的直徑和紫光的波長(zhǎng)差不多，所以散射光中紫光最強(qiáng)。李白觀察到了這個(gè)現(xiàn)象，原原本本寫進(jìn)了他的詩(shī)中，“日照香爐生紫煙”便成了當(dāng)時(shí)廬山香爐峰景色的真實(shí)寫照。

（源自《科普時(shí)報(bào)》）

責(zé)編：何建嬌