長河落日圓不圓？

于鵬翔

“大漠孤煙直，長河落日圓?！标P(guān)于王維寫下的這千古名句，上期我們講解了“煙”是什么煙，那么“長河落日圓”中又含有什么有趣的知識和故事呢？

繞彎的蛇曲

首先，我們來猜一猜這條“長河”究竟是哪條河。有人說是黃河，也有人說是發(fā)源于祁連山的黑河的支流，他們大多是通過王維當(dāng)年的巡視路線推測的。但是唐代人不像現(xiàn)代人出行時有精確的地圖指路，古代地名和現(xiàn)代地名也有很多不一致，所以這個問題并沒有定論。

在研究資料的過程中，我看到了一個很有意思的理由：想看到“長河落日圓”，要沿著河流的流向向上游或者向下游看，黃河在寧夏境內(nèi)是由南向北流，而日落是在西邊（實際上一般都不是正西方向），所以這條河不會是黃河。

這種說法存在一個思維漏洞，就是宏觀和微觀的差異。黃河在寧夏大體上確實是從南向北流，但是具體到某一個地方的時候，黃河的流向卻是不定的。在王維可能去的沙坡頭地區(qū)，黃河繞了一個彎。這種彎在地理學(xué)上叫作蛇曲。通俗地講就是河流會拐一個將近180度的大彎。所以王維站在沙坡頭確實是有可能看到長河落日的。

落日圓不圓？

其實，即使王維真的見到了長河落日，他也看不到圓圓的落日！你有沒有發(fā)現(xiàn)，我們看到的落日并不是個正圓形？日落的時候太陽似乎是被壓扁了一些。這是為什么呢？

當(dāng)筆沒入有水的杯子時，就像是折斷了一樣。為什么？估計很多同學(xué)都會脫口而出：“因為光的折射嘛！”是的，光的折射是光由一種介質(zhì)斜射到另一種介質(zhì)時，其傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。杯子里面的水造成了光的折射，于是筆看上去就像是折斷了一樣。

同理，太陽射到地球上的光線就像是筆，地球的大氣層就像是杯中的水，陽光由真空射入地球的大氣層也會發(fā)生折射，所以太陽看上去好像是被壓扁了一些。不只落日，日出的時候太陽的形狀也會發(fā)生變化。也許有的同學(xué)會進一步提問，為什么日出和日落時太陽的形狀會發(fā)生變化，而正午的太陽看上去卻沒什么變化呢？

為了更容易理解，我們可以畫兩個同心圓，外面的代表大氣層，里面稍小的代表地球。正午太陽在頭頂，我們在豎直方向從外圓向內(nèi)圓畫一條垂直線；傍晚太陽落山，我們在內(nèi)圓12點的位置向左畫一條橫線與外圓相交；清晨太陽升起，我們同樣向右畫一條橫線與外圓相交。這樣一比較，我們就很容易看出，橫線要比豎線長。

光的折射現(xiàn)象不僅在不同介質(zhì)之間發(fā)生，在不同密度的同一種介質(zhì)之間也會發(fā)生。地球上的大氣密度在近地面較大，在高空中較小。當(dāng)光線通過大氣時，大氣中的水分子、氣體分子和其他微塵會折射部分光線，令這些光線射向其他方向。于是，太陽光線從太空進入地球大氣層便會發(fā)生連續(xù)的折射。日出和日落時，光的折射現(xiàn)象最為明顯。在同一時刻，太陽的上邊緣和下邊緣受到的大氣折射程度不一樣，上邊緣受到的影響會比下邊緣大。這樣就造成了太陽垂直方向的直徑比水平方向的直徑看上去短一些，在我們觀察者看來，太陽就變成了橢圓形。所以從科學(xué)的角度來說，王維當(dāng)年看到的不是“長河落日圓”，而應(yīng)該是“長河落日扁”。

方形的太陽？！

太陽不僅能變成橢圓形的，在一些特殊情況下，甚至能變成方形的！

方形太陽最早在1933年9月13日傍晚被美國學(xué)者查貝爾于美國西海岸拍攝記錄下來；1978年3月12日，日本學(xué)者堀江謙與同行的另外兩名學(xué)者在加拿大的雷索柳特觀測并拍攝到了方形太陽；2003年10月18日下午5時15分，湖南省長沙市中學(xué)生鄧棵也觀測并拍攝到了方形太陽。

在特殊的天氣情況下，地面和海面的空氣溫度很低，上層空氣的溫度高，從而使得下層空氣密集，上層空氣稀薄。光透過大氣層便會產(chǎn)生明顯的折射，那些靠近地表或是海平面方向的光比更高角度的光要經(jīng)過更多偏折。太陽上部和下部的光線都被折射得十分厲害，幾乎成了平行于地平線的直線，人們就能看到太陽被壓成奇妙的方形。

迷惑人的蒙氣差

不僅如此，我們看到太陽所在的位置其實并不是太陽的真實位置。大氣的折射作用使太陽看起來比實際高，兩者的差值與太陽在天穹上的位置有關(guān)，這種現(xiàn)象被稱為蒙氣差效應(yīng)。一般說來，太陽在地平線附近時，光線的折射作用對它的高度影響最大。此時，我們看到的太陽高度的誤差也最大。我們看到太陽從地平線上剛剛升起時，實際看到的是它處在地平線下方時發(fā)出的光，只是由于大氣的折射，我們才“看到”太陽處于地平線上方。

罕見的綠閃和藍閃

太陽不僅會變形，它還會變色呢！曾有人拍攝到太陽上的綠色閃光，這是一種罕見的大氣光學(xué)現(xiàn)象，叫作綠閃，只有在遙遠、低矮的地平線處才能看到，持續(xù)的時間也只有幾秒鐘。

其實綠閃出現(xiàn)的原理并不是很復(fù)雜，它和三棱鏡分解白光的原理是一樣的。陽光到達地面，需要穿過地球的大氣層，在大氣層中被折射。由于不同顏色的光折射率不一樣，它們就會分散。在白天的大多數(shù)時候，陽光穿過大氣層的距離比較短，色散現(xiàn)象并不明顯。但是在落日的時候，陽光穿過大氣層的距離長，色散現(xiàn)象變得更加明顯。這時候，大氣層就像是一個翻過來的三棱鏡。陽光被大氣分解為七色光，當(dāng)綠色落到你眼睛里的時候，你就看到了綠閃現(xiàn)象。甚至有時候還會出現(xiàn)更罕見的藍閃現(xiàn)象。

走出家門，找一個空曠的地方，安靜地看落日吧。看看它是不是扁的，說不定，你也可以看見神奇的綠閃呢！