沙塵暴侵襲北京上空現「藍太陽」奇觀 原來與光學現象有關?

撰文:林芷瑩
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北方多地今日(15日)受近10年最強沙塵暴侵襲,其中在北京市更出現了「藍太陽」的奇觀,不少網民更在社交平台上載相片,表示猶如好像在火星上看到的太陽一樣。
對此,國家天文台研究員苟利軍表示,「藍太陽」現象是因為大氣中的塵埃顆粒發生了米氏散射,而非大眾熟悉的瑞利散射。

北京市上空出現「藍太陽」奇觀。(微博)

米氏散射(Mie scattering)是一種光學現象,當微粒半徑的大小接近於或者大於入射光線的波長λ,大部分的入射光線會沿着前進的方向散射。由於沙塵粒徑通常大於可見光波長,波長最接近粒徑的紅橙光散射明顯,逆光回望太陽時紅光較少而略呈藍色。

瑞利散射(Rayleigh scattering)同樣是光學現象,是半徑比光或其他電磁輻射的波長小很多的微小顆粒對入射光束的散射。在大氣中,太陽光譜中波長較短的藍紫光,比波長較長的紅光散射更明顯,而短波中又以藍光能量最大,因此在大氣分子的強烈散射作用下,藍色光被散射至瀰漫天空,天空即呈現蔚藍色。

當日落或日出時,太陽幾乎在視線的正前方,直射光中波長較短的藍光大量被散射,只剩下紅橙色光。因此,日落或日出時太陽附近呈現紅色,而雲也因為反射太陽光而呈現紅色,但天空仍然是藍色。

(北京日報)

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