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行星|其他行星上的日落是什么颜色？

行星|其他行星上的日落是什么颜色？
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夕阳西下（图源：popsci.com）
程江华编译
黄昏时分 ， 夕阳将周围的天空染成火红色 ， 日落时的景色美不胜收 。 若你走在海边的沙滩上 ， 或许还会在日落的尽头看到天空中出现的一小片绿光 。 这片绿光是怎么回事呢？要想知道这个问题 ， 我们就要先了解一下日落的色彩从何而来 。
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海上日落（图源：popsci.com）
日落的色彩从何而来？
大气由非常微小的气体分子组成 ， 其中主要是氮和氧 。 进入地球大气层的光与空气中的微粒相撞后 ， 会在各个不同的方向发生瑞利散射（Rayleigh scattering） 。 瑞利散射光的强度和入射光的波长的4次方成反比 ， 也就是说 ， 这些微粒对蓝光和紫光等短波光的散射更有效 ， 而对波长较长的红光、橙光、黄光有较好的“通透性” 。
在晴朗的白天 ， 当太阳光经过大气层时 ， 与大气层的分子发生瑞利散射 。 由于紫光、蓝光比红光、黄光的波长短 ， 瑞利散射比较激烈 ， 被散射后会布满整个天空 ， 使天空呈现蔚蓝色；由于波长较长的红光、黄光能够穿透大气层直接到达地面 ， 因而 ， 此时的太阳及其附近的天空呈现白色（这些光混合后的颜色） 。
行星|其他行星上的日落是什么颜色？
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【行星|其他行星上的日落是什么颜色？】某些波长的光被散射时 ， 它们会向不同方向重新发射 。 （图源：livescience.com）
在早晨或傍晚 ， 太阳光与地面的角度较小 ， 意味着太阳光需要穿过较厚的大气层才能进入我们的视野 。 在这个过程中 ， 紫光、蓝光等短波光被反复散射 ， 到达眼睛的光特别少；而红光、黄光等长波光因具有较好的“通透性” ， 可以直接穿透大气层 。 因此 ， 在日出或日落时 ， 太阳及附近的天空呈现红色或黄色 。
至于波长相对较长的绿光 ， 每次日落时都有可能会出现 ， 但由于时间很短 ， 只有几秒钟 ， 因此很难被人眼发现 。
其他行星上的日落
美国特拉基社区学院的库尔特·埃勒（Kurt Ehler）教授在《应用光学》上发表文章称 ， 每颗行星上的日落的颜色并不相同 ， 这些颜色是由每颗行星大气层中的粒子散射阳光的方式决定的 。
埃勒教授表示 ， 任何大气层以气体为主的行星都和地球类似 ， 日落时 ， 波长较长的光的颜色在天空中占主导地位 。 例如 ， 在天王星上 ， 大气中的氢、氦和甲烷气体粒子会散射波长较短的蓝光和绿光 ， 同时吸收（但几乎不会再发射）波长较长的红光 。 白天时 ， 天王星的天空会呈现出明亮的蓝色 。 与绿光相比 ， 波长较短的蓝光更容易被气体粒子散射 ， 因此在日落时 ， 天空会变成蓝绿色 。
如果行星的大气层由气体以外的物质主导 ， 则以上理论不再适用 。 例如 ， 在火星上 ， 大气层主要由微米级的尘埃悬浮颗粒构成 ， 而气体密度只占地球的1/80 。 也就是说 ， 天空中光的散射不再以气体分子为主导 ， 而是由尘埃颗粒控制 。
埃勒及其同事对火星探测器“勇气号”的数据进行研究 ， 发现火星尘埃散射光的方式与气体分子不同 ， 日落时天空呈现蓝色的原因与尘埃粒子散射光的方式有关 。 地球上的气体分子会把光散射到各个不同的方向 ， 但火星上的尘埃主要将光散射到同一个方向（即向前的方向） 。
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火星探测器“勇气号”拍摄的火星日落（图源：NASA）
此外 ， 尘埃粒子散射红光的角度比蓝光大得多 。 蓝光的散射范围不是很广 ， 所以会变得更加集中 。 因此 ， 火星上蓝光的强度大约是红光的6倍 。
火星探测器记录了火星上日落时云层的运动（图源：NASA）
如果你有机会去火星上看日落 ， 你会发现太阳是白色的 ， 这是因为火星的大气层太稀薄 ， 光线在穿过大气层时并不会改变颜色 。 埃勒教授称 ， “太阳周围还有蓝色的光芒 ， 再向远处望 ， 天空开始泛红 ， 你可以看到红光会以更大的角度向外散射 。 ”
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（图源：osapublishing.org）
总之 ， 日落的颜色由这颗行星的大气层决定 ， 至于其他行星和卫星上的日落是什么颜色 ， 需要彻底了解它们的大气成分才能预测 。 如果这些天体有气态的大气层 ， 日落时就有可能出现更长波长的光 。
参考文献：
https://www.popsci.com/green-flash-sunset/
https://www.livescience.com/what-color-are-other-planets-sunsets.html
征稿启示
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