 周一 · 知古通今| 周二 · 牧夫专栏 周三 · 视频天象 | 周四 · 观测指南 周五 · 深空探测 | 周六 · 茶余星话 | 周日 · 太空探索 翻译：杨宜修 校对：韩佳安 刘海牧 审阅：牧夫校对组 林钰然 编排：琇茹 后台：m44mars  这张国际空间站拍摄的照片中显示了不同颜色的气辉。 图源：美国国家航天局 阳光明媚的晴朗日子里，抬头仰望，你将看到碧蓝如洗的天空。不过，这是天空真实的颜色吗？或者说，这是天空仅有的颜色吗？ 答案略微复杂，涉及到光、原子、分子与地球大气层某些奇怪部分的本质，也同样涉及到巨大的激光——关乎科学！ 蓝天？ 先说重要的事：当我们在阳光明媚的日子里看到蓝天，我们看到的是什么呢？我们看到的是蓝色的氮气或氧气吗？答案很简单：不是。事实上，我们看到的蓝光是散射后的太阳光。 太阳产生的可见光几乎覆盖了所有可见光谱，在我们的眼睛看来它是白色的，但它其实包含了彩虹所有的颜色。太阳光穿过空气时，大气层中的原子和分子会往所有方向散射蓝光，比红光多得多。这种现象称为瑞利散射，其结果就是晴天里的白色太阳和碧蓝天空。 日落时分，我们会看见这种现象变得更加明显，因为太阳光要在大气层中穿行更远，才能到达我们的视线中。当太阳靠近地平线时，几乎所有蓝光都被散射了，或被灰尘吸收了，所以在我们面前呈现的，便是一轮被更蓝的天空环绕的红色太阳。 可是，如果我们看到的全是散射后的太阳光，那么，天空的真实色彩到底是什么呢？也许，我们能在夜晚得到答案。  这张2012年国际空间站拍摄的照片中显示了气辉与极光。 图源：美国国家航天局 黑暗天空的颜色 如果你眺望夜空，明显是漆黑一片，但那并不是百分百的黑色。没错，不仅因为有恒星在场，夜空本身也在发光。这并不是光污染，而是大气层在自然发光。 在漆黑无月的乡村夜晚，远离城市灯光，你会看见以天空为背景显现出轮廓的树木山岭。 这种称为气辉的光芒由大气层中的原子和分子产生。在可见光里，氧气产生绿光和红光，羟基（OH）产生红光，钠产生微弱的黄光。氮虽然比钠含量更多，在气辉中的作用不大。 气辉有明显的颜色，这是由于原子和分子以光的形态，释放了特定数量的能量（量子）。举例来讲，在高纬度地区，紫外光可以将氧分子（O₂）分裂为成对的氧原子，当这些原子随后重新结合成氧分子时，后者会产生清楚的绿光。 黄光、流星和清晰的照片 钠原子是大气层中极小的部分，但组成了气辉的一大部分，而且有着不同寻常的起源——流星。 如果你愿意等候的话，在任何晴朗黑暗的夜晚，你都能看到流星。这些流星是极其微小的陨石，由上层大气中每秒穿行11千米多、升温并蒸发的灰尘颗粒产生。 当流星在夜空中闪耀而过，在大约100千米的高度上，会在身后留下一串原子和分子的轨迹。有时你可以看见色彩鲜明的流星，这就是其包含的原子和分子造成的。明亮异常的流星，甚至会留下显眼的烟雾轨迹。位于这些原子和分子中间的是一小部分钠。  从国际空间站上看见的流星和气辉。 图像授权：美国国家航天局 对天文学家而言，这些大气高层的钠很有用。地球大气层永远处于运动状态，它混乱的涌动模糊了行星、恒星、星系的形象。你可以联想夏日午后在长路上看到的耀眼光芒。 为了抵消大气层湍流的影响，天文学家快速地拍摄明亮的恒星，以测量恒星的形象是如何被模糊的。一种特殊的变形镜在经过调整后，可以移除扭曲作用，产生的图像比那些从太空望远镜拍摄的照片更清晰。（虽然太空望远镜仍有优势，即拍摄的图像中不会出现气辉） 这种“自适应光学”技术是强大的，但也有个大问题。在整片天空中，缺乏足够的自然光恒星让自适应光学工作。于是，天文学家在夜空中创造了称为“激光引星”的假星。 钠原子远在湍流大气层之上，我们可以向其发射功率激光，让钠原子以明显的钠的黄色熠熠生辉。这样一来，假星就能被运用于自适应光学了。你在夜晚看见的流星，帮助了我们以更清晰的视角观看宇宙。 所以，天空并不是蓝的，至少不总是蓝的。在黑暗的夜晚，天空也同样被混合了红、黄、绿的辉光所渲染。其颜色来源是散射后的太阳光、氧气、和流星里的钠元素。稍稍用点物理学和巨大的激光，我们就可以创造人工黄星，获取宇宙更加清晰的图景。 ————— END ————— 版面编排：琇 茹 责任编辑：杨伯顺 牧夫新媒体编辑部 『天文湿刻』 牧夫出品 微信公众号：astronomycn  球状物“追逐”星系 牧夫 荐书 谢谢阅读 |
