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为什么夜晚的天空容易呈现红色

时间:2017-09-19 10:56来源:未知 作者:时时网 点击:

      “绯红的夜空” 过去常常使人联想起颜色明丽的晚霞,那是地平线上沐浴在温暖落日下的美丽天空。俗语 “晚霞行千里” 指的就是,天边出现晚霞预示着第二天是晴朗的好天。但是,近几十年来,这一概念却被赋予了新的意义。随着户外照明的影响在人类生活中日益凸显,夜空也渐渐由黑转红。

 

  德国的柏林自由大学(Freie Universit?t)和莱布尼兹淡水生态学与内陆渔业研究所(Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries)的一组科学家,在克里斯托弗·凯巴(Christopher Kyba)的领导下,跟踪研究云层对光污染的影响时,发现夜空的颜色正在发生变化。这一研究成果最近被发表在《英国皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上,题为《红色成了新的黑色》(Red is the New Black)。

 

  不久之前,夜空还是相当的黑,那时只有月亮作为唯一的光源,我们也能看到数以千计的星星,更能看到宽广耀眼的银河横亘夜空。随着人类开始使用户外照明,夜晚也变得更加明亮。大名鼎鼎的本杰明·富兰克林也曾参与到美国早期的路灯推广和改进工作中,虽然那时的路灯只是把一个装有蜡烛的玻璃盒放到高高的杆子上去。这些早期的路灯从 1816 年开始,逐渐被煤气灯取代。1879 年,电灯泡首次被安装在克利夫兰的路灯上,一直到世纪之交都是户外照明的主要形式。后来,电力变得更实惠,街灯的数量得以大幅增加,“黑夜” 也成了城市生活中不复存在的事物。

 

  这些灯光不仅照亮了街道,大量的灯光还被散射到大气之中, 这种 “天空辉光” 在繁华的都市区极为常见。有些发光装置能比其他产生出更多的辉光。在顶部开口的路灯、非聚光灯和面朝上方的灯,比如装在广告牌下面的那种,都大大地增加了天空辉光。射向上空的光线越多,被大气层散射回地面的也就越多。

 

  凯巴的团队试图观测云层会对天空辉光产生怎样的影响。在夜空受自然光支配的地方,云层通常使得那里的天空变得更暗,这一点与在白天时一样。但是,研究者们在城市里发现了相反的情况:云层将更多的人工光反射回地面,而这放大了天空辉光的影响。他们还发现天空辉光不仅影响夜空的亮度,还在改变天空的颜色。

 

  众所周知,阳光中的短波长蓝色光能比长波红色光得到大气层更多的散射,这使得天空呈现出蓝色。相似的,研究者们发现短波长的人工光在晴朗的夜晚最容易被散射。但若有云层的覆盖,在晴朗天气下一般会散射到外太空中的长波红光,会被反射回地面。

 

  结果是,城市里多云的夜晚笼罩着一层微红的光辉,其影响是相当可观的。研究者们在柏林进行了为期数月的观测,每天晚上都会观测好几个小时。他们发现,在多云的夜晚,天空辉光中的蓝光,亮度比在晴朗夜晚高出 7 倍,而红光的亮度则高出 17 倍。在肉眼可见的范围内,这意味着受人工光线的影响,多云夜晚的亮度比自然情况下高出了数千倍!

 

  这对大自然产生了重要的影响。包括人类在内的所有动物都有其昼夜节律——循环往复的生物钟决定着我们何时醒来,何时又该睡去。不遵守这一节律就会出现时差反应(表现为工作效率低、不易入睡、睡中容易惊醒、思路不清等)。更加明亮的夜空扰乱了其他动物的昼夜节律,也影响了自然界捕食与被捕食的关系。(当然,相比于城市中交通拥堵和自然栖息地减少等现象,夜空转红的影响也许微乎其微。)

 

  凯巴的团队表示,即将到来的技术变革用不了多久就会改变夜空的模样。现今的世界潮流倾向于将气体放电灯替换为发光二极管,也即 LED 灯。 LED 灯更便宜、寿命更长、可以快速开关,这些特性都使得它成为一种理想的使用触发器的节能光源,而且它还可以用来照亮特定区域。不过,LED 灯的不足之处是它会释放出更多波长较短的光,而这会使晴朗的夜空变得更亮。人体的昼夜节律对波长短的光尤其敏感,所以 LED 灯会对我们产生更大的影响。

 

  明亮的夜晚还带来了一个更抽象的问题: 美丽的星空正在从我们眼前消失!曾经闪耀在古人头顶的璀璨繁星,现在已经看不到多少了。稀稀拉拉地挂着几颗星的淡红色夜空,远远没有布满繁星的黑夜引人入胜。住在城里的绝大多数人都还能看到月亮和少数的星星,如果足够幸运而且知道该往哪看的话,还有可能瞥见金星、火星和木星;但是,对于非常了解天空的天文爱好者来说,天空辉光必然是心头一大烦事。

 

  这一切问题的解决办法就是——保持自然的 “生理节奏”、减少天空辉光,还我们一个自然的夜空。说白了,就是改变城市照明的方式。面朝下的灯光就能带来巨大地变化,凯巴的团队还推荐使用尽可能不含短波长蓝光的 “暖白光” 来照明。可惜现状在未来不太可能会发生大的变化,人们通常都喜欢灯火通明的夜晚,尽管这意味这要生活在一片红色的夜空下。 

(责任编辑:admin)
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