想象一下洛杉矶的黄昏：这个城市迷宫般的八车道高速公路上挤满了数百万辆汽车，发动机不断向空气中排放污染物。那些车里的人可能正淹没在雾霾的海洋中，但至少他们可以通过看到地平线上燃烧的猩红色日落来获得安慰。
根据都市传说，空气污染会增强日落的美感。污染确实会改变日落的外观，但它是否会朝着美丽的方向发展，这取决于个人品味以及空气中污染物的总量。
无论是正午的蔚蓝还是黄昏的橙色光辉，天空的颜色都是阳光与空气中的分子（主要是氮气和氧气）相互作用的结果，这些分子会导致光线向各个方向偏转，这种现象称为瑞利散射。所有波长的光都会被散射，但它们被散射的程度并不相同。根据约翰·W·S·瑞利近似散射定律，波长较短的颜色散射最多：紫罗兰色，其次是蓝色，然后是绿色，依此类推。
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保关于塑造当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
白天，当太阳直射头顶时，光线仅需穿过相对较薄的大气层。但是，随着太阳逐渐接近地平线，光线必须穿过越来越长的路径，并被更多的空气分子散射。当它到达这段旅程的终点（我们的眼睛）时，“大部分蓝色光已经被散射出光束” 美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的气象学家斯蒂芬·科菲迪解释道。剩下的是黄色、橙色和红色的暖色调，它们融合成黄橙色的日落。
然而，氮气和氧气的散射只能解释为什么日落可以是橙色的，或许是红色的，而不能解释为什么天空会变成血红色。“在没有任何杂质的大气中，你永远不会看到一个让正常色觉的人说‘哇，真红！’的日落，”宾夕法尼亚州立大学气象学荣誉退休教授克雷格·博伦说。“‘污染’导致日落更红，这肯定是正确的。”
美国国家海洋和大气管理局（NOAA）地球系统研究实验室化学科学主任A. R. 拉维香卡解释说，要获得红色的天空，你需要气溶胶。气溶胶是悬浮在空气中的固体或液体颗粒，它们既来自自然过程，也来自人类活动。
自然气溶胶来自森林火灾、沙尘暴扬起的矿物尘埃、海雾和火山喷发等等。火山喷发曾产生过历史上一些最壮观的日落，它们可以将硫酸液滴注入平流层，即海拔10到35英里之间的大气层。这些液滴可以席卷全球，无论它们走到哪里都会描绘出绚丽的深红色黄昏。1883年印度尼西亚喀拉喀托火山爆发后，世界各地出现了绚丽的日落，据说其中一次激发了挪威艺术家爱德华·蒙克的画作《呐喊》。
但是，加州大学欧文分校的化学家谢尔盖·尼兹科罗多夫说，“在大型城市中，你可以在很大程度上忽略天然气溶胶产品”，因为人类活动产生的气溶胶数量远远超过自然来源。他解释说，人类产生的气溶胶可以直接进入大气，例如汽车和卡车内燃机排放的烟尘。他补充说，当气态分子进入大气并与其他化学物质发生反应时，也会产生气溶胶。一个典型的例子：燃烧化石燃料会将二氧化硫气体释放到空气中，然后变成硫酸气溶胶。
尼兹科罗多夫说，悬浮在城市上空的大部分颗粒都会散射辐射，优先去除光谱调色板中较冷的紫罗兰色和蓝色，并增强红色。从这个意义上讲，这些颗粒散射光的方式与氧气和氮气分子非常相似。
“只要颗粒足够小，分子和微小颗粒的散射方式相同，”博伦说。如果颗粒与可见光的波长相比很小，它会比长波长（如红色）更多地散射短波长（如蓝色和紫罗兰色）。许多人造气溶胶足够小，可以满足这一标准，因此它们有助于洛杉矶和全球其他污染城市出现深红色的日落。
然而，“在某种程度上，空气污染非常严重，天空变得非常饱和，你甚至无法再清楚地看到太阳，”尼兹科罗多夫说。例如，当大量的大颗粒积聚在对流层（最靠近地面的大气层）中时，日落会显得明亮但苍白。尺寸接近或大于可见光波长的气溶胶往往会不加选择地散射所有颜色，从而增加天空的整体亮度，但会减弱颜色对比度。
博伦说：“任何种类的颗粒，即使远小于可见光的波长，通常也会使天空变亮，但会以牺牲色彩的纯度为代价”，他指出，当存在高浓度的大气溶胶时，这种效应更加明显。因此，尽管气溶胶可能会使日落变红，但过度的污染也会削弱整体日落体验。事实上，如果没有所有这些大气中的浮尘，从白天到夜晚的过渡可能会更加柔和——也更健康。