暮光的三种类型

在黄昏和黎明,天空随着介于两者之间的光线的三种阶段而舞动

A crescent moon at twilight, against a colorful sunset

Katrin Ray Shumakov/Getty Images

暮光时分总有一种蜕变感。

当太阳刚刚在西方落下时,天空的颜色从下午充满活力的蓝色变为更加柔和的色调,仿佛它正在为夜晚安顿下来。很快,东方将会变暗,而西方则会经历一场红色、橙色和黄色的狂欢。然后,最终,黑夜将再次统治一切。

这其中有一种诗意,一种介于夜晚和白天两种存在之间的临界感。“twi-”这个前缀在古英语中意为“以两种方式”,当然,这种双重状态的中间性启发了许多文学诗歌。暮光的另一个词是“gloaming”,这个词的质感如此丰富,我能感受到它。


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但除了诗歌之外,暮光也有一门科学。天文学家(以及其他急切等待夜晚的人)非常熟悉暮光,以至于我们对其各个阶段进行了分类。如果您没有花太多时间凝视太阳在地平线下缓缓降落的天空,那么您就错过了一些精彩的视觉盛宴。

首先,让我们赞美地球的大气层。没有空气,我们会遇到一些相当严重的问题——比如无法呼吸——尽管考虑到大气层可能是多么湍流和不透明,一些天文学家宁愿没有它。但大气层所做的一件有趣的事情是散射阳光:来自太阳的光子撞击空气中的氮分子和氧分子并反弹。许多光子最终会向地面弹射,所以当我们抬头看时,我们看到的光来自天空本身。

在夜晚,当大部分固体地球阻挡太阳时,没有阳光可以散射,所以天空是黑暗的,而且,取决于天气,我们可以看到更远的地方。在这两个时间之间是暮光的巢穴。但暮色并非一下子降临;相反,暮光以渐进的阶段滑过天空。

日落之后发生的第一个阶段称为民用暮光,之所以这样命名,是因为此时天空仍然足够明亮,人们可以进行典型的“白天”户外活动。根据定义,民用暮光是指太阳刚低于地平线到太阳低六度(大致相当于伸出的手中并排的三根手指的跨度)的时间范围。

早期暮光天空明亮的原因是我们的星球是圆的。我们的大气层随着地球表面弯曲。对于站在地面上的人来说,太阳一旦落下就变得不可见,但是对于更高海拔的观察者——例如,在几公里以上——仍然可以看到太阳。从他们更高的角度来看,太阳还没有降到地球边缘以下。这意味着阳光仍然在那里的大气中散射,为即将到来的黑夜提供了短暂的喘息机会。

民用暮光的持续时间因地点和季节而异。对于非常高纬度地区,靠近两极,太阳在天空中的路径仅在一年中的某些时候才将我们的恒星带到地平线以下,而且并非总是足够低以使夜晚真正变黑。在这些地区,暮光可能会持续数小时。在靠近赤道的地方,太阳以更垂直的方式向地平线俯冲,那里的民用暮光持续时间不到半小时。

在民用暮光期间,如果云层或来自人造光源的眩光没有干预,最明亮的天体可能会变得可见。月亮可以在白天看到,但随着天空变暗,它变得更容易被发现。金星和木星可能很容易足够明亮,可以在民用暮光结束时看到——或者如果您确切知道在哪里看,则更早。

这也是您最有可能在西方天空看到最多颜色的时候。散射阳光的那些相同的分子并非随机地进行散射;散射的角度取决于光的颜色。蓝光比红光散射得多,这就是为什么白天天空是蓝色的原因。然而,红光倾向于直接穿过这些分子。因此,在黄昏时,来自太阳的所有蓝光都被散射走了,只留下更红的颜色透射出来,从而创造出那些令人惊叹的多彩日落。

尽管如此,黑暗仍在不可阻挡地继续。下一个阶段是航海暮光,此时太阳在地平线以下 6 到 12 度之间。天空可能是深紫色,星星开始出现。“航海暮光”这个术语的出现是因为水手们使用星星来确定方向,正是在傍晚的这个时间,天体导航成为可能。

在那之后是天文暮光。此时太阳在地平线以下 12 到 18 度之间,天空最终呈现黑色,星星真正闪耀。我们称之为天文暮光,因为对于您的眼睛来说,它可能看起来很暗,但通过望远镜,天空仍然足够明亮,会干扰一些观测。一旦太阳降到 18 度以下,暮光的最后阶段就结束了;天空变得完全黑暗,天文学家可以享受他们工作之夜的开始。

当然,这都是指日落后的黄昏。黎明时分,当太阳升起时,这个过程会以相反的顺序发生。我记得许多次望远镜观测会持续整夜;我总是能分辨出天空何时开始变亮,这预示着该收工、备份数据并回家睡个好觉的时候了。从黄昏到黎明熬夜是我的生活方式。

但这并不是说日落和日出是完全对称的——它们是不同的!黎明的天空往往比黄昏更晴朗、更干净。这是因为在白天,来自太阳的光,尤其是紫外线,与地球空气中的分子相互作用,从而提高了气溶胶(漂浮在大气层高处的粒子)的水平。这些粒子倾向于以不同的方式散射光,使天空呈现出白色、朦胧的外观。这在夏季通常更明显,此时环流模式较为缓慢,雾霾可能会持续更长时间

尽管如此,我一直都喜欢黄昏时的暮光。世界安静下来,天空本身预示着星星的到来。对于天文学家来说,暮光预示着对宇宙的欢迎,而对宇宙的期待是我所知道的最美好的事情之一。

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