如果您是受目前正在燃烧的数百万英亩加拿大森林火灾影响的数千万民众之一，那么您就会知道生活在阴沉的棕色天空下是什么感觉，太阳像一个阴郁的红球，凶狠地瞪着您。
这个故事几乎没有好消息。燃烧森林不仅会向大气中排放导致全球变暖的二氧化碳；还会破坏整个生态系统，而这些生态系统原本可以吸收空气中的一些二氧化碳。当然，更直接的问题是过量的烟雾会使空气质量变得危险地不健康。正如气候学家预测的那样，人为造成的气候变化正在造成更干燥的条件，为更大的火灾埋下伏笔。
尽管如此，这里面仍然有一些有趣的科学，并且不仅与天文学，而且与我们对自身在宇宙中位置的看法有着奇特的联系。
解释有点分散，但仍然引人入胜。
加拿大拥有地球上最大的森林之一；该国超过三分之一的土地被树木覆盖。树木的木材和树皮含有大量的纤维素，这是一种由碳、氢和氧元素组成的大型生物分子。燃烧木材会分解这些分子，并将它们的组成元素释放到空气中（并产生大量热量）。一旦释放出来，这些元素就会与大气中的氧结合并重新组合形成不同的分子。如果这个过程是高效的，那么最终的分子将只有二氧化碳和水。
然而，野火不是高效的燃木炉灶——这意味着它会产生更广泛的分子副产品。有些是纯碳，会聚集在一起形成称为黑碳或烟尘的微小颗粒。这种情况发生在高温下，例如木材燃烧时产生的高温。在较低的温度下，例如闷烧的草火，这个过程会产生称为棕色碳的复杂分子。野火还会释放出惊人数量的水蒸气——我们就称之为“蒸汽”——通过从燃烧的木材中释放水分。
烟尘看起来是黑色的，因为它吸收可见光谱中的光——也就是我们看到的那种光。如果烟雾足够浓密，所有照射到它的可见光都会被吸收，因此它看起来非常暗。另一方面，蒸汽是光的极佳反射体，因此它的羽状物看起来是白色的。
然而，有趣的地方在于当烟雾不是那么浓密的时候。一些光线会穿透，从而与烟雾中更多的颗粒相互作用。光表现为波，当它撞击颗粒时，它会发生折射，或绕着颗粒弯曲。具体情况非常依赖于颗粒的大小和光的波长，但一般来说，烟雾会比红光更多地弯曲蓝光。这会散射蓝光，使其朝向有些随机的方向传播。
光和物质之间的这种基本反应发生在整个大气层中，而不仅仅是在烟雾羽状物中。事实上，这就是天空为什么是蓝色的原因！阳光照射到空气中微小的氮分子和氧分子，光线的蓝色成分会被散射掉。这些分子在头顶无处不在，它们中的许多会将蓝光散射到地面上的我们这里。结果就是我们看到蓝光从天空中的各个方向射来。
这也是为什么日落如此红润的原因。当您看向地平线时，您会穿过更厚的空气柱，这使得不仅是蓝色，而且绿色甚至黄色的光线更有机会被散射掉。穿透过去的是橙色和红色，有时会使太阳看起来非常鲜红。
烟雾也会发生类似的效果。隐藏太阳的狭窄羽状物在其中心看起来会是黑暗的，因为所有光线都被吸收了。烟雾会变稀薄，接近羽状物的外部极限，并将颜色变成红色和橙色，因为这些波长相对完好无损地穿透过去。与此同时，在边缘本身，一些蓝光可以直接散射到您这里，使羽状物的轮廓看起来呈蓝色。
然而，从地平线到地平线的浓厚烟雾会吸收所有入射的蓝光，使整个天空呈现出令人不安的橙色、红色甚至棕色。这就是上周在纽约市发生的情况，使那里的天空呈现出病态的、污浊的外观。
烟雾对天文学的影响是显而易见的；当上方的天空基本上是不透明的时候，很难观测到微弱的天体。但也有更微妙的影响。
18世纪后期，德国天文学家威廉·赫歇尔和卡罗琳·赫歇尔兄妹团队思考了我们在太空中的位置。他们推断，如果宇宙是有限的，太阳靠近它的边界，那么在一个方向上的恒星会更少，而在相反方向上的恒星会更多。因此，他们认为通过计算天空中不同区域的恒星数量，他们可以计算出太阳在宇宙中的相对位置。在观察了天空的许多区域并仔细地将所有恒星加起来之后，他们推测我们位于宇宙中心附近。
当然，现代宇宙学表明我们在太空中没有这样的特殊位置。但在当时——远在发现其他星系或大爆炸引起的宇宙膨胀之前——对于赫歇尔兄妹和所有人来说，银河系基本上就是整个“观测到的”宇宙。但即使宇宙是有限的，即使银河系是全部，他们仍然会得到错误的估计。那是因为他们也不知道星际尘埃的存在——类似于烟尘的小型碳基分子，它们是在大质量恒星死亡时产生的。恒星之间的空间充满了这种尘埃，以至于无论您在银河系中的位置在哪里，看起来都像您在中心——因为，很像烟雾，周围的尘埃会吸收星光，从而阻止清晰地看到星系的整体形状。
顺便说一句，我们从星际尘埃云中看到的蓝光散射和吸收与我们从野火烟雾羽状物中看到的一样。星云巴纳德68是这方面的典范。在中心，它漆黑一片，根本看不到穿过它的恒星。然而，在边缘附近，星云的尘埃较薄，后面的恒星是微弱可见的，并且由于它们的蓝光被散射掉而高度发红。这使得星云看起来像太空中的一个洞，边缘模糊不清，隐约令人不安的深红色。
令人不安的是，天文学家将这种发红效应称为“星光的消光”。它在科学上是有帮助的——例如，它可以用来测量我们星系内尘埃的分布——但这一切太让人联想到我们日益受到野火污染的天空。
令人震惊的是，描述星光和尘埃的相同光学物理学也解释了更多局部的现象。如果说这一切有什么一线希望的话，也许那就是烟雾弥漫的空气可以再次提醒我们科学的预测能力。气候学家几十年来一直表示，在一个迅速变暖的世界中，野火——及其区域性的烟雾羽状物——将更加频繁和具有破坏性。烟雾会消散，但信息应该经久不衰：当信誉良好的科学家就某些事情发出警告时，我们可能应该听取他们的意见。