被警告？ CP尤因, CC BY-SA
人類總是使用簡單的自然觀察來試圖理解我們複雜的環境，甚至更廣泛的宇宙。 其中一個例子是：“夜晚的紅色天空，牧羊人的喜悅”和“早晨的紅色天空，牧羊人的警告”。 這些說法 - 哪個可以追溯到聖經 （Matthew 16：2b-3） - 暗示特別是紅色的夕陽意味著晴朗的天氣即將到來，特別是紅色的日出意味著它將是惡劣的天氣或可能是暴風雨的一天。
詮釋黃昏和黎明的天空色彩有著豐富的傳統，不同的文化群體和人民有不同的傳統和諺語。 例如，“牧羊人的喜悅”通常被替換為“水手的喜悅“在美國版的押韻。 但這種預測背後有什麼真相嗎？
在歐洲和美國等中緯度地區， 天氣系統大多從西方進入。 正是這一特殊功能可以幫助我們了解天空的顏色如何與未來的天氣模式相關聯 - 以及牧羊人是否應該關注紅色天空。
紅色的陰影
在日落或日出期間，來自太陽的光將穿過大部分大氣層，最終穿過對流層 - 一個包含雲的區域。 在那裡，太陽光與氣體分子相互作用，氣體分子遠小於光的波長，物理學家稱之為過程 瑞利散射。 在這種相互作用中，如果光的顏色是藍色而不是紅色，則光會更有效地散射。 太陽在日落或日出時看起來很紅的原因是因為大部分藍光在通過大氣層的漫長旅程中散落。
你可以在家測試一下。 通過添加一滴或兩滴牛奶的水照射火炬。 牛奶以與大氣中的氣體分子類似的方式散射光，使火炬光看起來是紅色的。
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但是日落或日出並不一定意味著明亮的紅色天空。 如果空氣中有大量的水蒸氣，這會讓夕陽看起來更加粉紅和橙色 - 將鮮紅的顏色靜音。 這是由於水滴與光的波長相當或更大而引起的效果，這意味著它們類似地散射所有顏色的光。
濃烈的紅色天空 需要特別乾燥和清澈的對流層 沿著陽光的路徑 - 所以空氣主要由比水滴，灰塵或污染物小的分子組成。 這種明顯的大氣條件 通常是聯繫在一起 從西面向高壓天氣前方移動的一側 - 這種現象通常意味著第二天將是乾燥和陽光充足的。 因此，對於夜間紅色天空的說法似乎確實有些道理。
如果高壓系統向東移動，那麼這些大氣條件會遇到太陽升起的光線。 結果，早晨的紅色天空表明天氣即將發生變化。 從西邊日落時到達我們的任何光都必須通過更潮濕的空氣。 另外，氣氛就好了 高壓系統的尾側通常也含有較高的污染物，這也有助於散射藍光。
但是日落或日出的顏色可能會更加複雜，並且是除了天氣以外遠離觀察者的事件的結果。 空氣不僅可以含有水，還可以含有更複雜的污染物和小的灰塵顆粒。 如果這些都大小相似，太陽和天空可以呈現橙紅色，丁香色或紫色。 這些顆粒可以從野火和沙塵暴中撿起來。
直到最近才導致英國的這種現像被稱為 颶風太陽。 與颶風奧菲莉亞有關的天氣系統已經運走了 來自北非的灰塵和伊比利亞的野火 在英國的雲層中。 結果，中午的太陽變成了深橙色，用怪異的光線照射著景觀。 另一個例子是 ENjafjallajökull的2010火山噴發冰島的一座火山，在高大氣壓下產生細灰和硫酸鹽氣溶膠。
星際日落
紅色的天空不僅僅是照片的好機會。 他們提供了一些時刻來思考基礎觀測如何能夠揭示未來天氣，甚至數千英里之外的火山爆發。 也許更令人驚訝的是，它們也有助於我們理解我們自己星球之外的東西。
被稱為“星際介質”的空間充滿了灰塵和氣體。 有時，它可以在雲層中聚集，並使遠處恆星的光線顯著變暗和變紅。 當我們看到它時，就像我們看到數百個太陽同時變成更紅的顏色。 了解這些“星際日落”讓我們能夠 探索我們和其他明星之間的關係.
那是因為靠近恆星或形成恆星的雲中的粒子可能存在於塵埃中或塵埃中，有助於引起紅色星光。 最終，通過研究這些星際日落，我們可以精確地計算出來 這些粒子是什麼。 這意味著我們可以理解哪些元素有助於形成具有自己的大氣，日落和日出的恆星和行星。 所以紅色的天空不僅帶來了牧羊人的喜悅 - 他們也帶來了天文學家的喜悅。
關於作者
Daniel Brown，天文學講師， 諾丁漢特倫特大學
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