自然界中一些最美丽的现象起源于物质微粒对光的散射,蔚蓝的天空、霞光万道的朝阳、红彤彤的落日、变幻莫测的朵朵白云等即是很好的实例。当太阳光通过大气层时,大部分被空气分子吸收,并立即从某些新的方向射出,见下图。散射现象可以用水波对漂浮的轻小物体的作用来描述,当一小块石子被投入平静的水面,产生的水波会使轻小的物体(如小软木塞)随水的波纹上下跳动。光波也是以类似的方式作用于空气中的分子、细小的灰尘以及烟雾粒子。当一行光波使分子或粒子产生振动时,波就可以在某些方向上再次发射。白色的阳光中含有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光,当它们遇到分子或相当于分子大小的微粒时,不同颜色的光受到的散射的情况差异很大,即虽然都可以向各个方向散射,但散射的多少大不相同。山魈蓝色的面部、人的蓝眼睛等都是光散射的结果。
当水蒸气越积越多时,云层越来越厚,如果云层太厚时,白云大量吸收了太阳光,透过云层的光强明显减弱,于是就只能看到乌云了。云层加厚并扩展开,形成黑云压顶之势,则预示着暴风雨既将来临。如果没有大气,太阳光得不到大气中各种分子、微粒的散射,那么即使在白天,天空也是黑洞洞的,人们仰望天空,只能看到光辉夺目的太阳悬挂在漆黑的背景中,这种景象正是宇航员航行时经常看到的。
天空呈现灰色为大气污染的结果,灰尘和污染不仅使天空变成棕色和灰色,也能使天空变成灰蓝色。霾是浓度较大、直径很小的气溶胶粒子对太阳光散射造成的,透过霾层远望时,犹如隔了一层有色的薄幕使物体染色,当背景发暗时,薄幕呈浅蓝色;当背景明亮时,薄幕呈淡黄色或红色。
清晨,东方闪现出万道金光,红彤彤的太阳徐徐升起,大地处处充满生机。黄昏,夕阳西坠,霞光满天,这与日出或日落时段太阳光要穿过一层比太阳高挂时更厚的大气层有关,因为更多的蓝色光线在到达观测者的眼睛之前已经被散射掉了,剩下主要包含红光和橙光的太阳光,所以此时的太阳看起来呈红色,周围的云朵也被映衬得绚丽多彩。朝霞、晚霞不外乎是大气分子、气溶胶粒子和水汽凝成物等对太阳光的折射所产生的色散、散射和衍射所造成的。霞的颜色和艳丽程度与大气中的水分有关,出现朝霞说明大气中的水汽和小水滴比较多,考虑到云层自东向西的移动,因此预示天气变化将由晴天转为阴雨;晚霞的出现表明含大量水汽的云层已经移到西边,故有“朝霞不出门,晚霞行千里”的谚语。
黄龙的钙华地貌最具特色,莲台飞瀑流淌在金黄色的钙华堆积形成的莲台上,乳黄色钙华塌陷形成的岸壁水流跌宕飞泻,金沙铺地,千层碧水走黄龙。黄龙南部山区主要由碳酸岩组成,钙源十分丰富,溶有大量钙质的水在该区域流动中,使大量析出钙华成为可能。黄龙的钙华池层层叠叠,逶迤而下,状似梯田,最具代表性的是五彩池、争艳池和迎宾池。产生原因是碳酸钙饱和度和水深差异等导致水对光的吸收和反射差异,再加上池中生长的藻类颜色的不同,出现了池水五彩斑斓的现象。
中国南方多为红土壤,这与土壤中含铁较高有关。以云南东川红土地为例,因云南东川高温多雨,导致发育而成的红色土壤中含铁、铝成分较多,有机质少,酸性强,土质黏重。土壤里的铁质经过氧化慢慢沉积下来,逐渐形成了炫目的色彩。有关专家认为云南东川红土地是全世界除巴西里约热内卢外,最有气势的红土地,其景象比巴西红土地更为壮美,堪称“色彩的盛宴”。当一部分红土地翻耕待种,另一部分红土地已经种上绿绿的青稞、或油菜和其它农作物,不同季节、不同时间到来,远远看去,山川和原野呈现出一片片暗红、紫红、砖红等不同的红色,方圆数百里大大小小的山头、山坡上,油菜花与洋芋花热烈地绽放着,金色的麦浪在清凉的山风下如碧浪般翻滚,一层绿,一层白,又一层红,一层金,就像上天涂抹的色块,色彩绚丽斑斓,衬以蓝天、白云和那变幻莫测的光线,构成了红土地奇异壮观的景色。
为什么火山熔岩多是黑色的?
火山岩浆主要是熔融状硅酸盐,SiO2含量一般在45~52%。火山熔岩可分为碱性玄武岩,中性安山岩,酸性流纹岩,此外尚有三者之间的过渡类型岩石。由于火山熔岩含有大量黑色的Fe3O4和FeO,因此火山熔岩多是黑色的。黑色的岩石在空气中会慢慢氧化、风化,其中的Fe3O4和FeO会转化成红色的Fe2O3,“丹霞地貌”就是这样现出美丽红色的。当然,熔岩中若含有不同的呈色离子或组成、结构不同等,也可能呈现出其它多种不同颜色来。
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