暮光的三種類型

在黃昏和黎明,天空隨著介於兩者之間的光線的三種階段而舞動

A crescent moon at twilight, against a colorful sunset

Katrin Ray Shumakov/Getty Images

暮光時分總有一種蛻變感。

當太陽剛剛在西方落下時,天空的顏色從下午充滿活力的藍色變為更加柔和的色調,彷彿它正在為夜晚安頓下來。很快,東方將會變暗,而西方則會經歷一場紅色、橙色和黃色的狂歡。然後,最終,黑夜將再次統治一切。

這其中有一種詩意,一種介於夜晚和白天兩種存在之間的臨界感。“twi-”這個字首在古英語中意為“以兩種方式”,當然,這種雙重狀態的中間性啟發了許多文學詩歌。暮光的另一個詞是“gloaming”,這個詞的質感如此豐富,我能感受到它。


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但除了詩歌之外,暮光也有一門科學。天文學家(以及其他急切等待夜晚的人)非常熟悉暮光,以至於我們對其各個階段進行了分類。如果您沒有花太多時間凝視太陽在地平線下緩緩降落的天空,那麼您就錯過了一些精彩的視覺盛宴。

首先,讓我們讚美地球的大氣層。沒有空氣,我們會遇到一些相當嚴重的問題——比如無法呼吸——儘管考慮到大氣層可能是多麼湍流和不透明,一些天文學家寧願沒有它。但大氣層所做的一件有趣的事情是散射陽光:來自太陽的光子撞擊空氣中的氮分子和氧分子並反彈。許多光子最終會向地面彈射,所以當我們抬頭看時,我們看到的光來自天空本身。

在夜晚,當大部分固體地球阻擋太陽時,沒有陽光可以散射,所以天空是黑暗的,而且,取決於天氣,我們可以看到更遠的地方。在這兩個時間之間是暮光的巢穴。但暮色並非一下子降臨;相反,暮光以漸進的階段滑過天空。

日落之後發生的第一個階段稱為民用暮光,之所以這樣命名,是因為此時天空仍然足夠明亮,人們可以進行典型的“白天”戶外活動。根據定義,民用暮光是指太陽剛低於地平線到太陽低六度(大致相當於伸出的手中並排的三根手指的跨度)的時間範圍。

早期暮光天空明亮的原因是我們的星球是圓的。我們的大氣層隨著地球表面彎曲。對於站在地面上的人來說,太陽一旦落下就變得不可見,但是對於更高海拔的觀察者——例如,在幾公里以上——仍然可以看到太陽。從他們更高的角度來看,太陽還沒有降到地球邊緣以下。這意味著陽光仍然在那裡的大氣中散射,為即將到來的黑夜提供了短暫的喘息機會。

民用暮光的持續時間因地點和季節而異。對於非常高緯度地區,靠近兩極,太陽在天空中的路徑僅在一年中的某些時候才將我們的恆星帶到地平線以下,而且並非總是足夠低以使夜晚真正變黑。在這些地區,暮光可能會持續數小時。在靠近赤道的地方,太陽以更垂直的方式向地平線俯衝,那裡的民用暮光持續時間不到半小時。

在民用暮光期間,如果雲層或來自人造光源的眩光沒有干預,最明亮的天體可能會變得可見。月亮可以在白天看到,但隨著天空變暗,它變得更容易被發現。金星和木星可能很容易足夠明亮,可以在民用暮光結束時看到——或者如果您確切知道在哪裡看,則更早。

這也是您最有可能在西方天空看到最多顏色的時候。散射陽光的那些相同的分子並非隨機地進行散射;散射的角度取決於光的顏色。藍光比紅光散射得多,這就是為什麼白天天空是藍色的原因。然而,紅光傾向於直接穿過這些分子。因此,在黃昏時,來自太陽的所有藍光都被散射走了,只留下更紅的顏色透射出來,從而創造出那些令人驚歎的多彩日落。

儘管如此,黑暗仍在不可阻擋地繼續。下一個階段是航海暮光,此時太陽在地平線以下 6 到 12 度之間。天空可能是深紫色,星星開始出現。“航海暮光”這個術語的出現是因為水手們使用星星來確定方向,正是在傍晚的這個時間,天體導航成為可能。

在那之後是天文暮光。此時太陽在地平線以下 12 到 18 度之間,天空最終呈現黑色,星星真正閃耀。我們稱之為天文暮光,因為對於您的眼睛來說,它可能看起來很暗,但透過望遠鏡,天空仍然足夠明亮,會干擾一些觀測。一旦太陽降到 18 度以下,暮光的最後階段就結束了;天空變得完全黑暗,天文學家可以享受他們工作之夜的開始。

當然,這都是指日落後的黃昏。黎明時分,當太陽升起時,這個過程會以相反的順序發生。我記得許多次望遠鏡觀測會持續整夜;我總是能分辨出天空何時開始變亮,這預示著該收工、備份資料並回家睡個好覺的時候了。從黃昏到黎明熬夜是我的生活方式。

但這並不是說日落和日出是完全對稱的——它們是不同的!黎明的天空往往比黃昏更晴朗、更乾淨。這是因為在白天,來自太陽的光,尤其是紫外線,與地球空氣中的分子相互作用,從而提高了氣溶膠(漂浮在大氣層高處的粒子)的水平。這些粒子傾向於以不同的方式散射光,使天空呈現出白色、朦朧的外觀。這在夏季通常更明顯,此時環流模式較為緩慢,霧霾可能會持續更長時間

儘管如此,我一直都喜歡黃昏時的暮光。世界安靜下來,天空本身預示著星星的到來。對於天文學家來說,暮光預示著對宇宙的歡迎,而對宇宙的期待是我所知道的最美好的事情之一。

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