月光透过‘薄雾’能够产生丁达尔效应吗?

进入2021年,在见识了广东省的“空中飞船”奇景以及日前才引发热议的内蒙古呼伦贝尔小飞虫漫天的瘆得慌场景后,相信大家也都明白了:世界之大无奇不有,可能有些难以置信的天象真的是真实存在,并且还蕴藏着某些科学道理。这还不是结束,9月8日的时候沈阳K11广场也发生了一个奇异的天象,引发了群众们的围观热议。

据悉,事件发生在当天下午大约7点的时候,在沈阳浑河附近的商场K11广场就出现了一巨型光柱。从市民们拍摄的视频中可以看到,巨型光柱直接从天上连接到地下,天上仿佛一个裂开的孔,然后底下是散发的光柱。这一场景同样也引发网友的们的热议,纷纷表示:这怕不是天梯,我们要上天飞仙了?

尽管从视频中以及当地群众在各大社交平台晒出的照片可以看到,确确实实是一个十分亮的光柱直插云霄。但是在经历了像此前别的地方的乌龙之后,吃瓜群众看到了也仅仅是吃吃瓜,并不清楚这是不是真实存在,也不知道这究竟是什么,甚至有的市民都联想到:这是遇到不明飞行物了?

面对吃瓜者们的疑惑,沈阳气象局的首席专家夏传栋在前些时候出来辟谣了!专家表示,群众放心,这确实还是一种真实的天象,而并非其他的什么稀奇古怪的猜测。其次,该专业也给出了具体的解释。

专家表示:之所以出现这种现象其实和两个因素分不开,其一,在最顶端出现“光柱洞”形成一种直插云霄的错觉,是因为上空覆盖的云层比较薄,然后阳光当时投射的光又比较强,于是就形成直插云霄。其二,周围的光线带则是因为当时空气中水汽经过照射呈现一种雾状,在我们看来就出现了一条条亮白色光带,从而形成了光柱。

同样是在沈阳,在2020年9月14日的时候也曾出现过不明物体。从当时的视频近景可以看到,当时天空上一片灰暗,但是唯独出现了几个亮眼的白斑,甚至周边还有白色的光雾似的光带,当时也是引发了一众网友的惊呼。不过后来专家出面辟谣,这只是因为天气原因迷惑了我们的双眼。

几天前湖南双峰县同样出现了多道光柱的奇观,从各大平台上看到的照片、视频可谓比沈阳这次的更加震撼,就像是《西游记》里佛光普照的光芒万丈景象。不过后来专家也出面解释了,这其实是一种丁达尔效应,在日常生活中这一效应的景观其实很常见。

在5月的时候,日本夜空还惊现了50多枚不明光柱集体入侵。并且还都是肉眼可见,场面一度让当地居民陷入恐慌。当时发生地是在日本的越前市以及福井市,时间持续了7分钟,然后又不断转移到别的地方,一直到我拿上11点多才完全消失。当时气象部门赶紧出来辟谣了,表示这只是一种光柱自然现象,是由于大气层中的冰晶反射阳光或者月光而形成的特殊景象,提醒市民不必惊慌。

其实就以上的事例中比较常规的解释是由于丁达尔效应形成,是真实存在的天象,并非海市蜃楼。那么这两者究竟是怎么区分的呢?有何异同呢?

丁达尔效应,又称丁达尔现象,是指当光束透过胶体,从垂直入射光方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”。在丁达尔效应之下,是一种反常的光能被看见的现象。而海市蜃楼,则是指一种蜃景,一种因为光的折射和全反射而形成的自然虚像。尽管本质也是一种光学现象,但是实际上自己看到的并非是此时此景真实存在的事物。

海市蜃楼和丁达尔效应从本质上来说就是不同的,其次从光学原理上来说也是不同的。不过在日常生活中我们还是比较容易把这两者搞混,或许是因为我们平常人并不了解当时的空气环境以及大气专业知识,因此在犹豫到底是不是真实存在,同时如果部分相信“眼见为实”的极端主义者,或许就会更加想歪,比如什么天降异象、不祥之兆之类的。

总而言之,其实生活中也有很多这样形成原理的类似景象,只是或许形成的景观没有这么奇特,所以没有引发众议。在生活中要是遇到这样的奇景,不妨换一种思路,换一种视角,当成一种自然美。生活很美好,希望有更多发现美的眼睛。

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冬季的雾霾看来是把中国人吓坏了,各种段子也纷至沓来。今天看见这样一个段子:倡议书:

马上就要过春节了,建议大家不要买烟花,实在钱多可以做做公益事业,今年的空气状况是什么样大家都很清楚。春节要是再燃放很多烟花的话那就比重度污染还重度污染了。上世纪五十年代的伦敦发生过一场很严重的雾霾天气,那次导致几千人中毒死亡,大家都不希望中国也变成这样。从身边小事做起,杜绝丁达尔效应!请热爱健康的各位转发给身边的人,为了我们的孩子们,其实也为了自己,从我做起!我同意,我转发!

请看上图,阳光透过云层,投射一条一条放射状的光芒,煞是好看。我想说,这就是你要杜绝的丁达尔效应(也叫丁达尔现象)。

这么美丽的丁达尔现象,你也忍心杜绝?

丁达尔现象是一种光学现象。光学现象是一种自然规律,自然规律不存在对错,不存在杜绝不杜绝的。你杜绝,它也存在;你不杜绝,它也存在。

自然界有许多美丽的光学现象。彩虹、佛光、肥皂泡、晨曦、晚霞、蔚蓝的天空、海市蜃楼……都是非常讨人喜欢的光学现象。丁达尔现象是美丽的光学现象的一种,你怎么忍心杜绝?

化学家会用丁达尔效应判断非均相体系是胶体溶液(气溶胶)还是真溶液。

光线透过胶体或气溶胶,会发生丁达尔现象。150年前,丁达尔教授发现,用可见光照射气溶胶(或胶体),垂直方向的观察者会看见一束光,这就是丁达尔效应。

胶体或气溶胶的当量粒子直径约为1到100纳米,可见光的波长约为400到700纳米。胶体或气溶胶的当量直径比可见光的波长更小,此时可发生丁达尔现象。

如果体系中颗粒(或液滴或胶束)的粒径更大些,超过可见光的波长,微米级以上的颗粒,那么,光线就会发生反射和折射,这时候看到的是浑浊或黑暗。

如果你有一杯肥皂水,当你用光线照射肥皂水时,这时候就会发生丁达尔效应。因为肥皂水就是胶体。水玻璃、墨水、氢氧化铝溶液、氢氧化铁溶液、添加颜料的玻璃、洗衣粉水、豆浆、牛奶……都是胶体。

如果你的一杯水里不是肥皂水,而是食盐水或者糖水或者啤酒,你知道,这是一种透明溶液,光线穿透透明溶液跟穿透玻璃、空气或纯净水一样,畅通无阻。这种溶液就是真溶液,真溶液中也有颗粒,只不过那些颗粒(就是溶质或溶剂)的分子的粒径很小,为皮米级,远远小于可见光的波长,光线通过真溶液几乎不发生散射,也就没有丁达尔效应。

所谓胶体或气溶胶,就是纳米级的颗粒分散在介质中;当颗粒(固体或液体或胶束)均匀而不连续地分散在连续的气体中,这叫气溶胶。气体溶解于气体,固体溶解于固体,那也是真溶液。固体分散在固体中则是胶体。

雾霾就是一种气溶胶。空气中的pm2.5(也可以是pm10或pm1.0或pm0.25或者其他尺寸的液滴、胶束或固体)均匀地分散或悬浮在空气中,这就是雾霾。雾和霾没有截然的界限,所以我们常常把雾和霾的混合物成为雾霾。

既然雾霾是一种气溶胶,那就会有丁达尔现象。当阳光照射在雾霾上,虽然我们可以看见丁达尔现象,我们的心情也不好,因为此时的丁达尔现象是污染的代名词。浓厚的雾霾颗粒太大、太浓厚,即使有阳光,也透不过雾霾层,我们的视界是一派灰蒙蒙,这时候即便没有丁达尔效应,我们看起来也不爽。

雾霾是有轻重之分的,轻微的雾霾,透光度要高;浓重的雾霾,那就趋近暗无天日了。有没有丁达尔效应,不是我们判断空气质量好坏的标准。

我们看见的画面是空气质量等级为优的湖面。

这是一个高山湖泊,人烟稀少,人类活动排放的污染物很少。

这样的湖面上也会发生丁达尔现象。但是我们没有清楚地看见云或雾。说明湖面上只有淡淡的看不见的水汽。但是,当阳光透过云层,湖边的观察者(就是本人)也能看到美丽的丁达尔现象。这正是一百五十年前丁达尔教授的心思,他就是想判断肉眼看不出有颗粒的空气究竟是不是真的没有颗粒,结果他发现了以他的名字命名的光学现象。

这是一个泉水补给的大湖,湖面面积达几十平方公里,一年四季,湖面上都存在水的饱和蒸汽压,有风或气温升高的话,湖水蒸发速度会加快,因此,湖面上总是存在可见或不可见的水汽,遇到冷空气冷凝成小水滴或凝华成小冰晶,那就是气溶胶。

这是海拔3774米格姆女神山上空的云。云中,一群黑天鹅飞过。

高空的云和低空的雾也是气溶胶,我们却没有观察到丁达尔效应。

丁达尔现象是一种肉眼可观测的现象,如果正在上演丁达尔效应,你能否看见跟观察者的位置有关。

丁达尔效应的光学本质是散射,散射光要到达观察者的眼睛,否则是看不见的。也有时,散射光相对于环境光线太弱,我们无法分辨感知。

科学是无止境的,丁达尔教授当初发现丁达尔效应时,全世界的科学家都只能解释一部分光学现象,而不是全部,更搞不清光的本质。为什么肥皂泡是五颜六色的?典型的丁达尔现象是可见光的散射,光线改变了方向,却并不改变波长。但是,有时候,我们或许能在丁达尔现象的光线中,发现彩色,这是怎么回事?那就要有请普朗克和爱因斯坦横空出世了。

牛顿、惠更斯、丁达尔、麦克斯韦……1900年前的科学家无不认为光是连续发射、传播的,爱因斯坦受普朗克能量子理论的启发,发现光不是连续发射、传播的,而是一份一份地。这个份,就叫光量子,也叫光子。光子是一种能量,普朗克给出了光量子的表达式:E=hν

这里,E是能量/J,h是普朗克常量=6.626×10^-34Js,ν为频率/s。量子理论诞生。以后,无论多么稀奇古怪不可思议的光学现象,我们都可以祭出量子理论的大杀器。

黑天鹅像是迅疾的闪电,转眼间消逝在远处的天空。回头继续看湖面,湖面上的丁达尔效应继续上演。

天冷,湖畔的当地人生起了炭火;烤火,是小凉山区居民的常见取暖方式。

小凉山,横跨川滇,地广人稀,其中宁蒗彝族自治县六千平方公里的面积只有二十万居民,少量炭火产生的烟雾还在自然界的自净能力范围内。

如果是几百万甚至两千多万人口的大城市都烤火取暖(以及燃放烟花爆竹,还有工业污染等等五花八门的污染源),那么,整个城市必然狼烟动地,雾霾横行,就像熏耗子洞那样。这时候,确实应该呼吁减少雾霾了。可以喊杜绝雾霾的口号。

下午阳光强烈,湖面的水滴被蒸发,有没有灰尘,无法形成气溶胶,丁达尔效应就消失了;入夜,月亮升起,湖面上还能看见丁达尔现象吗?

只要湖面上具备白天产生丁达尔现象的条件,月光下也会产生丁达尔效应,但是晚上光线暗,人类的肉眼不一定能分辨出来。

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