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鄭州雷暴之前驚現罕見“綠色天空”,是災難徵兆還是自然現象?

作者:由 迷你科學星球 發表于 收藏日期:2022-10-01

為什麼夏天的太陽是綠綠的

7月25日的鄭州白天還陽光明媚,晴空萬里,到了傍晚時分,突然烏雲壓頂,白天秒變黑夜,烘托出一副“黑雲壓城城欲摧”的末日氛圍。

鄭州雷暴之前驚現罕見“綠色天空”,是災難徵兆還是自然現象?

更詭異的是,鄭州城區的天空竟然變成了奇怪的綠色,給當地的晚高峰增添了幾分恐怖氣氛,容易使人產生一種“不好事物發生的前兆”的聯想。

鄭州雷暴之前驚現罕見“綠色天空”,是災難徵兆還是自然現象?

那這次鄭州出現的罕見“綠色天空” 究竟是怎麼形成的?究竟是災難徵兆還是自然現象?

一個月內出現兩次“綠色天空”事件

這次鄭州呈現的“綠色天空”,並不是在地球上第一次現身。就在本月(7月)5日晚,美國南達科他州在暴風雨來臨前夕,也出現了翠綠色天空,大片雲朵不停翻滾,天空已被雲霧籠罩。那天綠色天空出現後沒多久,狂風暴雨隨即接踵而來,風速最高可達153公里/小時,這漫天的“末日綠”也彷彿從天而降,“染”綠了整個世界,並同時降下高爾夫球般大小的冰雹,導致沿途上萬多人的家庭斷電數小時之久。

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當時有氣象學家稱,天空呈現綠色屬於正常的自然現象,而綠色天空的每次出現,往往預示著一場的暴風雨的來臨。

鄭州這次出現綠色天空事件和南達科他州類似,同樣在綠色天空之後,頃刻間下起了傾盆大雨,暴雨如注,電閃雷鳴,僅20分鐘暴雨便導致路面積水成河,夜間雨勢進一步蔓延,同時伴有狂風、冰雹等強對流天氣。

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天空本無色,那它的顏色是如何呈現的?

人眼要看到物體的前提是,有光進入人眼,也就是說物體本身會發光,或者是陽光照射到物體表面,物體反射的光進入到人眼後,透過視覺神經傳給大腦進行成像,才產生了視覺。

我們肉眼能看到的自然光在光學中統稱為白光。白光(太陽光)不是純色的光,而是由多種不同顏色的單色光復合而成的。早在1665年,牛頓利用三稜鏡做過一個著名的實驗:一束自然光(太陽光,白光)從三稜鏡的一面入射,經過三稜鏡從另一面射出則變成為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七束不同顏色的光。我們肉眼所見到光就是這7種可見光的混合結果。不同顏色的波長不同,在這7色可見光中,光的波長由紅到紫依次縮短。紅光波長最長,紫光波長最短。

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光是一種電磁波,而電磁波譜範圍很廣,但人的眼睛只能看到電磁波譜中相當小的一段特定範圍(波長在380nm~780nm,頻率在395THz~750 THz),我們稱之為可見光(包括7色光)。小於這個範圍的光(紫外線)或大於這個範圍的光(紅外線),我們用肉眼都看不見。

天空本無色,只是太陽光照射到地球上,需要穿透過大氣層,而大氣層中有許多的“雜質”,這些顆粒都能夠反射太陽光,於是太陽光發生了散射,然後對映在了人的眼中才有了顏色,而天空具體呈現什麼顏色,則取決於陽光在大氣中不同的顆粒之間的散射方式。

鄭州雷暴之前驚現罕見“綠色天空”,是災難徵兆還是自然現象?

假如地球沒有大氣層,天空空無一物,沒有任何反射物的干擾,太陽光以直線傳播,會直接照射到地球表面,那麼在白天,我們看到的天空應該只有一個耀眼的太陽,而周圍則是純黑色的背景天空。

但實際上,地球的大氣層中含有氧、氮等氣體成分,還有水滴、冰晶、塵埃等許多看不見的微小懸浮物交織而成。因而,太陽光射入大氣層後,光在空氣中傳播時,就會跟這些空氣中的小顆粒相撞,向四周散射開來,這種現象就是光的散射。

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當微粒的直徑遠小於入射光的波長,出現瑞利散射。

英國物理學家瑞利勳爵(Lord Rayleigh)於1900年研究發現瑞利散射這一光學現象:

粒子尺度遠小於入射光波長時(小於波長的十分之一),其各方向上的散射光強度是不一樣的,該強度與入射光的波長四次方成反比,這種現象稱為瑞利散射。

也就是說,發生瑞利散射時,光的波長越短,散射程度越強。

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晴朗的天空為什麼是藍色的?

我們在晴天看到的天空是藍色的,是因為晴空,大氣比較通透,沒有太多其他較粗的顆粒, 以氮氧氣體分子散射為主,而氣體分子直徑又遠小於光的波長,這時太陽光入射大氣層時就會發生瑞利散射,而越短的波長越容易被散射。

鄭州雷暴之前驚現罕見“綠色天空”,是災難徵兆還是自然現象?

可見光中,紫光和藍光的波長較短,更容易在空氣中發生散射,被散射得到處都是,散佈在整個天空,但人眼對紫光不太敏感,而且大氣中的臭氧層對紫色的吸收能力比較強,所以人眼看到的天空就是藍色的了。

而波長較長的紅、橙、黃等顏色,由於它們的光穿透力很強,大多都能夠穿過大氣層射到地面上,而沒有留在大氣中,就只有波長短的藍紫光散射瀰漫天空。

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為什麼會呈現綠色天空?

那麼,綠色的天空又是怎麼回事?雖然我們平常看到的天空是藍色的,但在一些特殊的條件下,天空也會出現異色,紅、綠、紫等顏色的天空的呈現,也都與光的散射這一光學原理息息相關。

鄭州雷暴之前驚現罕見“綠色天空”,是災難徵兆還是自然現象?

“綠色天空“同樣是由於光的散射顯現出來的自然現象,只不過形成“綠天”的條件極為苛刻,有的人的一生都難以見得。

我們可以注意到不管是美國的南達科他州,還是這次的河南鄭州出現“綠天“現象,都是在暴風雨即將來臨之時,而且都發生在傍晚時分。

鄭州雷暴之前驚現罕見“綠色天空”,是災難徵兆還是自然現象?

一方面,在這種天氣條件下,雲層蓄積了大量的水分,同時風暴又帶來了冰晶或者冰顆粒物。這樣一來,光散射的介質和晴天時的微小顆粒不同,而是水滴和冰顆粒。而且,風暴中的這些水滴和冰粒十分密集,幾乎連成一片,這就導致不僅是藍光,還有一部分綠光因波長較短,都容易發生散射。另一方面,此時恰逢太陽即將落山的時候,日落的黃色餘暉與水滴、冰滴藍色光相融,所以才使得天空看起來是綠色的。

鄭州雷暴之前驚現罕見“綠色天空”,是災難徵兆還是自然現象?

所以說,綠色天空其實是強對流天氣遇上日落出現的罕見的複雜光學反應,是一種自然現象,並不是什麼奇怪的現象,並非是不祥之兆,不會出現有些人傳言的地震,海嘯等災難。綠色天空的出現通常意味著強對流天氣旺盛,而夏天更容易出現暴雨、大風、雷電等惡劣的對流天氣,屬於災害性天氣,當地居民應該注意防範。