不知道你是否注意過：APP中顯示的日出日落時間與實際情況不一樣。在日出時間之前，就已經(jīng)能看到太陽從東方升起，而在日落時間到來的時候，太陽仍然掛在西邊的地平線之上。是手機上的預(yù)報不準(zhǔn)確嗎？

手機APP上顯示的日出日落時間

在地球表面包裹著一層很厚的大氣分子，其主要成分氮（N2）氧（O2）和氬（Ar）三者合占大氣總體積的99.96%，其它氣體含量甚微。不論是從天文學(xué)的角度來看還是從物理學(xué)的角度看，我們賴以生存的大氣都是地球的一個最重要組成部分。

可就是這層重要的大氣卻給天文學(xué)家?guī)砹诉M(jìn)行精密觀測的巨大障礙，這其中就包括我們實際看到的日出、日落與真實的時間嚴(yán)重不一致的情況。

日落后虛擬天文館顯示的西部天空

大氣的質(zhì)量分布同地球一樣，愈靠近核心，組成物質(zhì)的密度就愈大。與地球的固體部分相比較，大氣的密度要比地球的固體部分小得多，全部大氣圈的重量大約為數(shù)5×10的15次方，不到地球總重量的百分之一。

以大氣圈的高層和低層相比較，高層的密度比低層要小得多，而且越高越稀薄。假如把海平面上的空氣密度作為1，那么在240公里的高空，大氣密度只有它的一千萬分之一；到了1600公里的高空就更稀薄了，只有它的一千萬億分之一。

整個大氣圈質(zhì)量的90%都集中在高于海平面16公里以內(nèi)的空間里。再往上去當(dāng)升高到比海平面高出80公里的高度，大氣圈質(zhì)量的99.999%都集中在這個界限以下，而所剩無幾的大氣卻占據(jù)了這個界限以上的極大的空間。

大氣這樣的分布特點會產(chǎn)生特殊的光學(xué)效果，其中一個會嚴(yán)重影響天文學(xué)家看到的星星的位置，這就是大氣偏折。換句話說，就是大氣具有一種凹透鏡的效應(yīng)，它使得穿過它的路徑發(fā)生彎曲，結(jié)果就使得天體看起來要離地平線比實際位置高了一些。

一種大氣折光現(xiàn)象——三個太陽

從天頂直射下來的光線不受影響，但離天頂越遠(yuǎn)的這種偏折就越厲害。在距離天頂45度時，折光差與天頂比可以達(dá)到一弧分，盡管這是一個肉眼無法察覺的偏差，但在天文學(xué)家眼里已經(jīng)是非常大的誤差了。

物體越靠近地平線，大氣折光率就越高；離地平線28度時比45度時增大了一倍；在地平線上肉眼所見的天體由大氣偏折所造成的誤差以及在半度以上，這已經(jīng)超過了肉眼所看到的太陽和月亮的視直徑還要大了。

呼倫貝爾草原日出風(fēng)光

這就導(dǎo)致，在日出日落時，我們在地平線上看到的太陽實際上是在地平線之下。在日出之前和日落之后能看到太陽只是因為大氣對光線有折射作用的緣故。

大氣折射除了能影響天文學(xué)家觀測到的天體的實際位置，同時也影響到天體的可視形狀。由于在地平線附近，大氣的折光效果最強，這樣它的水平直徑就要比垂直直徑更長，這也給我們看到的地平線上的太陽會出現(xiàn)另外一種視覺效果——太陽要比在中天的時候扁一些，變成一個橢圓。

日落

大氣的另外一個光學(xué)作用是色散。與其他的透光介質(zhì)一樣，對于不同波長的光，大氣的折射率不同，這就會導(dǎo)致，從同一個光源發(fā)射出來的白色光，在穿過大氣的時候，就像經(jīng)過一個三棱鏡的效果一樣，被分散開，當(dāng)然這種效果遠(yuǎn)沒有三棱鏡那樣強烈。

如果你是處在熱帶，就能看到大氣這種作用的明顯效果。當(dāng)太陽在熱帶晴朗空氣中沉下大海時，你會看到，陽光的最后一縷光線按著紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的順序依次消失。在太陽消失的最后兩三秒，最后那縷陽光快速改變顏色，快速變暗，直到綠光一閃而沒。

至于為什么最后那縷光線中沒有藍(lán)色和紫色，是因為它們更容易跟大氣分子發(fā)生作用，早已經(jīng)被大氣散射和吸收了。

正是因為大氣對于光線傳播的這些影響，所以我們才會看到天文臺的選址其實也是一門學(xué)問，并不是隨便找個地方就行。有很多的天文臺都設(shè)置在海拔2000米以上的山頂或者是高原，甚至有一些天文臺超過海拔5000米。而且對周圍環(huán)境中的光污染，以及湖泊甚至工廠的煙囪都需要避開。

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