光和照明

孟霞 萬建美

摘 要：光是一種電磁波，在自然環境中太陽是主要的光源。不同動物物種感知光的波長不同，本文介紹了影響豬感知光的3個重要因素：日長、光量和顏色。

關鍵詞：光;可見光;豬;日長;光量;顏色

中圖分類號：S815 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2021）01-0001-03

1? 什么是光

電磁輻射是一種以波的形式在空間流動的輻射能。與電磁輻射有關的能量包含在稱為光子的光束中。光子所含能量的大小與波長成反比，所含能量越大，波長越短。在日常生活中，“光”通常指人眼可見的電磁光譜區段，但在本文中，我們將“光”定義為可被豬感知的電磁光譜區段。

2? 自然光

在自然環境中，太陽是主要的光源，能產生波長范圍很寬的光子（圖1）。某些波長的光被地球表面的大氣層過濾掉，因此能夠到達地球表面的光子波長大多數介于150 nm～? ? ? ? ? ? ? ? 4 000 nm。可以根據波長對光子分類：紫外線C的波長為100 nm～280 nm，紫外線B的波長為280 nm～315 nm，紫外線A的波長為315 nm～400 nm，藍光的波長為400 nm～500 nm，綠光的波長為500 nm～? ?600 nm，紅光的波長為600 nm～700 nm，遠紅外線的波長為700 nm～800 nm，紅外線的波長為800 nm～4 000 nm。

在不同的地區和季節，環境中光的數量會發生很大的變化。對豬而言，自然光的三個變量[日長、光量和光的波長（顏色）]對其很重要。

3? 自然光的三個變量

3.1 日長

地球赤道附近的地區，全年日長和接收到的光量相對恒定——天氣格局是影響光量的主要因素。隨著緯度升高（向北和向南），日長和光照強度在全年的變化越來越大。在英國北約克郡，日長從冬至的7 h 6 min到夏至的 15 h 6 min，相差 9 h 42 min。英國? ? ?約翰·奧格羅茨（John O Groats）和彭贊斯（Penzance）的日長最長可相差2 h，見圖2。

光周期是指生物體從太陽光或人工照明設備接收到的光照持續時間。對于室外飼養的豬，光周期等于日長，而對于飼養在無窗豬舍中的豬，光周期等于打開人工照明設備的時間。

3.2? 光量

光強度的測定是在特定地點“當場”進行，而非在一段時間內。測定生物體在某個特定時間段（通常是24 h）所接收到的總的光量可能更恰當。為了評估一段時間內生物體在某一地點在所接收到的光的總量，需在所關注的時間段以相同的間隔多次測定光強度，隨后將這些測定值合并計算，從而得出日累積光量（Daily Light Integral，DLI）。

某一地點的可利用DLI在不同季節會出現很大的變化（圖3）。在斯托克布里奇技術中心，2017年12月的平均DLI為3.6 mol/d? ? ? ? ? ? ?[185 J/（cm·d）]，然而2017年7月的平均DLI為30 mol/d[1 540 J/（cm·d）]，幾乎是當年12月的10倍。測定的環境位置也會顯著影響DLI。在北半球，朝南的山坡比朝北的山坡可接收到更多的光，同時陰影會大大降低光強度。

3.3? 自然光的顏色

光譜會在白天和不同季節發生細微的變化。在到達地球表面前，太陽光在低太陽高度角地區通過的大氣層要遠厚于其在高太陽高度角地區通過的大氣層。當更多的較短波長的光被大氣層過濾掉時，到達地面的自然光光譜會發生變化。在被大氣層過濾掉的太陽光中，紫外線多于藍光，藍光多于綠光或紅光。

紫外線B輻射的量在全年不同季節變化明顯，并且隨測定點海拔高度的變化而變化。在高海拔地區（山頂），自然光含有較多的紫外線B，因為這些地區的大氣層較薄，其過濾有害射線的數量就較少。在自然環境中，豬接收到的光量和光譜組成也會因其覓食范圍的改變而變化。在林冠層下，光強度會大大變弱，光譜也會發生顯著變化。植物會優先吸收紅光和藍光，因此林冠層下的自然光中綠光占很大的比例。

4? 可見光

可見光是指可以被動物的眼睛檢測和感知的光。對于人而言，可見光的波長為? ? ? 360 nm～720 nm;對于其他物種來說，可見光的波長因其眼睛的結構和光感受器（圖1）的不同而有所差異。

豬能夠感知波長介于380 nm～760 nm的光。鳥能夠看到紫外線、藍光、綠光和紅光，因此它們的可見光光譜范圍可能更廣。

原題名：Lighting in pig buildings： the principles（英文）

原作者：Phillip Davis、Nina Wainwright、Sandra Edwards和AHDB