日照香爐峰為何生紫煙

王恒

李白有一首著名的《望廬山瀑布》，詩的首句是“日照香爐生紫煙”。詩中的“香爐”位于廬山西北，終日煙云繚繞聚散，峰頂尖圓，形如一個碩大的香爐，故稱為“香爐峰”。在清晨時分，香爐峰上，冉冉騰起陣陣白霧，縹緲彌漫于蒼天山川之間，在金色的陽光的照耀下，化作了一片紫色的云霞，從而為尋常的瀑布創造了不尋常的氛圍。

第二句“遙看瀑布掛前川”，詩人站山腳之下抬頭遠望。“遙看”瀑布如千尋白練，懸掛山前。正是這個掛在山前的瀑布，在下落的過程中產生的細小水珠，在陽光的照射下化作紫色的煙云。

山峰被紫色的煙霧繚繞，一般很難見到。在李白的筆下，廬山的香爐峰卻生出了紫煙，是不是詩人看花了眼？或者是牽強附會的描寫？都不是。詩人是進行了細致的觀察，這樣的情況在一定條件下是可能發生的。

當太陽光進入大氣后，就會遇到空氣分子和微粒（塵埃、水滴、冰晶等），由于這些物質分布不均勻，且顆粒的大小可以與光的波長相比擬，就會將太陽光向四周散射。散射是一種光學現象，光束通過不均勻媒質時，部分光束將偏離原來方向而分散傳播，從側向也可以看到光的現象。在太陽光中，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種光是我們可以看見的光。正午時，太陽直射地球表面，太陽光在穿過大氣層時，各種波長的光都要受到空氣的散射，其中波長較長的波散射較小，大部分傳播到地面上。而波長較短的藍、綠光，受到空氣散射較強，因此天空會呈現藍色。不過，當空中有霧或薄云存在時，因為水滴的直徑比可見光波長大得多，選擇性散射的效應不再存在，不同波長的光將一視同仁地被散射，所以天空呈現白色。

既然短波長的光散射得更強，你一定會問為什么天空不是紫色的。其中一個原因就是在太陽光透過大氣層時，空氣分子對紫色光的吸收比較強，所以我們所觀測到的太陽光中的紫色光較少。但并不是絕對沒有，在雨后彩虹中我們很容易觀察到紫色的光。

瑞利散射定律告訴我們，散射光的強度與微粒的大小有關。當微粒的直徑小于光的波長時，散射強度和波長的4次方成反比。

根據瑞利散射定律，波長越短的光受到的散射越厲害。而波長較長的紅光不易被散射，它的穿透能力也比波長短的藍、綠光強，因此用紅光作指示燈，可以讓司機在大霧彌漫的天氣里容易看清指示燈，防止交通事故的發生。

日落西山時，太陽光穿過的大氣層的厚度，比正午時太陽光穿過的厚度要厚得多，按照瑞利散射定律，在傍晚時陽光經過的路程要比正午長一些，被散射掉的藍光比被散射掉的長波長紅光會更多一些。所以落日時天空看上去呈紅色。實際上，太陽表面發出光的顏色始終沒有變化。

大氣分子的散射，是我們不能看到明亮天空的主要原因。如果地球表面沒有大氣層，那么，即使在白天，抬頭仰望天空，也只能看到在漆黑的本底上掛著一個發出耀眼光斑的太陽。在月球上人們所能看到的就是這樣一幅圖像，因為月球上沒有空氣。

那陽光照射到廬山香爐峰時為什么會出現紫色呢？這很可能是李白觀看瀑布那天香爐峰瀑布產生的水霧微粒的直徑和紫光的波長差不多，所以散射光中紫光最強。李白觀察到了這個現象，原原本本寫進了他的詩中，“日照香爐生紫煙”便成了當時廬山香爐峰景色的真實寫照。

（源自《科普時報》）

責編：何建嬌