丁达尔效应,美丽的负指标

纪中展

你见过“太阳喷射出光芒万丈的样子”吗?

前段时间,湖南双峰县就出现了这样的景象:阳光透过云层间隙射出一束白色的光柱,刺破苍穹,万道光芒挂在天上,美不胜收……人们纷纷拍照,刷屏朋友圈,这些景象也登上了微博热搜。被这景观震撼之余,也有很多网友在问,是什么让阳光这么美?

在西方早期文明中,人们称这种光为“耶稣光”,也就是耶稣降生时闪现的光芒,在很多著名的宗教绘画作品里,我们也能看到这个元素。而现在,我们知道这是一种天气现象,要归功于英国著名物理学家丁达尔。1869年,丁达尔发现光的散射现象(或称为乳光现象),这一现象也因此得名“丁达尔现象”或“丁达尔效应”。

丁达尔效应和光的反射有关:光在传播的过程中,会受到胶体粒子的影响,从而出现“光路”。而太阳光照射時,大气中的尘埃、雾气等正好处于太阳的投射面上,再经过比较厚重的云层,照射下来,形成一道道光芒的视觉效果。

其实在日常生活中,我们自己也可以制作出丁达尔现象。比如,你拿一只手电筒,照射透明胶体,当一束光线透过胶体,你从垂直入射光方向观察,可以看到胶体里出现了一道“光路”。这是因为胶体粒子的粒径为1—100nm(纳米),而可见光波长范围为390—760nm。当光射入胶体时,由于胶体粒子的粒径小于可见光的波长,发生了光的散射作用,也就产生了丁达尔效应。

丁达尔效应出现的时长短暂,如果你运气好,一看到就要马上拍下来,再慢慢欣赏。好在,它也容易“捕捉”,出现的时间和地点相对固定:一般是在清晨、日落时分,以及雨后云层较多的时候;主要出现在树林地区。因为它美轮美奂,人们给它赋予了很多浪漫和文学化的形容,比如“有了丁达尔效应,光就有了形状”……

虽然丁达尔现象很美,但从环保的角度来看,丁达尔效应的出现也预示着空气有污染

丁达尔效应与空气中存在的雾气、尘埃有关,一旦环境受到污染,大气中的灰尘达到一定比例时,再碰上合适的天气,就会产生丁达尔效应。相反,如果空气清新、干净,人们则很难看到这类光线。

具体来说,丁达尔效应的产生很大程度上有赖于我们生活中最常见的细小颗粒物和污染物,这也是人们熟知会增加PM2.5数值的介质。这是指“空气动力学当量直径”小于或等于 2.5 微米的颗粒物。这种颗粒物能较长时间悬浮在空气中,在空气中的含量越多,代表空气污染越严重。而且因为颗粒小,它容易被人吸入肺部,有损健康。最近十几年,不少环保人士呼吁春节和婚嫁禁放烟花,正是希望不要增加空气污染。

所以,当出现丁达尔现象时,我们也必须要意识到,此刻空气已经遭到一定程度的污染。因此,丁达尔效应也被用来检测空气中细小颗粒物和污染物的浓度,比如一些汽车品牌举办活动时就会通过丁达尔效应来证明汽车的空气循环系统的性能。

难怪有人说,丁达尔效应的光芒万丈,美丽又可怕!

标签: 胶体 云层 颗粒物