【原】天空的太阳究竟是什么颜色？

天文在线 2023-04-08 发布于云南

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太阳的颜色是白色的，它或多或少均匀地发射出彩虹的所有颜色的光，在物理学中，我们称这种组合光的色彩为“白色”。这就是为什么在阳光的照射下，我们能在自然界中看到那么多不同的颜色。如果阳光是纯绿色的，那么外面的一切看起来都是绿色或黑色的。

图解 : 太阳上出现的C-3级耀斑（在左上角的白色区域），一个太阳海啸（右上，波状的结构）和多个丝状的磁力线从恒星表面离开。

而在实际的阳光下，我们可以看到玫瑰的红色和蝴蝶翅膀的蓝色，这是因为阳光中含有红色和蓝色的光。其他颜色也一样，当一个灯泡工程师设计出一种模拟太阳的灯泡，并以此来提供自然照明时，他设计的是白色的而不是黄色的灯泡。事实上，你看到彩虹中所有的基本颜色（被薄雾分散的阳光）中没有缺失颜色，这直接证明了阳光是白色的。

图解：水星凌日的照片，让我们能清楚看到太阳和水星的情况。图源：universetoday

太阳发出各种颜色的可见光，而事实上，除了伽马射线它还发出各种频率的电磁波。这包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线和x射线。太阳发出所有的颜色都是因为它是一个热体，通过热辐射过程发出光。就像一块烧热的煤或一根电炉丝会发光一样，太阳也会因为它自身的温度而发出各种颜色的光。白炽灯发出的光能很好地模拟太阳光的原因也在于此:白炽灯泡中包含的金属细丝被加热，直到它们像太阳一样发光。

图解：电磁波和可见光波谱图源：xianjichina

检测太阳光的颜色含量，并将最亮的颜色（峰值频率）识别为太阳的实际颜色这件事可能很有诱惑力，但这种方法的问题是峰值频率没有具体的含义。峰值频率取决于是在频率空间还是在波长空间，如下图所示。在波长空间，太阳光在紫外线中达到峰值；在频率空间，太阳光在红外线中达到峰值。哪个是对的呢？它们都是对的。它们只是两种不同但完全有效的颜色含量的测量方法。

这就说明了为什么给峰值频率赋予特殊含义是毫无价值的。此外，天文学家喜欢把太阳模拟成一个完美的黑体，但事实并非如此。根据波长空间黑体模型，太阳的峰值是绿色的!而他们所说的“太阳是绿色的”的意思是他们的不精确的模型峰值恰好在绿色的波长处。不幸的是，“太阳是绿色的！”比“太阳是白色的，如果它是一个完美的黑体，你在波长空间测量的话，它会在绿色达到峰值”是更令人兴奋的标题。虽然没有那么令人兴奋，但最终的真相是:太阳是白色的；它的光谱在波长空间的紫色区域达到峰值，在频率空间的红外区域达到峰值，若根据波长空间黑体模型估计，则在绿色区域达到峰值。

图解：绿色的闪光可以在日出或日落时出现，要看到绿色的闪光，需要你面前的地平线有一个畅通无阻的视野。它们之所以发生，是因为太阳光在穿过地球大气层时，随着地球的弯曲而折射或弯曲。高频光（蓝光）比低频光弯曲得多。图源：universetoday

请注意，下面的图表显示了太阳光进入地球大气层之前在太空中测量的情况（来自美国材料与试验学会-地面参考光谱的数据），这是太阳真正的色彩含量。而我们在地球表面感受到的阳光已被大气层过滤了，因此略有不同。相比其他颜色大气更倾向于分散蓝色和紫色。因此，地球表面的直射阳光比太空中的阳光略红。在日出和日落前后，当太阳光穿过比平时多得多的大气层时，地球表面的太阳光就会变得更红，但太阳本身是白色的。