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中纬度“明亮夜晚”之谜破解永利手机网站:

2020-02-10 08:41

中纬度“明亮夜晚”之谜破解

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(图片:environment911.org)

图片来源:Reid Wiseman/NASA

 

在极其罕见的情况下,地球中纬度地区夜晚的天空会变得足够亮,即便是在没有月亮的晚上,以至于人们能借此看书。这些神秘的事件被称为“明亮夜晚”并且被报道了几个世纪。不过,它们和极光的光辉并不相关。相反,一项最新研究表示,当 4种缓慢移动的高空大气波动在一个很小的区域合并,然后反过来临时促使上层大气中经常存在的光辉比之前亮10倍甚至更多时,此类现象便会发生。

“绯红的夜空” 过去常常使人联想起颜色明丽的晚霞,那是地平线上沐浴在温暖落日下的美丽天空。俗语 “晚霞行千里” 指的就是,天边出现晚霞预示着第二天是晴朗的好天。但是,近几十年来,这一概念却被赋予了新的意义。随着户外照明的影响在人类生活中日益凸显,夜空也渐渐由黑转红。

永利手机网站,研究人员解释说,这种大气辉光发生在之前当紫外光将气体分子“炸开”时产生的单个气体原子随后重新结合时。通过分析卫星在1992年和1996年(分别是太阳耀斑活动最活跃和最不活跃的年份)收集的高空大气波动测量结果,科学家发现了11起此类现象,即理论上大气辉光已亮到足以被地面的观察者看见。他们在日前出版的《地球物理研究通讯》杂志上报告了这一发现。

德国的柏林自由大学(Freie Universität)和莱布尼兹淡水生态学与内陆渔业研究所(Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries)的一组科学家,在克里斯托弗•凯巴(Christopher Kyba)的领导下,跟踪研究云层对光污染的影响时,发现夜空的颜色正在发生变化。这一研究成果最近被发表在《英国皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上,题为《红色成了新的黑色》(Red is the New Black)。

基于该团队的分析,研究人员估测,在7%的夜晚,大气辉光亮度放大10倍甚至更多的情形会在地球上某个地方发生。同时,任何一个地方的观察者每年仅能观察到一次这种明亮的夜晚,并且只有在条件刚刚好时才会看到。不过,由于光污染,关于“明亮夜晚”的报道近年来已变得非常罕见。尽管该团队的分析可能无法帮助经常观星的人,但它们可被用于帮助预测增强的大气辉光可能何时干扰很多地面天文学家所使用的敏感设备。

不久之前,夜空还是相当的黑,那时只有月亮作为唯一的光源,我们也能看到数以千计的星星,更能看到宽广耀眼的银河横亘夜空。随着人类开始使用户外照明,夜晚也变得更加明亮。大名鼎鼎的本杰明•富兰克林也曾参与到美国早期的路灯推广和改进工作中,虽然那时的路灯只是把一个装有蜡烛的玻璃盒放到高高的杆子上去。这些早期的路灯从 1816 年开始,逐渐被煤气灯取代。1879 年,电灯泡首次被安装在克利夫兰的路灯上,一直到世纪之交都是户外照明的主要形式。后来,电力变得更实惠,街灯的数量得以大幅增加,“黑夜” 也成了城市生活中不复存在的事物。

 

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美国犹他州天然桥国家纪念区的欧瓦巧莫桥下(Owachomo Bridge,Utah's Natural Bridges National Monument),仰望头顶的星光。(摄影:Jim Richardson)

 

这些灯光不仅照亮了街道,大量的灯光还被散射到大气之中, 这种 “天空辉光” 在繁华的都市区极为常见。有些发光装置能比其他产生出更多的辉光。在顶部开口的路灯、非聚光灯和面朝上方的灯,比如装在广告牌下面的那种,都大大地增加了天空辉光。射向上空的光线越多,被大气层散射回地面的也就越多。

凯巴的团队试图观测云层会对天空辉光产生怎样的影响。在夜空受自然光支配的地方,云层通常使得那里的天空变得更暗,这一点与在白天时一样。但是,研究者们在城市里发现了相反的情况:云层将更多的人工光反射回地面,而这放大了天空辉光的影响。他们还发现天空辉光不仅影响夜空的亮度,还在改变天空的颜色。

众所周知,阳光中的短波长蓝色光能比长波红色光得到大气层更多的散射,这使得天空呈现出蓝色。相似的,研究者们发现短波长的人工光在晴朗的夜晚最容易被散射。但若有云层的覆盖,在晴朗天气下一般会散射到外太空中的长波红光,会被反射回地面。

结果是,城市里多云的夜晚笼罩着一层微红的光辉,其影响是相当可观的。研究者们在柏林进行了为期数月的观测,每天晚上都会观测好几个小时。他们发现,在多云的夜晚,天空辉光中的蓝光,亮度比在晴朗夜晚高出 7 倍,而红光的亮度则高出 17 倍。在肉眼可见的范围内,这意味着受人工光线的影响,多云夜晚的亮度比自然情况下高出了数千倍!

 

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