經(jīng)典藍(lán)?霧霾藍(lán)?您眼中的天空是什么顏色的呢?
我們不僅擁有一個(gè)美麗的星球,還有一個(gè)美麗的天空。
由于地球和太陽(yáng)的周期性的相互運(yùn)動(dòng),以及地面上萬(wàn)物的輪回演變,每個(gè)地方的天空和天空下的萬(wàn)物都是不同的,這樣就造就了每一處都有不一樣的風(fēng)景。
太陽(yáng)的光
天空的亮度是變化的,清晨太陽(yáng)慢慢升起,光線(xiàn)越來(lái)越多,世界變得越來(lái)越明亮;下午太陽(yáng)向下降落,光照的強(qiáng)度越來(lái)越小。為了準(zhǔn)確描述這種變化,在物理學(xué)上,定義單位面積上所接受可見(jiàn)光的能量為光照強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱(chēng)照度,單位為勒克斯(Lux)。
戶(hù)外的照度大小是有方向性的,尤其是在晴天。面向太陽(yáng)的表面照度是非常高的,所以我們感覺(jué)很刺眼,此方向我們稱(chēng)為直射方向;背向太陽(yáng)的照度是較低的,所以我們看藍(lán)天眼睛沒(méi)有不適感,此方向我們稱(chēng)之為散射方向。
2019年12月17日,我們?cè)趷?ài)色麗彩通中國(guó)總部上海測(cè)量了白天的照度值,其隨時(shí)間流逝、天氣改變的變化如下:
照度值的變化
除了亮度在變化,光線(xiàn)的顏色也在發(fā)生變化。早晨太陽(yáng)光是紅色的,中午則感覺(jué)很白;而晴朗天空是藍(lán)色的,多云時(shí)又會(huì)變得很白。
這種顏色的變化物理學(xué)上有多種表征方法,其中一種為簡(jiǎn)單的表示方法是用黑體發(fā)光時(shí)的溫度表征對(duì)應(yīng)的光的顏色,簡(jiǎn)稱(chēng)色溫,單位為開(kāi)爾文(K)。
比如我們熟知的白熾燈發(fā)出的光的色溫約為2800K,看上去偏紅;通常辦公室的熒光燈的色溫為4000K,有點(diǎn)偏黃;有些家庭在夏天喜歡選擇6500K色溫的光源,感覺(jué)冷冷的,偏藍(lán)。可見(jiàn)色溫越低,越偏紅光,感覺(jué)越暖;色溫越高,越偏藍(lán)光,感覺(jué)越冷。
下面是一個(gè)白天天空色溫的變化趨勢(shì):
色溫的變化
色溫是對(duì)光線(xiàn)顏色的一種一維的簡(jiǎn)單的描述,這種描述是不完整的。要準(zhǔn)確完整地對(duì)一種光線(xiàn)進(jìn)行描述,需要分析它的光譜功率分布。
光是一種電磁波,可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍通常是380nm-750nm,一束光在各個(gè)波段分布的能量,組成了終光的顏色。
我們分析12:00時(shí)直射光和散射光的光譜功率分布曲線(xiàn)如下圖。為了更直觀地比較,我們對(duì)散射曲線(xiàn)進(jìn)行等比例放大,使其與直射曲線(xiàn)在相同數(shù)量級(jí)進(jìn)行比較。
可見(jiàn)直射光的能量在整個(gè)波段都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于散射光。散射光中的藍(lán)綠光相對(duì)直射光較多,而黃紅光則相對(duì)較少,所以散射光偏藍(lán),直射光偏紅,其色溫分別為6636K和5315K。這與我們感受到的藍(lán)天和烈日是一致的。
太陽(yáng)光對(duì)顏色的影響
不論直射光還是散射光,都是來(lái)自太陽(yáng)的光。太陽(yáng)的能量通過(guò)電磁波的形式輸送到地球,讓萬(wàn)物生長(zhǎng)。冬天的時(shí)候,光線(xiàn)弱了,能量少了,天氣變冷了,相應(yīng)的生物運(yùn)動(dòng)也變得緩慢,來(lái)應(yīng)對(duì)寒冷的氣候。
銀杏葉變成金黃色,飄落了一地;上海滿(mǎn)大街的充滿(mǎn)浪漫感覺(jué)的法國(guó)梧桐葉子變紅了,樹(shù)枝上零落地掛著幾片,它在靜靜地等待著春天。
有一種樹(shù)卻依然綠色盎然,滿(mǎn)大街飄揚(yáng)著生命的氣息,特別會(huì)讓北方來(lái)的客人深受感動(dòng),他就是香樟樹(shù)。
世界依然是五彩繽紛的,野菊花黃的耀眼,野果也讓人垂涎欲滴,山櫻散發(fā)出美麗的橘色。
顏色的表征可以進(jìn)行數(shù)據(jù)化,較為簡(jiǎn)單和科學(xué)的體系是CIELAB系統(tǒng),這個(gè)三維系統(tǒng)中上下表征顏色的深淺,周向?yàn)樯{(diào)的變化,半徑為飽和度的變化。
這些不同的顏色在這個(gè)體系中的坐標(biāo)如下圖表。
物體的顏色實(shí)際上是物體對(duì)太陽(yáng)光的全色譜色光進(jìn)行部分吸收和部分反射形成的。若要對(duì)顏色進(jìn)行精確描述,需要測(cè)量物體是反射光譜曲線(xiàn)。
MetaVue VS3200非接觸式成像色差測(cè)試儀配色
可見(jiàn)菊花對(duì)藍(lán)光進(jìn)行了全面吸收,反射了大量的紅光和綠光,紅光和綠光結(jié)合起來(lái)我們看到了鮮艷的黃色。
香樟樹(shù)對(duì)全光譜都有大量的吸收,其中對(duì)綠色光吸收量相對(duì)較少,反射到我們?nèi)搜酆笪覀兏杏X(jué)到是深綠色。
大自然隨著氣候的變化而變化,氣候隨著陽(yáng)光的變化而變化,陽(yáng)光隨著地球與太陽(yáng)的位置變化而變化。
那天一會(huì)兒晴一會(huì)兒少云一會(huì)兒多云,風(fēng)吹著云在天空移動(dòng),非常的美。后面幾天陰雨連綿,這種天氣也讓人有在上海的感覺(jué)。之后第五天就是冬至了,是上海白天短的一天。
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