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天空色彩观察 | 为什么冬天的日落是紫色的,而夏天是粉红色的?

天空色彩观察 | 为什么冬天的日落是紫色的,而夏天是粉红色的? 晨雾拾然&飛阅时光
2026-02-03
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导读:你有没有发现,冬天的日落常常带有一种神秘的深紫色,而夏天的傍晚却总像蒙了一层粉色的滤镜?
马塞尔·明纳特在《自然界的光与色》中曾揭示过一个秘密:影子的颜色和天空的透明度,其实是大气层的 “指纹
而在我眼里,则是时间的钟表。
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通过上面这些图,想必我们都给季节做了冷暖色系的分类吧。
以上是从朋友圈里翻出来的不同季节,部分节气日出日落图,陆陆续续的观察之中,让我逐渐修炼出了一种技能,就是通过日出日落时,天空的色彩,能察觉出,是要到了季节交替的时节了,此刻这个颜色属于什么季节都已了然于胸。
秋冬季节,尤其冬季的日出时,天空是橘黄色的,日落则是深紫色到深蓝色的过渡色。
而春夏季节,日出时,天空是橙色的,日落时,多是粉红色的。
我在北京、内蒙、新西兰、海南的观察最多,发现内蒙的天空很纯粹那种纯净之蓝与新西兰海岛的相似,但海南也是岛,却缺少了一些通透之感。
我从没想过,为什么会这样?
今儿好奇,查一下。
先说结论:天空颜色的变化本质上是一场光学游戏,主要受到大气层厚度、湿度(水汽)以及空气中微粒(气溶胶)的影响,在一年四季中的周期性变化。夏天是“水汽散射的浪漫”,而冬天是“干冷大气的纯粹”。

在北京、内蒙等北方地区感受到的“冬蓝”之所以深沉,是因为:

  • 空气干燥且洁净:冬天的冷高压下,空气含水量极低。少了水汽的干扰,瑞利散射占主导,蓝光更加纯净。

  • 太阳角度:即便在正午,冬天的太阳高度角也较低。这意味着光线穿过的大气层更厚,但因为空气通透,这种深蓝色会显得更有厚度。

  • 紫色的秘密:日落时的紫色通常发生在太阳已经落到地平线以下时(曙暮光)。光线穿过极长的大气路径,蓝光散尽,红光也由于高空的臭氧层吸收了部分黄绿光,最终过滤出了迷人的紫色。


夏天的天空之所以呈现“粉”和“淡黄”,主要是因为湿度

  • 水汽含量高:夏天空气湿度大,大气中充斥着微小的水滴。这些水滴会引发米氏散射,将原本锐利的色彩打散。

  • 粉色的形成:当日落时,红光穿过高湿度的云层或大气,被大量水汽散射,红色被“稀释”成了粉红色。

  • 淡黄色的日出:早晨往往是湿度最高的时候。太阳光穿透晨雾和湿气,散射掉了一部分蓝紫色,留下了温和的浅黄色,而不是冬日那种干脆利落的深橘红。


还有一点是地理位置的影响

  • 新西兰与海南(高透明度/高盐分):新西兰空气质量极佳且靠近南极臭氧层空洞,紫外线强,天空的蓝色会比内陆更“透明”。而海南受海洋气溶胶(盐分粒子)影响,云层和霞光的色彩会更具层次感。

  • 内蒙与北京(干旱与沙尘):在内蒙,由于海拔稍高且地广人稀,那里的冬日日出往往比北京更有“金光灿灿”的质感,因为空气中几乎没有阻碍。


季节 关键驱动力 天空主色调 视觉感受
冬季 干燥、冷高压、洁净 深蓝、深橘、紫罗兰 清冷、锐利、深邃
夏季 潮湿、热对流、水汽 淡蓝、粉红、浅黄 柔和、朦胧、温润
Gemini告诉我这是一个非常迷人的跨学科领域,它不仅涉及物理学中的光学,还涉及气象学、环境科学,甚至艺术美学。同时他推荐给我一本书,《自然界的光与色》 (Light and Color in the Outdoors) —— [荷] 马塞尔·明纳特 (Marcel Minnaert)书中专门解释了为什么日落有红紫之分、为什么影子在不同季节有颜色差异、以及海市蜃楼等现象。
在《自然界的光与色》这本经典著作中,马塞尔·明纳特(Marcel Minnaert)通过极为精密的观察,从物理光学角度解释了季节性色彩差异。

1. 湿度的角色:夏天的“粉色”滤镜

明纳特在书中强调了气溶胶(Aerosols),尤其是水汽对光线的改变。

  • 夏天的散射: 夏季气温高,大气中容纳的水汽含量(湿度)远高于冬季。这些微小的水滴会引起米氏散射(Mie Scattering)

  • 粉色的形成: 当夕阳的红光穿透厚厚的大气层时,如果空气非常干燥(如冬天),红光会很纯粹;但在夏天,水汽会将红光向四周散射,这种被“稀释”并混入了少量天空背景蓝光的红色,在视觉上就呈现出一种柔和的、朦胧的粉红色淡紫色


2. 纯净度的差异:冬天的“深邃蓝”与“强对比”

书中提到,天空颜色的深度取决于大气中散射粒子的多少。

  • 冬天的通透: 冬季北方多受冷高压控制,空气干燥且下沉,空气中的大颗粒尘埃和水汽较少。

  • 瑞利散射的胜出: 在这种纯净的大气中,瑞利散射(Rayleigh Scattering)占绝对主导,它能更有效率地散射短波长的蓝紫光。由于干扰少,看到的蓝色会比夏天更“深沉”、“透明”。

  • 日落的紫色过渡: 明纳特解释过,当日落后太阳位于地平线以下一定角度时(曙暮光阶段),光线路径极长,大部分色彩被滤掉,只剩下光谱两端的颜色。在极干旱、极纯净的冬季高空,这种红蓝混合产生的紫色调会比浑浊的夏天清晰得多。


到这里,我突然想起,果果曾经发过一张图,她们不同城市的几个伙伴在夏至那天晒影子,有人的影子特别黑。这正好能在书中找到答案。

影子的季节颜色差异,这也是明纳特书中非常精彩的一个观点。他说冬天的影子往往看起来比夏天更“蓝”。

  • 对比效应: 夏天阳光强烈且偏黄白,环境光多,影子的对比度相对柔和。

  • 冬天的深蓝影: 冬天阳光偏橘红,而阴影处主要受天顶那抹“深邃蓝”的散射光照射。根据色彩补色原理,橘红色的阳光与深蓝色的阴影形成了强烈的对比,使得冬天的光影看起来格外冷峻。


那么为什么有的影子在夏天更黑呢?那些影子“非常黑”的城市,通常满足以下条件:
  1. 纬度较低(太阳接近直射,光压强)。

  2. 空气极度通透/干燥(缺乏环境漫射光,没有“补光灯”)。

  3. 地面颜色深(吸收光线)。


同时,我和老老提到不同季节太阳在地平线上的停留时间(倾斜角度)不同。这点在书中也提到了, 冬天太阳斜射角大,即便在中午,光线经过大气层的路径也比夏天长。这意味着光线被大气“过滤”的时间更久,所以冬天的日出日落往往呈现出一种更加凝重、浓厚的深橘红色
原来,我们的察觉都是有迹可循的。
恰好我在同一天,拍了关键时段的天空色彩卡,现在再来看一下,是不是你也能感觉到属于寒冬的冷色系了呢?

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