秋分時節，秋高氣爽，陽光不再刺眼，天空湛藍如洗，霞光也染上暖暖的金色，樹葉則紛紛呈現出不同的色彩，大自然好像有一把隱形的畫筆，將秋涂抹得色彩斑斕，一場視覺盛宴在秋分之后將徐徐拉開帷幕。為何節氣轉換會帶來微妙的光影與色彩變化？是誰在操控秋天的調色盤？

明淨的大氣

秋天總會讓人感覺秋高氣爽，空氣澄澈通透，遠山輪廓清晰。這是因為入秋后濕度驟降，水汽散射效應銳減，能見度提高。干燥空氣使得氣溶膠不能吸濕性增長從而提高大氣能見度，逐漸增多的南下冷空氣使得垂直湍流加強，有利於空氣中的顆粒物擴散。郭熙《林泉高致·山水訓》“秋山明淨而如妝”，王勃《滕王閣序》“秋水共長天一色”，李白《秋登宣城謝脁北樓》“江城如畫裡，山晚望晴空”……都在向我們描述秋的澄明和遼遠。

湛藍的天空

秋天的天空不僅高，而且更藍，主要是因為大氣光學效應與季節環境變化的協同作用。夏季高濕高溫環境使水汽與氣溶膠增多，引發米氏散射，稀釋藍色純度。秋季冷空氣南下降低濕度、污染物擴散稀釋，瑞利散射主導性增強，天空呈現更純粹的鈷藍色。另外，秋分后太陽直射點南移，中高緯度地區陽光穿透大氣層的路徑增長，更長路徑使更多藍光被散射至天空，紅光則直達地表，正如范仲淹《蘇幕遮·碧雲天》所描摹的秋天：“碧雲天，黃葉地”。

陽光不再刺眼，方向感加強

秋分之后，太陽高度角開始降低，太陽直射輻射通量逐漸下降，紫外線指數也相應降低，這使得陽光不再刺眼。夏季大氣中水汽和氣溶膠較多產生漫射光，光線柔和但方向感弱﹔秋季空氣澄澈，漫射光下降，直射光主導，方向性強，物體投影清晰銳利。從熱力感受來講，夏季高溫高濕抑制汗液蒸發，體感溫度常比實際氣溫高，產生“悶熱”感﹔秋季空氣干燥，汗液蒸發效率高，同等陽光輻射下，體感溫度比實測溫度低，陽光感覺溫暖而不悶熱。

霞光變得濃墨重彩

秋天的霞光呈現出格外濃烈絢麗的色彩。由於大氣渾濁度顯著下降，主導散射的介質從夏季的粗顆粒氣溶膠（米氏散射，漫反射白光）轉變為空氣分子（瑞利散射，選擇性散射藍光），霞光中的長波紅光透射率提高，使紅、橙色系更純粹濃郁，色彩飽和度躍升。太陽高度角下降，陽光穿透大氣路徑比夏季增長使短波藍紫光散射殆盡，僅剩長波紅黃光穿透雲隙。

葉子色彩繽紛

黃、金黃、金紅、絳紅、紫紅、古銅、赭石、琥珀、橙褐斑駁……隨著晝短夜長、氣溫下降，樹木啟動“養分回收程序”分解葉綠素，將鎂、氮等關鍵元素轉移至枝干儲存，葉綠素分解速率大於合成速率，綠色幕布逐漸撤除，使得隱藏色素顯露出真容。葉黃素和胡蘿卜素原本存在於葉片，但被葉綠素強綠色掩蓋，到了秋天就顯露出金黃至橙黃等各種絢爛的顏色。

從光影到色彩，秋日勝景，是節氣流轉贈予我們最瑰麗的禮物。你准備好欣賞這場視覺盛宴了嗎？

作者：王元紅 天氣氣候高級工程師、中國氣象學會會員

審核：陳雲峰 中國氣象學會科普工作委員會副主任委員、正研級高工

          吳宇 中國氣象學會科普部 項目主管

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