版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们

“诗仙”李白没眼花,原来真的会“生紫烟”!

蝌蚪五线谱
原创
专注做权威、有趣、贴近生活的互联网科学传播
收藏

近日,多个网友拍摄到奇妙一幕:阳光照射熏香的烟雾,出现梦幻的紫色。这幕“生紫烟”景象是千多年前“诗仙”李白诗句“日照香炉生紫烟”(《望庐山瀑布》)的生动体现。《望庐山瀑布》是小学学生必学必背的古诗之一,诗中关于“生紫烟”的原因,由于涉及较深的传统文化知识和物理知识,老师教学时往往跳过,甚至有老师解释应该是白烟,李白可能因为欣赏瀑布太久眼花看成紫色的缘故。

图片

网友实拍“生紫烟”现象(视频截图,图源见水印)

其实,此诗是李白细心观察后所写,诗中“生紫烟”景象不但合乎科学事实,还有深刻的文化内涵。要解释这一切,得先从光的传播说起。

瑞利散射 蓝色天空

学过初中物理的人都知道,太阳光通过同种均匀介质时沿直线传播,反之传播方向就会发生改变。由此,太阳光进入成分复杂且不均匀的大气层后,会跟空气分子、尘埃、气溶胶等介质相撞,从而产生散射。与直射、反射、折射、衍射等一样,散射也是一种光学现象。

太阳光在大气层中的散射分为两种情况:当它遇到直径比太阳光波长小的空气分子时,会进行选择性散射,其散射强度与波长相关,这种散射叫分子散射;当它遇到直径比波长大的尘埃、气溶胶(大气中悬浮的固态或液态微粒的总称,如雾、烟、霾)等物质时,一定范围的光波会全部被散射(即无选择性散射),这种散射叫米氏散射。

图片

光的散射示意图(视频截图)

分子散射里,散射强度和光波长的四次方成反比关系。换言之,光的波长越短,散射越强,反之亦然。这个规律是二十世纪初英国物理学家瑞利发现的,所以分子散射又叫瑞利散射。

瑞利散射可以让天空呈现出不同的颜色。众所周知,太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光混合而成的复色光。其中波长最长的是红光,通常约650nm(纳米);波长最短的是紫光,通常约400nm(纳米),蓝光次之,通常为450nm(纳米)。由于瑞利散射的影响,太阳光经过大气层时,其中的红光由于波长较长,散射较少,因此穿透力更强,通常能够穿透大气抵达地面;而紫光和蓝光由于波长较短,散射较多,穿透力很弱。秋高气爽或雨过天晴,大气中的尘埃和气溶胶较少,阳光在大气分子强烈的瑞利散射下,蓝光和紫光散射到四周甚至布满天空,而人眼对蓝色更加敏感,对紫色感觉次之,所以天空看起来呈蔚蓝色。

图片

太阳光光谱 (图源:中国科普网)

举个例子来形象地解释红光和蓝紫光的瑞利散射。假设身高2.0米的红光和身高1.5米的蓝紫光同时从太空出发,向地球上跑,经过到处都是高约0.5米“石头”的大气层时,红光腿长,可以轻松跳过;红紫光腿短,只能改变方向跑。由于“石头”太多,红紫光要多次改变方向,最终让人感觉布满天空。

图片

光的散射强度曲线图(图源:中国科普网)

值得一提的是,瑞利散射也被运用到交通指示灯上。用红光作指示灯,是因为大雾弥漫的天气里,红光可穿透雾气,更容易被司机或行人看见,从而减少事故的发生。

诗中原由 据实分析

瑞利散射让天空看起来很蓝,这种现象是否与“日照香炉生紫烟”有关呢?

这得结合《望庐山瀑布》所描述的景象来解释。

诗中的“香炉”是指庐山西北的香炉峰,因峰顶尖而圆,形似巨大的香炉而得名。清晨时分,在金色阳光的照耀下,香炉峰升起阵阵紫霞,如同烟雾一般,甚是美观。

由此可得出以下三条结论:一是“紫烟”不是烟,而是紫色的光霞,与网友拍摄的熏香紫烟如出一辙;二是当天天气很好,少云少雾,空气中颗粒状介质少,所以发生的是瑞利散射,如果当天有雾或多云,空气中有较多较大的颗粒状介质,那么阳光会因米氏散射呈现出白色,诗句也只能是“日照香炉生白烟”;三是由于香炉峰高耸入云,地形复杂,气流易形成涡旋或湍流,阳光照进它们时,不断产生散射,紫烟效果进一步加强,容易被人观察到。

图片

水墨画《望庐山瀑布》(图源:中国风动画网)

有人会问,既然瑞利散射让香炉峰上呈现波长较短的蓝光和紫光,而人眼更易感受到蓝光,那李白为何不写成“日照香炉生蓝烟”呢?答案主要有两方面。一是很可能是李白观看瀑布时,由于特殊的地理环境和气候条件,香炉峰上气流分子的直径和紫光的波长差不多,所以散射光中紫光最强,散射最多,很易被人看到。二是相对天空而言,香炉峰距离观察者更近,更易看到紫光。网友近距离拍摄到紫色为主的熏香烟雾,也是这个道理。

传承文化 情感交融

尽管“日照香炉生紫烟”有合理的科学解释,也有网友摄影佐证,但很多去过庐山和看过庐山瀑布的人都没见过“生紫烟”的景象。那为什么李白要把极难看到的景象写进诗里呢?

这得从李白的个性及中华传统文化说起。李白被誉为“诗仙”的原因之一,就是他是个修道之人,追求像神仙一样的生活。这种追求体现在诸多诗歌之中。紫色是道家最推崇的祥瑞之色,成语“紫气东来”就是明证。相传,春秋时,函谷关令尹尹喜夜观天象,见有紫气从东而来,不久,道家创始人老子(李耳)果然骑着青牛到函谷关。后来,人们便用“紫气东来”比喻吉祥的征兆,沿用至今;用“紫烟”表示紫色瑞云之意,比如著名的《游仙诗》(东晋·郭璞)里就有“赤松临上游,驾鸿乘紫烟”的句子。

图片

老子“紫气东来”到函谷关(图源:国画网)

追求仙道的李白遥望庐山瀑布,见香炉峰顶烟雾缭绕,恍如仙境,诗兴大发。对他而言,不管是蓝烟、青烟还是其它烟,既然是仙气,那用“紫烟”自是恰当,更何况他细心观察后还真看到紫色的烟霞。

由此可知,“日照香炉生紫烟”巧妙借用自然现象来解释传统文化,使这一景象成为科学和文学相结合的典范。这也告诉我们,科学不一定是枯燥的,同样充满诗意和美感。

才华横溢的李白不但没眼花,反而观察得很仔细,用心地写进诗里。一千多年后,通过网友近距离拍摄紫色熏香烟雾的事实,我们不仅更深入理解“日照香炉生紫烟”的本质,还从中感受到科学与艺术的交融之美。

参考文献:

1.论文《李白<望庐山瀑布>绝句“伪作说”析论》,作者邵杰,《殷都学刊》2018年第1期

2.论文《庐山文化遗产旅游竞争力评价研究》,作者孙瑾,《中国地质学》2020年第2期

3.论文《光的散射现象及研究进展》,《电波科学学报》2018年第5期

作者:魏德勇

广东深圳市作家协会会员

评论
科普中国●yling
贡士级
《望庐山瀑布》是诗仙李白细心观察后所写,诗中“生紫烟”景象不但合乎科学事实,还有深刻的文化内涵。并不是有的老师解释的那样,这种现象和光的传播有关,还需要天时地利才能看到诗人眼中的美妙景象,何其难得啊。
2024-02-29
科普中国●yling
贡士级
“日照香炉生紫烟”有合理的科学解释,也有网友摄影佐证,但很多去过庐山和看过庐山瀑布的人都没见过“生紫烟”的景象,这种景象需要天时地利和光的折射才可以看到,这副唯美的“紫气东来”的《望庐山瀑布》水墨画果断下载收藏。😊
2024-02-29
科普老兵闻向东
大学士级
才华横溢的李白不但没眼花,反而观察得很仔细,用心地写进诗里。
2024-02-29