來把這個主題結(jié)束掉吧,在上一篇文章我們已經(jīng)知道月光可以產(chǎn)生彩虹了,那還有什麼問題嗎?問題就是,其實前面我一直很刻意在迴避那個我們真正在意的點:晚上到底「看不看得到彩虹」?
其實還真的看不到,至少肉眼不太可能看到。即使網(wǎng)路上你可以看到很多月虹的照片和影片,但人的眼睛畢竟不是相機或攝影機,就只是這樣而已。
◎ 亮度限定的彩虹
那是因為月虹的亮度不足以讓色錐細胞反應,所以只能看到灰階的緣故,事實上如果你有注意到的話,在月虹的那段影片裡整個畫面作為夜空來說其實太亮了點,就是因為長時間曝光的結(jié)果:
終於我們還是講到人眼的感光細胞了。在人的眼睛裡面主要有兩種感光細胞:視桿還有視錐,其中視桿的功能在於對光線「亮暗程度」的反應,對光線反應較敏感,所以在昏暗的光線下由視桿所主導。視錐則是對「色彩」的反應,視錐細胞也分三種,大致分別對紅光、綠光、藍光敏感,也就是為什麼即使自然界中有各種波長的色光,對我們而言只有這三種顏色是三原色的原因。
回答今天問題的關鍵就在,「視錐只有在光線足夠的情況下才能發(fā)揮作用」。舉幾個簡單的例子,如果你習慣把燈關掉睡覺,那麼半夜起來時你或許依然能辨認出家具的輪廓,但是卻沒辦法看出它的顏色。如果你實際在月光下到山裡面或田裡晃晃,大概會更清楚草木看起來就是黑的,即使它還是反射了一些綠光。
畢竟是小科學專題,所以我還是算了一些數(shù)據(jù)放在最後面,不過為了不讓這篇文章變成論文,有興趣再自己看吧。總之如果你早就心癢難耐跑去搜尋了有關月虹的資料,你會發(fā)現(xiàn)它們都告訴你月虹會呈銀白色:
"moonbow noun [ C ]
an arch (= curved shape) of white light seen in the sky when rain is falling and the moon is shining
月虹(月光形成的虹,呈銀色)"
月虹(月光形成的虹,呈銀色)"
"They are much dimmer and rarer than solar rainbows, requiring the Moon to be near-full in order for them to be seen. For the same reason, moonbows are often perceived as white and may be thought of as monochrome. The full spectrum is present, however, but the human eye is not normally sensitive enough to see the colors. Long exposure photographs will sometimes show the color in this type of rainbow."
◎ 所以只寫這樣是要幹嘛?
嗯對,今天的內(nèi)容就只有這樣而已,雖然我花了很多時間寫這篇文章,不過大部分時間都拿去文獻研究了(附錄)。總之簡短回答這兩篇文章的問題,晚上有沒有彩虹?有的;晚上看不看得到彩虹?看不到,至少普通人看不到。不過現(xiàn)實中畢竟還是沒辦法排除每個人的個體差異,如果哪天你發(fā)現(xiàn)真的能夠從月虹中看出彩色來,那麼要嘛你的夜視能力是世界級的,要嘛你可能會有興趣參加靈能的什麼挑戰(zhàn)之類的。
很剛好的上一個我們討論的主題也跟色彩有關,差異是在上次我們說光源中沒有綠光,你就沒辦法看到物體反射出綠色;而今天則是就算物體反射了綠光,強度不夠的話你依然沒辦法看出物體是綠色。
◎ 阿爾坎雷提亞的夜虹
最後再回過頭來看一下阿爾坎雷提亞的夜虹,我們可以說它不符合現(xiàn)實世界的情況,這也是為什麼塑造作品的世界觀是非常重要的事,因為如果你描寫了夜晚的彩虹,背後的意義幾乎等於你正在描寫一個虛構的世界。而對於一個存在魔法、肥皂能吃 (史萊姆覺得不行)、馬鈴薯會撞人的世界來說,晚上能看到彩虹本身就不是什麼奇怪的事,更確切地說「對於一個晚上看得到彩虹的世界,晚上當然看得到彩虹」:
◎ 附錄:那些差點變成小論文的東西
這裡算是量化一些數(shù)據(jù),來看看月虹的亮度和人眼色覺門檻的比較:
1. 人眼能產(chǎn)生完整色彩視覺的輝度 (Luminance) 門檻大約是 10 cd/m^2,小於 0.01 cd/m^2 則沒辦法看到顏色。(Almut et al., 2017)
2. 因為研究給出的月光強度都是照度 (Illuminance,單位為 lux) (Christopher et al., 2017) ,跟上面的門檻不能直接比較,這裡還是硬用一些旁敲側(cè)擊的方法把數(shù)字算給大家:已知一張白紙的可見光反射率(Reflectance) 是 85% 左右 (Kelen & Mauricio, 2006),白紙在滿月下反射月光產(chǎn)生的輝度是大約是 0.2 cd/m^2 (Almut & Olle, 2010)。
3. 光線經(jīng)過水滴產(chǎn)生兩次折射與一次反射造成的反射率可以用 Fresnel Equations 算出 5.042% (Fresnsel 計算機),所以月虹的輝度粗估(非常粗的那種)為 0.012 cd/m^2,不過別忘了這是白光,單一色光的話不會到這個數(shù)字。
真的需要算的那麼麻煩嗎?其實還真的需要。在光度計量學上很難搞清楚的觀念,就是你的描述對象到底是發(fā)光體還是接收體。在這個例子裡,色覺門檻的單位是 cd/m^2,它代表「一個發(fā)出這種光的發(fā)光體我們能看出它的顏色」,但我們實際接收到多少光則不好說,因此月光有多亮跟我們沒關係,我們只在意月虹等效於多亮的發(fā)光體。
另一個思路是月亮的亮度是太陽的 40 萬分之一,所以月虹的亮度大致也是日虹的 40 萬分之一,不過日虹有多亮呢?說真的實際上也很難測量出來。