大气光学

大气光学是对大气或大气过程产物的光学特性的研究…… [包括] 超出肉眼可辨别的时间和空间分辨率。 气象光学是大气光学的一部分，与研究肉眼可观察到的模式有关。 然而，这两个术语有时可以互换使用。

气象光学现象，如本文所述，关注地球大气的光学特性如何引起广泛的光学现象和视觉感知现象。气象现象的例子包括：

• 天空的蓝色。 这是来自瑞利散射，它将更高频率/更短波长（蓝色）的阳光重定向回观察者的视野。
• 透过厚厚的大气层观察到的太阳呈淡红色，如在日出或日落时。 这是因为红光的散射比蓝光少。 红光到达观察者的眼睛，而蓝光则散射到视线之外。
• 天空中的其他颜色，例如黄昏和黎明时发光的天空。 这些来自天空中的额外颗粒物，它们以不同的角度散射不同的颜色。
• 光晕、余辉、日冕和太阳狗。 这些来自冰晶和大气中其他粒子的散射或折射。 它们取决于不同的颗粒大小和几何形状。
• 海市蜃楼。 这些是光线由于空气折射率的热变化而弯曲的光学现象，产生远处物体的位移或严重扭曲的图像。 与此相关的其他光学现象包括 Novaya Zemlya 效应，即太阳升起或落下的时间似乎比预测的形状扭曲。 一种称为 Fata Morgana 的壮观折射形式会随着温度反转而发生，其中地平线上或什至地平线以外的物体（例如岛屿、悬崖、船只和冰山）看起来拉长和升高，就像童话中的城堡。< /li>
• 彩虹。 这些是雨滴中光的内部反射和色散折射的结合结果。 因为彩虹是在太阳对面的天空中看到的，所以太阳离地平线越近，彩虹就越明显。 例如，如果太阳在头顶上方，任何可能出现的彩虹都会出现在观察者的脚边，很难看到，并且在观察者的眼睛和地面之间只有很少的雨滴，使得任何彩虹都非常稀疏。< /li>

其他值得注意的现象是因为它们是视觉错觉的形式，包括：

• 黄昏射线，
• 反黄昏射线，和
• 太阳和月亮等天体的表观大小。

一本关于气象光学的书出版于 16 世纪，但自 1950 年左右以来，已有大量关于该主题的书籍。该主题因 1954 年 Marcel Minnaert 的《露天的光与色彩》一书的广泛发行而流行起来 .

在光学之书（公元 1011-22 年）中，伊本海赛姆认为视觉发生在大脑中，个人经历会影响人们看到什么以及他们如何看，并且视觉和感知是主观的。 与托勒密的折射理论争论为什么人们在地平线上看到的太阳和月亮比在天空中更高的时候更大，他根据感知而不是真实的放大重新定义了这个问题。 他说，判断一个物体的距离取决于在物体和观察者之间有一个不间断的插入物体序列。 然而，对于月球，没有任何干预对象。 因此，由于物体的大小取决于其观测距离，在这种情况下是不准确的，因此月亮在地平线上显得更大。 通过 Roger Bacon、John Pecham 和 Witelo 基于 Ibn al-Haytham 解释的作品，月亮错觉逐渐被接受为一种心理现象，而托勒密的理论在 17 世纪被拒绝了。

100 多年来 多年来，对月球错觉的研究一直由视觉科学家进行，他们总是专门研究人类感知的心理学家。 在回顾了他们 2002 年出版的《月球错觉之谜》一书中的许多不同解释后，罗斯和普拉格得出结论：没有任何一种理论能够获胜。

来自天空的光是阳光的瑞利散射的结果，这导致人眼感知到蓝色。 在阳光明媚的日子里，瑞利散射使天空呈蓝色渐变，天顶附近最暗，地平线附近最亮。 从头顶射入的光线遇到的气团比沿水平路径射入的光线遇到的气团多 1⁄38。