火星|火星上的日落是什么样子？与地球完全不一样 原理揭晓
日落是宇宙中令人惊叹的奇景之一，能够触动每个人类彷徨的心弦 。从绘画到诗歌、再到美丽的摄影作品，暮色四合的场景总能唤醒我们内心艺术的一面 。
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▲ 火星上的日落
但如果你有造访火星的计划，想在红色星球上以欣赏一场壮观的日落作为第一天的收尾，那你一定会大吃一惊的 。
2005 年，在 NASA 的勇气号火星探测车拍摄的一张火星日落的照片中，只见天空中悬挂着一轮呈蓝白色的太阳，四周围绕着一圈蓝色的光晕，与地球上日落的场景迥然不同 。
地球与火星的天空之间有种奇妙的联系 。地球呈浅蓝色，天空也以蓝色为主，黎明和日落时分则逐渐变为橘红色 。而巧合的是，火星的天空则呈现橘棕色，在日落时会逐渐过渡为浅蓝色 。在两颗行星的天空中闪耀的都是同一轮太阳，为何颜色会如此悬殊呢？
火星上的日落
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▲ 电磁光谱
火星距太阳比地球要远得多，因此从火星上看去，太阳要显得小得多、也黯淡得多 。
多台火星漫游车收集的数据显示，太阳从火星上看，会呈现为浅浅的蓝白色 。另外在日落时，太阳周围似乎被一圈蓝色的光晕笼罩，越往外颜色越浅，逐渐与灰红色的火星天空融为一体 。
但这种现象究竟是由什么引起的呢？奥秘就隐藏在火星大气层中 。
大气是如何影响太阳光线的？
太阳释放出的电磁辐射呈谱状分布，范围从高频的伽马射线一直到低频射电波 。其中有一部分可以被肉眼探测到，因此名叫可见光谱段 。我们一般将这部分光线叫做“白光”，但它们其实可以被进一步分解为七种不同波长的光线，即“赤橙黄绿青蓝紫” 。
简单来说，同样的电磁辐射到达不同行星时的强度固然有所不同，但每颗行星上天空和太阳的颜色更是迥然相异 。这是因为，除了阳光本身之外，我们所见的颜色还取决于另一个因素：光线穿越的介质 。
光线与不同颗粒会发生不同的相互作用 。遇到一个颗粒时，光线可能被吸收、也可能被反射、或者被散射出去 。这些现象发生的程度取决于与光线发生相互作用的颗粒的性质 。有些颗粒更容易使波长更长的红色光发生散射，有些则更容易使波长较短的蓝色光发生散射 。因此，有些波长的光会在光线传播的过程中被剔除出去，剩下的光线便决定了我们看到的是何种颜色 。例如，外太空中没有颗粒物可以散射或吸收光线，因此太阳在我们看来就是白色的 。
为什么地球上的日落呈红色呢？这与一种名叫瑞利散射的现象有关 。当颗粒物尺寸与光线波长相比很小时，就会发生这种现象 。地球大气中微小的氮气与氧气分子会使蓝光发生散射，等到光线进入我们眼中时，就只剩红光了 。
因此要想弄懂火星上的日落为何呈蓝色，我们首先要弄清火星大气的组成 。
火星大气
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▲ 光线在地球大气中的散射
火星大气密度只有地球的 80 分之一 。在稀薄的火星大气中，约 95% 的成分为二氧化碳，3% 为氮气，1.6% 为氩气，还有不到 1% 为氧气 。但火星大气中还遍布着尘埃颗粒 。火星表面被沸石、赤铁、橄榄石、以及磁铁石颗粒所覆盖，这些是导致火星上蓝色日落的主要原因 。
如前文所述，光线的散射取决于颗粒大小 。地球大气中的颗粒物体积较小，因此更容易发生瑞利散射 。但火星则不然，其大气中悬浮的尘埃颗粒直径介于 400 至 700 纳米之间，几乎与可见光波长相当，因此这些颗粒无法发生瑞利散射，而是会产生另一种光学现象 —— 米氏散射 。
米氏散射
米氏散射是大颗粒的主要散射形式 。不同于瑞利散射，米氏散射与波长之间的关系并不大，而是更大程度上取决于光线方向 。向前散射发生的概率比向侧面或向后散射要大 。
一般来说，各个波长的光线发生米氏散射的概率是均等的，但取决于颗粒大小和入射光方向，发生散射的波长也会有所不同 。例如，火星大气中的尘埃颗粒使红光发生散射的概率就比蓝光要大 。再加上火星大气中含有大量红色的氧化铁，火星的天空自然就呈现为红色了 。
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