天是蓝的, 云是白的, 能看到有光线从云间透出。这是常见的景象, 但为何能看到光束呢？
本文介绍云隙光及其成因, 并从几何角度分析为何看到的云隙光是发散的。
30s 总结
- 云隙光包括耶稣光与曙暮辉两类；
- 云隙光是因光线照射到胶体粒子上散射而形成的；（丁达尔效应）
- 树林里, 因树叶遮蔽也会形成类似云隙光的效果；（也属于丁达尔效应）
- 你看到的云隙光是发散的, 这是因视线角度随着距离变化而变化造成的；（实际上光线是平行的）
云隙光
云隙光（ Crepuscular Ray ）是一种大气光学现象, 包括耶稣光、曙暮辉两类。1
耶稣光
从云雾的边缘或多块云层间隙渗射出的阳光，俗称「耶稣光」。1
耶稣光 | 维基百科 [1]
曙暮晖
天空中光暗相间的现象，常见于日出或日落前后，又称「曙暮晖 ( Crepuscular Ray )」。1
曙暮晖 | 维基百科 [2]
类云隙光
从树叶 ( 或其他遮蔽物 ) 间渗射出的光线, 造成了与云隙光效果相同的光线。
因树叶遮蔽，造成的类云隙光 | 维基百科 [1]
成因
丁达尔效应, 即光线被胶体粒子散射而显现出光的通路。2
丁达尔效应（ Tyndall effect ） : 光被悬浮的胶体粒子散射
光线被胶体粒子散射。
光线照射到粒子时 :2
- 如果粒子大于入射光波长很多倍，则发生光的反射；
- 如果粒子小于入射光波长，则发生光的散射，
胶体粒子介于溶液中溶质粒子和浊液粒子之间，其大小在1～100nm。小于可见光波长（400 nm～700 nm）。2
光线照射到溶液粒子 :
- 粒子越大, 越多的光线被散射；
- 当光射向溶液时，光受到的散射较少，大部分光都能通过溶液。2
蓝色的天空是最常见的丁达尔效应。
射向胶体时，胶体的粒子散射光，使得那些粒子有被散射的光的颜色。最易看见的例子便是蓝色的天空。2
空气也是胶体。
太阳角度较低
如云层自身发光。
当太阳处于较低角度，天空有较厚的云块（多为积云或层积云）处于太阳与观测者视线中间，太阳被云块遮蔽，太阳光从云后或边缘散出。对于观测者而言，犹如云层自身发光。1
太阳角度较低时的云隙光 | 维基百科 [1]
太阳角度较高
云隙透出光的通路。
太阳处于较高角度，天空有较厚的延绵云层（多为层积云），阳光经云隙渗透出来。观测者会看见从云隙透出光。1
太阳角度较高时的云隙光 | 维基百科 [1]
为何云隙光是发散的？
太阳如此远, 光线应是平行的, 为何看到的发散的呢？下文从几何角度进行分析 :
视线角度随距离增大而减小。
视线角度随距离变化 | demark.org [3]
这也是为何看到远方的路窄的原因。
因视线角度的变化, 平行线将汇聚到一个消失的点。
平行线的透视 | demark.org [3]
有四条平行线延伸到地平线，然而这些相同的线汇聚成一个点，由 x 点表示 ( 通常称为消失点, vanishing point ) 。这个过程即为光线的透视 ( perspective ) 。3
实际上云隙光是平行的, 只是看起来发散而已。
我们看到的云隙光实际上是平行的，它们从太阳延伸到你的眼睛。3
END
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References
[1] 云隙光.维基百科.
[2] 丁达尔效应.维基百科.
[3] Tony Demark. Crepuscular Rays
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