略谈轻雾、霾、浮尘、烟幕
略谈轻雾、霾、浮尘、烟幕
略谈轻雾、霾、浮尘、烟幕
易仕明
自1981年第4期起，《气象》刊载了一些讨论轻雾、霾、浮尘、烟幕如何分辨的文章。《气象》编辑部希望我谈些看法。作为一个老观测员，我很愿意参加这一讨论。本文中将涉及三个问题：1.大气中各种质点对光线的散射；2. 轻雾、霾、浮尘和烟幕的成因和特征；3.复杂情况的处理。
一、大气中各种质点对光线的散射
大气中各种质点对光线的散射作用，与其大小有关。随着质点大小不同，可有三种情况。
1. 分子散射（或称瑞利散射）：当质点远小于光波波长时对光线的散射称为分子散射。空气分子和极小的爱根核和冰核均属于这类情况，它服从瑞利定律：（可见光波0.4-0.7微米）
（1）
式中，为对波长的散射系数，为与质点半径大小有关的系数，为光波波长。从上式可以看出，分子散射与波长有密切关系；当波长小1倍时，散射系数增到16倍。由此可见，波长愈短的光，被散射得愈强。这一方面最常见的例子就是天空的蓝色。由于波长较长的红、橙等色光线在大气中被散射得较少，而波长较短的蓝、紫等色光线被散射的就多得多，所以天空才带了蓝色。但是，本文所讨论的这四种天气现象的粒子都大于分子散射所要求的尺寸，所以瑞利定律对它们很少起作用。
2. 米散射：当大气悬浮的质点和光波波长相近时，瑞利定律已不适用。米（Mei）对此问题作了一般的理论上的解答，所以称为米散射。如果简单地用类似于瑞利定律的公式来大概地表示，则可以写为：
（2）
此处为散射系数，为与质点半径大小有关的系数；n为指数，在米散射中n与质点大小 （半径r）有关（在瑞利散射中n等于4），如表1。
表1 在米散射中n与质点大小的关系
由式（2）和表1可知，当大气中质点的大小与光波波长相近时，它们对不同波长的光的散射仍然是不同的，但是这种差异要比分子散射小得多。有霾时远处暗色物体微带蓝色而又不像天空的蓝色那样鲜明，就是因为它是服从米散射而不是服从瑞利散射的缘故。
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