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科普:日照金樹

(2016-02-11 16:30:45) 下一個

二月份的第一個星期五 (2/5/2016),波士頓喜降今冬的第一場大雪,地上被半尺深的白雪覆蓋,樹上掛滿了雪花,世界一片銀裝素裹,美倫美奐。傍晚時雪停了,太陽出來照亮了後院的樹林。我放眼看過去,驚豔不已:樹林染成了一片金色。哇塞,這是“日照金樹”! 這個奇景是不是很象人們拍攝的秘魯安第斯雪山 和 中國滇藏交界的梅裏雪山的 “日照金山” 的奇觀?
 


金樹 和 銀樹 (銀樹是雪後第二天早上8:38的照片)

後來,在當地的朋友圈裏又見到了類似的“金樹”和“金林”照片。我知道這樣的美片是晚霞的貢獻,但更深的一些光學知識隻能請教大家了。幸運的是身邊有很多學識淵博興趣廣泛的高者,我就請教了一位這樣博學的攝影愛好者給我講解了後院的“銀”樹 變 “金”樹 的"致富”原理。下麵是我根據他的解釋和我的理解整理的光影科普。

 

              

金林 和 銀林 (銀林是雪後第二天早上8:38的照片)


對雪後黃昏的金色樹林的相片,解釋為何在如此時刻有此難得的光影效果。

光影效果是由特定時刻和大氣情況而決定的。時刻又可理解為太陽相對地平線的高度,如黎明是早上的太陽在地平線上6度範圍,白天是指太陽在地平線6度以上,黃昏是傍晚的太陽在地平線上6度範圍。大氣環境可以理解為大氣主要是由氮氧粒子組成,汙染的大氣則還含有混合物的大漂浮粒子。可見的太陽光是白光,白光按波長的長短分離成 紅橙黃綠青藍紫 七色,紅橙黃又稱暖色光,藍紫又稱冷色光。在攝影界這是2組特別的光段對應著特定的攝影規律,分別稱為 Golden Hour (黃金時) 和 Blue Hour (藍光時) 規律。


     “黃金時” 和 “藍光時” 直觀圖 (取自PetaPixel網站)
 

在大氣汙染或有霧的天氣時,太陽光線被吸收也不散射;在天氣晴朗時,太陽的白光被大氣的氮氧粒子吸收也被散射。在白天, 波長短的藍光經過大氣散射最多,天空呈現為藍色。黃昏的光線經過大氣角度偏低而光程較長,波長長的暖色光達到景物勝過藍光散射,所看到的景色則在黃昏時刻由淺藍、黃澄過渡到天邊 (近地平線) 的紅色。如果此時,地麵鋪蓋著白雪,反射出的色彩則更趨豔烈,因白色的雪麵避免了暖色光被地麵吸收而偏黑,造成前後景不明確,景深變淺的先天限製。黎明光線其原理一樣。


上麵這些概念可概述為這樣。
黎明前和黃昏後的光線使遠方高山 (不是天頂) 偏藍 (因為暖色光失入太空),而黎明或黃昏時的光線讓遠處高山反射為金色,這就是Blue Hour 和Golden Hour的藍山和金山。“日照金山” 的奇景就是這個光學效應的典型代表。
  
有了這個黃昏光影的概念,我查了一下“金樹” 照片的物理數據
。 這些影片的拍攝時間在下午 4:40 - 4:46。我又在網上查了一下Sunset 時間表,當天波士頓日落 (數學) 時間是 5:03。以地球自轉每小時15度, 即太陽在空中毎移動1度約花4分鍾,那麽黃昏時段 (太陽在天空的跨度6度) 約24分鍾。考慮到當地的地貎,有效黃昏時長大概隻有5度寬或20分鍾時長,那麽對應的黃昏時間是 4:39 - 4:59pm 。這套金樹的影片正是拍在這個時段!


以前我僅有一些 "早晨,傍晚光線豐富”的模糊印象, 但具體到, 什麽時間紅什麽時候黃, 是講不出來的,以為這些紅黃是當日氣候和雲層決定的呢,現在有了更具體的時間關係了。下麵羅列一下我的觀察,下次就直接參照這個“手冊” 來拍攝或欣賞別人的美片了。
 

1. 日落前 和 日出後 20-30分鍾是攝影的黃金時間。
2. 日落後 和 日出前 顏色多偏紅色;在升起或下落這段過程中顏色多偏黃。
3. 純金色或深紅色 出現隻有4-5分鍾時長,也即短促的轉瞬
即逝。
4. 純金色出現表示黃昏的開始 或黎明的結束。
5. 深紅色出現表示黃昏的結束或黎明的開始。

 

回憶看過的一些旅遊博文,譬如人們拍攝的 安第斯的“日照金山”都是在早上太陽升起的 5分鍾以內,“金山”光芒逝去後,瞬即是白天的正常光影 - 白色的雪山和藍色的天空。現在可以信心十足地說,我們那時的鏡頭碰巧撞進了“黃金時”段的光影,而且是在黃昏剛開始,所以有“銀樹” 成了 “金樹”。

想象一下,如果當時有一個孩子麵朝陽光,被我攝下,那麽這個孩子就成了一個小金人!無論是想象的 "小金人" 還是這些大大小小的 "金樹" 和 "金林" 淋漓盡至地展現了波士頓雪後罕見的美。

謝謝 Yi先生的博學勤耕 和 JR女士的金色照片。

更多金樹:http://blog.wenxuecity.com/myblog/69375/201602/605781.html

參考網頁:http://petapixel.com/2014/06/11/understanding-golden-hour-blue-hour-twilights/

 

1.  黃昏 4:42pm 的後院金樹林 


2. 黃昏 4:43pm 的後院金樹林  
 

3. 黃昏 4:46pm 的朋友家後院金樹     
 

4. 黃昏 4:46pm 的朋友家後院金樹  

 

5. Yi先生家門前看過去的黃昏時光裏金樹梢  

 

 6. 鄰鎮的黃昏光裏的路旁金燦的樹 (來自臉書朋友圈 Lauren H.)

 

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