科普：日照金樹

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.)