物理科普:特纳的风景画 气溶胶造就一代名师
来源:科普时报 发布时间:2020-03-25 浏览次数:135
物理科普:特纳的风景画 气溶胶造就一代名师
□ 张文虎
 
 
 
 
 
    2020年的春天,中国正经历一场瘟疫。国家卫健委不断公告新冠肺炎的诊疗方案,2月19日新方案明确指出,在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下中存在经气溶胶传播的可能。
    气溶胶是什么?气溶胶是指一种颗粒,更是一种系统。科学家把气溶胶颗粒大小定义在0.01~10μm之间的固态或液态颗粒,这样的颗粒可以悬浮在气体介质中,并组成气态分散系统,是一种气态为连续相,固、液态为分散相的多相流体。可以有花粉等植物气溶胶,还有烟草木材燃烧产生的气溶胶。
    这种物质具有胶体性质:对光线有散射作用;因布朗运动不因重力而沉降,可长时间悬浮在大气中数年之久;有较大比表面和表面能,导致更快的化学反应。因此,气溶胶对我们的生产生活和感觉知觉都会产生重要的影响。
    我们当然不能说新冠肺炎是由气溶胶传导到欧洲的,但是100多年前那次火山气溶胶却在欧洲飘荡了好多年,造就了风景画一代名师。
    我们要说的就是英国风景画大师特纳的作品《佩特沃斯湖落日》。这幅作品1856年收藏于英国泰特美术馆,博物馆内最受欢迎的馆藏为拉斐尔前派和特纳的作品。
    1827年,特纳应邀来到埃格雷蒙特勋爵的佩特沃斯宅邸,宅邸在伦敦以南风景优美、阳光充足的苏塞克斯。因为长期支持和熟悉艺术创作,勋爵这次规定了特纳创作的主题:用多幅画构成了一个整体,体现运河、夕照、人物和建筑。
    特纳是一个重要的、伟大的画家。不只是因为他喜欢描绘自然现象,包括阳光、风暴和灾难,表达自然的狂野和力量,更在于他注重描画光影、天空和火焰,排斥描绘实物和细节。这为著名的印象派当了开路先锋。
    《佩特沃斯湖落日》还成了研究当时大气环境的重要绘画作品。根据研究,欧洲的画家可以看到火山大喷发后天空颜色的变化。因为火山爆发后所形成的硫酸气溶胶随着大气流动周游世界,欧洲各地好多年多出现亮红色、橘色的日落景色,给画家们留下了深刻的印象,改变了他们认识世界的方式。
    研究大气物理的学者蜇乐福斯表示:“大自然对伟大艺术家的心灵和灵魂是有吸引力的。”他的团队发现在1500年至1900年间,至少有180多位艺术家500多幅作品描绘过红色的日落,其中有鲁本斯、伦勃朗、特纳和蒙克的作品。这个时段,地球上出现了好多次火山大爆发。
    大家一定对《呐喊》的背景有深刻的印象。蒙克在一篇日记中记录了《呐喊》的灵感来源,他说傍晚跟朋友一起散步,天空突然变得血红血红,感觉就像鲜血一样挂在上面,刺向蓝黑色的峡湾。“我站在那里焦虑起来,不停地发抖,感受大自然那剧烈而无尽的呐喊。”
    透过特纳的其他作品《威尼斯大运河》《战舰“特米雷勒号”最后一次归航》《月光下的煤港》《古罗马》,你都可以感受到气溶胶的存在。
    根据物理学的瑞利散射定律,当火山气溶胶弥漫平流层时,长波长红光、橙光和黄光等,被气溶胶粒子散射回天空,故天空呈现亮红色和橙红色。没有这些气溶胶时,短波长的紫光、蓝光和青光容易散射出来,故天空呈现蔚蓝色。
    1816年是欧洲度过黑暗的中世纪之后最寒冷的一年,史称“无夏之年”。一般认为1816年的反常气温是由于之前的几次火山爆发。1815年4月,沉睡了5000年的印尼坦博拉火山爆发,它所喷出的火山灰总体积多达1300亿吨,直抵高至43公里外的平流层。当年的七八月,欧洲因寒冷导致粮食歉收,引发的饥荒死亡超过20万人。
    在人类漫长的历史中,火山气溶胶不止一次成为人类的梦魇。有一个火山冬天理论认为,火山爆发后喷发大量火山灰硫化物等到大气层中,地球将太阳辐射输出到地球外,导致全球气温下降。如果大量的硫化合物注入平流层,经历系列反应后可以产生硫酸盐气溶胶。就是这种气溶胶在平流层阻挡太阳辐射,导致长期冷却效应,使得地球进入冰冻期。此时人类的活动和区域就大大缩小了。



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