在日出和日落前后的天边，有时会出现绚丽的霞。霞本义指日出、日落时天空及云层上因日光斜射而出现的彩色光象或彩色的云。日出前后看到的霞称朝霞，日落前后的霞称晚霞。
从小我们就听说过这样的谚语：“朝霞不出门，晚霞行千里。”可你知道为什么吗？这句古人经验总结的谚语看起来简单，背后却藏着不少知识！
首先，我们看看霞是怎么形成的。
霞是由于日出和日落前后，阳光斜射，通过厚厚的大气层，其中蓝紫光被大量的空气分子散射，仅有红光、橙光映照在云层或近地天空的结果。
粒子对光线的散射有几种：瑞利散射、米散射、几何散射。对于微粒直径远远小于可见光波长（400-800纳米）的情况，比如大气分子（直径1纳米上下）对可见光的散射，是瑞利散射；微粒直径大于等于可见光波长，比如空气中的气溶胶微粒（包括PM2.5等等）和云滴，对可见光的散射就是米散射；而雨滴、沙子这种远大于可见光波长的粒子对光线的散射则是几何散射，或者称为“反射”。
大气分子对阳光的散射主要是瑞利散射，这种散射的强度与光的波长密切相关。
自然光按照波长由长到短可以分为红橙黄绿蓝靛紫七种颜色的光，对于波长较长的红光，瑞利散射强度一般；而对波长较短的蓝紫光，瑞利散射要强很多，导致很多蓝紫光难以直线传播到达地面，而是被散射到其他方向，所以我们通常看到的日出、日落都呈现红色。
如果空气中有大颗粒杂质，会产生较为复杂的米散射，当空中的尘埃、水汽等杂质愈多时，霞的色彩愈显著。如果有云层，云块也会染上橙红艳丽的颜色。
（图源：果壳）同样是由于瑞利散射，让我们在白天可以看到蔚蓝的天空，因为阳光中的蓝、紫光在被更多地散射向其他方向（天空中除了太阳周围的其他区域）之后再经多次散射到达地面，被人眼接收到。之所以不呈紫色，是因为人眼对紫色光缺乏敏感性。而对于太空中的飞行物，没有大气分子散射阳光，看到的天空就是黑色的。
那么，为什么可以通过霞来预测晴雨呢？这还与天气学规律有关。
我国古代劳动人民主要分布在黄河流域和江淮地区，地处中纬度，高空气流的平均流向是自西向东的。日出前后出现鲜红的朝霞，说明大气中的水汽已经很多，而且云层已经从西方开始侵入本地区，这是天气将要转雨的征兆。同时，早晨气温较低，随着气温升高，大气逐渐变得更加不稳定，更容易出现对流云，导致随后的阴雨天气。
南京玄武湖朝霞（图源：网络）
而在东边出现大红色金黄色的晚霞，表示在我们西边的上游地区天气已经转晴或云层已经裂开，阳光才能从西方透过来造成晚霞，预示笼罩在本地上空的雨云即将东移或者消散；同时傍晚气温逐渐降低，大气趋于稳定，对流减弱，不利于对流云的维持，天气就要转好。
还有一种解释是：
春夏早上，低空空气稳定，尘埃少，如有鲜艳的朝霞，表示东方低空含有许多水滴，有云层存在，坏天气将逐渐逼近，这就是“朝霞不出门”的原因。
傍晚，由于一天的阳光加热，温度较高，低空大气中水分通常不多，但尘埃因对流变弱而可能大量集中到低层。如出现鲜艳晚霞，则主要由尘埃等干粒子对阳光散射所致，说明西方的天气比较干燥。按照气流由西向东移动的规律，未来本地的天气不会转坏，所以有“晚霞行千里”的说法。
当然，这只是一个经验规律，不可能100%准确，而且适用的地区和季节都有限。到了多雨的我国华南地区，或者南方的夏季时期，由于副热带高压的北抬西伸，高空的西风带北移很多，这一句谚语就不太适用了。到了热带地区，多雨多云，晚霞还有可能是台风的前兆；而朝霞之后也不一定就是阴雨天，可能是台风影响结束的标志。
今年台风“山竹”逼近广东的前一天晚上，珠三角地区出现了绚丽的晚霞，紧接着第二天，“山竹”到达广东，狂风暴雨几乎覆盖全省。去年的“妮妲”台风过后，深圳第二天早晨就出现了朝霞。
台风“山竹”来临前的广州
霞，是大气中诸多美丽光学现象的一种。霓虹、晕、华、宝光等奇观，都有其中的科学原理，未来将陆续推出相关科普，敬请期待！
参考资料
[1] 中国天气网2011年科普：http://www.weather.com.cn/science/qxwq/yy/01/1247177.shtml
[2] 百度百科：霞；瑞利散射
[3] 《大气物理学》，盛裴轩等，北京大学出版社
[4] 动图来源：https://giphy.com
撰稿：张昱衡
润色：渡鸦
（责任编辑：郭晋）
（转载自：石头科普工作室）
