1. 解读紫外线指数

　　众所周知，阳光有益于健康，尤其是阳光中的紫外线能杀死各种细菌，防止多种疾病的发生，具有调整和改善神经、内分泌、消化、循环、呼吸、血液、免疫系统以及促进维生素D生成的功能。但是，过量的紫外线引起光化学反应，可使人体机能发生一系列变化，尤其是对皮肤、眼睛以及免疫系统等会造成一定的危害。

　　裸露皮肤，较长时间或多次受到烈日曝晒，会发生日光性皮炎（又称晒伤），出现瘙痒、刺痛、皮肤脱屑，甚至溃破结痂等等症状。实际观测表明，在海拔3500米的高原地区，裸露皮肤在中午前后阳光照射下，持续20—40分钟，皮肤有灼痛感且脱皮；持续40—80分钟，皮肤会起丘疹状水泡，时间长了还会导致各种病变，甚至诱发皮肤癌。

　　眼睛也是对紫外线非常敏感的一个部位。过多的紫外线照射，会引起急性角膜炎和结膜炎、慢性白内障等眼疾。在紫外线较强的地区，这种影响更为明显，如在低纬地区或高海拔地区，白内障发病率相对要高一些。在阳光照耀的海面上或沙漠中长期了望观察的士兵、海员常有暗适应能力下降的现象出现；在高山雪原上易患雪盲症；在雪地、沙漠或海面上曝晒时间过长，易患日光性眼炎等等，都是紫外线作的孽。

　　随着紫外线对人体的伤害越来越被人们所认识，世界各国也越来越重视对紫外线的监测、研究和预报，并通过各种媒体公开发布有关信息，指导人们自觉地加以防范。

　　1994年7月，世界气象组织召开了紫外线指数专家会议，会议制定了紫外线指数的指导性标准，规定了世界气象组织紫外线指数标准单位。

　　日本全国紫外线观测、预报网点已从原来的几十个增加至九百多个，形成了密集的观测、预报发布网络，日本广播电台从1998年4月1日起开始播发紫外线指数预报，普及紫外线知识，提高人们对紫外线的认识，指导人们加强防范。

　　在美国，根据美国气象局的紫外线指数值，美国环境保护局综合考虑了紫外线指数值，不同的公众皮肤类型及相应的“皮肤晒红分钟数”，确定了5种曝晒类型并提出了相应的防护建议。

　　加拿大、英国、瑞典、德国、法国、新西兰等国也纷纷行动起来，密切关注紫外线强度变化，定期公布观测结果或发布预报信息。

　　20世纪90年代后期起，我国一些省市气象部门，先后开展了紫外线指数研究、预报发布工作。

　　紫外线指数是指太阳在天空的位置最高时（也即中午前后）到达地面的紫外线对人体可能造成的损害程度。紫外线指数一般用0—15表示。通常规定，夜间紫外线指数为0，在热带或高原地区、晴天无云时，紫外线最强，指数为15。可见，紫外线指数值越大，表示紫外线对人体危害就越大。

　　紫外线照射强弱除与太阳高度角有关外，还与天气变化有着直接的关系，比如云就有明显的阻挡作用，鉴此，气象部门根据天空状况、气温、湿度等气象条件，制作紫外线指数预报，分5个等级发布。气象工作者提醒人们，如果预报紫外线偏强时，外出或在户外工作时，应采取适当防范措施，以减轻或避免紫外线的伤害。气象专家还特别提醒，在晴天较多的地区，一年四季都应防晒，特别是有皮肤病的人。

　　紫外线指数等级及其影响、防范一览表

2. 光学效应

2.1 天为什么是蓝色的

       晴朗的日子里，当你仰望天空时，就会发现天空是蓝色的。天空为什么是蓝色的呢？我们知道，地球表面包围着一层空气。空气中含有许多微小的尘埃、冰晶、水滴等。而太阳光看上去是束白光,实际上是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等有色光线组成的。当太阳光通过空气时，波长较长的红色光透射力最大（其次是橙、黄色光），它能透过大气中的微粒射向地面；而波长较短的蓝、紫、靛等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒散射开，使天空呈现蓝色。

2.2 落日为什么是红色

图一   日落时阳光经过较厚的大气层，大部份蓝光被散射。

       这是太阳光被地球大气散射 (scattering) 的结果。当阳光进入地球的大气层后，空气和水蒸气的分子吸收部份阳光，再向四方八面辐射，这种现象称为散射。白色的阳光是由不同颜色的光波合成的，以蓝光波长最短，红光波长最长，波长短的蓝光较容易被散射。日落时夕阳接近地平线，阳光须穿过较厚的大气层才到达地面 (图一)，大部份蓝光被散射，余下红光，所以夕阳呈现红色（见附图）。另一方面，由于白天时太阳光只穿过较薄的大气层，蓝光被散射的程度减少，所以太阳看起来是白色的，同时由于天空充满了被散射的蓝光，所以整个天空呈现蓝色。

图二   日落时天空呈现一片红色。

2.3 彩虹

      彩虹是气象中的一种光学现象。当阳光照射到半空中的雨点，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩的光谱。彩虹七彩颜色，从外至内分别为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 

      彩虹是一种自然现象，是由于阳光射到空气的水滴里，发生光的反射和折射造成的。 

      彩虹形成原因

      彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射。当中以40至42度的反射最为强烈，形成我们所见到的彩虹。形成这种反射时，阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次。因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，蓝光的折射角度比红光大。由于光在水滴内被反射，所以观察者看见的光谱是倒过来，红光在最上方，其他颜色在下。 

      其实只要空气中有水滴，而阳光正在观察者的背后以低角度照射，便可能产生可以观察到的彩虹现象。彩虹最常在下午，雨后刚转天晴时出现。这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空的一边因为仍有雨云而较暗。而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹便会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾，亦可以人工制造彩虹。 

      空气里水滴的大小，决定了彩虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大，虹就鲜艳，也比较窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比较宽。我们面对着太阳是看不到彩虹的，只有背着太阳才能看到彩虹，所以早晨的彩虹出现在西方，黄昏的彩虹总在东方出现。可我们看不见，只有乘飞机从高空向下看，才能见到。虹的出现与当时天气变化相联系，一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时，本地是不大容易下雨的，而西方出现虹时，本地下雨的可能性却很大。 

      彩虹的明显程度，取决于空气中小水滴的大小，小水滴体积越大，形成的彩虹越鲜亮，小水滴体积越小，形成的彩虹就不明显。一般冬天的气温较低，在空中不容易存在小水滴，下雨的机会也少，所以冬天一般不会有彩虹出现。 

      彩虹其实并非出现在半空中的特定位置。它是观察者看见的一种光学现象，彩虹看起来的所在位置，会随著观察者而改变。当观察者看到彩虹时，它的位置必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱以内的中央，其实是被水滴反射，放大了的太阳影像。所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，刚好是观察者头部阴影的方向，虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置。因此当太阳在空中高于42度时，彩虹的位置将在地平线以下而看不见。这亦是为什么彩虹很少在中午出现的原因。