为何激光射向天空时会出现先变亮再突然消失的断裂点？ 第1页

我们之所以能看到激光的光路，是因「丁达尔效应」所致。在空气中，充斥着尘埃、微粒，与空气构成了气溶胶，可以散射光线，从而让人看到激光的光路。

没有散射，就无法看到光路。在真空中射出的激光束，若不指向人眼，人就无法看到光线。此时，光路之上必须得有些阻碍，使得光线的方向调转，转而指向人眼。这样，人才能看到光线的形态。

夜空之中，激光光束突然消失，应该是触及了「大气边界层」（Planetary boundary layer）。这一层与字面意思不同，其所指的恰恰是大气最接近地表的一层，厚度在几百米到几千米不等。而在夜里，这个高度还会更低，接近100米左右。

在大气边界层中，由于与地面接近，所以尘埃、或谓气溶胶的密度较大，散射更强，所以看到的激光束也就更亮。此层向上，空气流速则明显加快，其中的气溶胶密度也大幅降低，所以便无法看到激光光束了。

NASA曾经就利用这个现象，靠激光的背散射率，来测量大气不同高度上尘埃的密度（DIAL计划，Differential Absorption Lidar）。

可以看到，在一千米左右的高度上，散射率出现了突变。在其下，散射更强；超过这一高度，散射则陡然减弱。（其中白色代表散射更强，图里写的relative aerosol scattering应该做过倒数或是其他数学变换，使得值越低散射越强）

NASA DIAL计划的Edward V. Browell博士也解释过这个现象：

我们多次向天顶发射激光，也多次看到了同样的现象（译注：即本问题中的现象）。其原因在于，大气边界层中的气溶胶密度（大气层微粒）较大，提高了激光散射到人眼的强度。大气边界层之上的气溶胶相比之下就极为稀薄了，在夜里，大气边界层的高度可以变得非常之低（<100m）。激光束突然在边界层顶部结束，也正因如此。我们所用的激光雷达则更为灵敏，可以探测到大气边界层之上的散射现象。这说明，激光束并没有在那里就停下，而是继续前行。你若有兴趣，可以在我们的网站上查到激光雷达的图像(http://asd-www.larc.nasa.gov/lidar/lidar.html)（译者注：网站已挂）。

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