霜叶为何能红于二月花

朱玉军

2013年的春天，北京的天气有些冷，还时常有大风刮来，好在从2012年冬天就开始笼罩北京上空的雾霾被风吹散了，湛蓝的天空终于常常出现在4月份。虽然天气比起以往有些偏冷，但仍然阻挡不了春天的勃勃生机，草地还是渐渐变得嫩绿了，梅花、桃花、樱花等也竞相开放，北京的大地又开始上演“颜色”革命，变得五彩缤纷、生动活泼、热闹繁盛起来。那么，晴朗的天空为什么是蓝色的？花朵为什么会呈现出不同的颜色？霜叶为何会红于二月花呢？颜色的奥秘究竟是什么呢？

晴朗的天空之所以会是蓝色的，是因为太阳光经过大气层时发生瑞利散射的结果。半径比光的波长小很多的微粒会对照射它的光产生散射作用。当大风将雾霾吹散时，天空万里无云，大气中的粗颗粒也变得极少，大气中的主要成分氮气和氧气的分子半径约为0.1nm，远远小于可见光的波长范围（约为390-780nm），所以大气分子和大气中的其他微粒会发生光散射作用。太阳光是由7种颜色的光组成的，波长按照红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序依次变短，而波长越短的光发生的散射作用就越强。白天，太阳在我们头顶，当太阳光经过大气层时，紫外线大部分发被臭氧层所吸收，从而保护地球上的生物不被晒伤。这样一来，蓝色的光就是被大气分子和其他微粒散射最强烈的，被散射的蓝光布满整个天空，从而使天空呈现蓝色。

美丽的花朵呈现不同的颜色，春天的树叶又是绿色的，秋天树叶还会变黄、变红，甚至于有“霜叶红于二月花”的美丽诗篇，这其中又有何科学道理呢？花朵、春草和秋叶之所以会呈现出各自不同的颜色，与它们其中含有的化学成分有关，主要是一些有机色素如叶绿素、叶黄素、胡萝卜素、花青素等的颜色。叶绿素是绿色的，叶黄素是黄色的，胡萝卜素可以是黄色、橙色或红色的，花青素可以是红色、蓝色或紫色的，有些色素的颜色会随着温度和酸碱性等条件的变化而变化。不同的花朵中含的有机色素种类和含量不同，生长的环境条件也有差异。这使得花朵呈现出五彩缤纷的颜色。

以树叶颜色的变化来说。当树叶中叶绿素的含量为主时就显示绿色：当叶黄素和胡萝卜素的含量为主时就呈黄色：当花青素的含量为主时呈红色：当同时含有相当量的叶黄素和花青素时就呈橙色。树叶的酸碱性不同，以及其他的一些化学物质也会影响到树叶的颜色，例如棕色或紫色的树叶。另外，成熟的苹果为红色的，成熟的葡萄为紫色的，这都是花青素的奇妙作用。

当树叶呈现出绿色时，是因为其中叶绿素的含量很丰富，掩盖了其他色素的颜色，七色的太阳光中蓝色、红色、黄色等光都被叶绿素吸收，唯独绿色光不被吸收且被反射回来，所以我们看到的树叶是绿色的。但是，叶绿素的产生需要阳光和温暖的天气，当季节变换、阳光减弱和温度降低时，树叶中叶绿素的量就会越来越少，从而绿色渐渐褪去。

叶黄素的产生不需要阳光，且在树叶中保持较为稳定的量，当秋风带来一阵阵寒气，叶绿素越来越少时，叶黄素的含量就显得多了。所以树叶渐渐就变黄了，例如桂树叶、银杏叶、杨树叶和梧桐叶。当冬天渐渐临近时，有些树木为了抵挡寒冬，体内的糖分增加，加上干燥的天气、较低的温度和白天的日照，非常有有利于花青素的产生，树叶就渐渐染上了红色，例如枫叶、黄栌等。当霜降后，变红的树叶又被洗去了表面的灰尘，看起来格外鲜红漂亮，所以有“霜叶红于二月花”的美丽诗篇。