闪电是什么颜色？ 第1页

【再更】

在讨论区中非常中肯地对色彩模型提出了很多意见，引用到这里方便大家看到：

首先，CIE的XYZ并不是根据LMS推导出来的，而是在多个color matching experiment的实验结果基础上，产生了CIE RGB，然后用线性代数知识推导出了使用更方便的CIE 1931 2-degree XYZ CMFs (color matching function)。

其次，答主计算用到的Stiles & Burch (1959) 10-deg, RGB CMFs 的三基色是波长为 645.16 / 526.32 / 444.44 纳米的三种单色光，而且是以10度观察角为前提（闪电形成的视角是否能形成4-10度的张角，有待讨论）。而我们的计算机大都遵循sRGB标准，因此不能拿这一组CMF数值直接来显示，可以直接选取sRGB CMF。

再次，用“描点”法去计算一个颜色的三刺激值，是非常不科学的。因为光谱上一个不显著的变化就有可能导致颜色的显著差别，这与锥状细胞的光谱响应有直接关系。著名的同色异谱也与此有关。

最后，由于闪电的亮度与计算机显示器的亮度相去甚远，因此无法在计算机屏幕上重现闪电的颜色。不过，可以计算色品、色相值，或色貌值，给人们一种直观的感受。更进一步，我们观察闪电的大环境一般是黑夜，这也与一般计算机的使用环境大不相同，这就需要用到色貌模型（color appearance model）了。

我觉得

的意见大部分是很正确的。不过我想说明一下，我搞了个RGB仅供参考，玩一玩的而已，如果要很细致的考察这个问题，就进坑了！

第一点：我只说CIE根据LMS的假设制订了相关的匹配函数，并没有说CIE是根据LMS曲线直接推导的啦。我下面用的 Stiles & Burch 就是一个 color matching experiment

第二点：具体实验细节我确实不清楚，只是选了一个可以直接生成RGB的函数。如果函数选择有问题可以换一个，但是会不会对色值产生很大偏差我不确定。

第三点：“描点”就是数字化采样呀！“描点”本身一点都没有不科学！我只是粗糙的描了一下而已。为什么呢——再次强调：我只是想搞个粗略的估计，看看是偏红偏黄还是偏蓝而已，这是其一；其二，我下载到的色彩匹配函数就是5nm分辨率的，所以我描点也做到5nm分辨率就够了；其三，对于尖锐的光谱峰，我是有考虑到其峰宽的，描点的时候大致保证5nm分辨率下的三角形面积和原尖锐峰的面积相当。我这里的靠眼描点的误差，确实不会小，但是这并不代表“描点”本身不科学！另外，Wang J举的例证举反了。同色异谱是说光谱显著不同却显出同样的颜色。而第三点中讨论的问题是光谱差别不大但颜色却可能显著不同，所以 Ｗang 你评论中的论证本身用错了证据（我同意你对误差的担心的，不是要和你撕逼，只是指出你论证的瑕疵）。

第四点：哈哈显示器的坑！这个就别扯了吧——太大的坑了。显示器即使蜘蛛校色了就能准么？sRGB就准么？其他色彩空间怎么说？再者，如我和

大神调侃中说到，“人眼的白平衡调节能力实在太强大了”，这就违背了我说看光谱的初衷嘛，入了白平衡的坑，比照片还坑！如果真的要还原人眼的真实感受，只有把人亲自放到风暴中间去才可以，拍照录像都不行！因为当下的环境亮度啦、风萧萧兮啦是不是都会影响人的色觉啊？而且每个人的眼球的透光率、对光的响应是不是不一样啊？这就没完了这。所以——摊摊手，算了吧

综上：大抵是我自己好奇，想看看这几条光谱对应的色相大致落在什么颜色范围内，所以粗糙地描了一下计算了一下。我列出的RGB仅供参考！绝对不代表真实！

大家要意识到，色彩的感知是一个非常复杂的过程，而且说到底，在哲学上，究竟有没有颜色呢？颜色可能只是人大脑的活动，并不是客观存在的。客观存在的是光的波长，所以我们还是要看光谱。再重申一下我文末的结论：

不同温度、电离条件、大气成分可能都会改变谱线的相对强弱，所以颜色还真不好说呀，只能具体情况具体分析咯。

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【更新】

被推上日报了！感谢观众厚爱，于是我感觉有必要给这里列出的光谱弄出一个RBG数值出来。

那么问题来了：怎么转换呢？我们要用到 CIE 的色彩模型。

我们知道，人眼有三种视锥细胞，分别感应红绿蓝三色光（这就是RGB色彩空间的由来）。但是人眼并不是感应单色光的，它其实也是一个频谱。如果把人眼当成一个传感器，那我们得知道这个传感器的相应曲线：

视锥细胞的相应曲线

根据这个相应曲线，CIE 制定了相关的色彩匹配函数 ，（

）这三个函数组成一个线性的函数空间，每一个光谱都可以求出一组投影

这个XYZ就是同学们经常看到的色彩坐标

不过我懒得从XYZ转RGB了。我直接用 Stiles & Burch (1959) 搞出来的直接对应RGB的匹配函数，而且我从这里搞到了数据

这组函数画出来是酱紫的：

哦对了，这组数据没有归一化，所以后续数据处理中我把它归一化了，即

然后我把回答中列的四个光谱大致描了出来。靠眼睛看的比较粗糙，还请见谅：

大致形状和文献中的图谱一样啦。

好了，那然后我就可以做投影了：

G，B 同理（当然实际就是一组数组的求和）

还要把这样算出的RGB按比例放大到0-255中间的数值，还得找一个亮度的参考点。

我不是很清楚色彩理论中的各种算法，就粗糙的用这个模型：我求一下光谱强度的平均值，假设把这个均值也同样在色彩匹配函数上做出投影r0g0b0，并认为这三个数值是50%明度的灰色，按比例放大到128。把这个比例同等的应用到光谱算数来的RGB上面，如果超过255了就再调整一下把最大的那个通道调到255。

再考虑复杂的模型就也要掉进白平衡的坑了，再者我也不是搞图像处理和色彩理论的，就免了吧。如果有大神看到不要骂得太凶。

我把最终调整后的RGB数值放在每张光谱后面，用粗体标出啦方便浏览

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Well, 首先，看照片是不行的——大家都知道白平衡是个坑，理论上随便调成什么颜色都可以。而且显得白可能只是因为太亮了。

所以，得看光谱

闪电就是大气中的大规模放电，大气中的主要气体：氮气、氧气等等都会被电离出的电子激发到跃迁态，然后发射光。

比如美国国家海洋和大气管理局的这篇文章中就发表了一张闪电光谱

左边这张“热谱”主要发生在闪电的 return stroke 持续到20微秒的阶段。右边的“冷谱”则持续到数毫秒。左图中，主要是电离掉了一个和两个电子的氮气、氧气离子的光谱。而右边则变回中性原子的光谱，其中氢原子在656.3nm的深红色线持续到数毫秒。这张“热谱”中短波的谱线很密集，所以应该是蓝紫色的，像这样（虽然我不知道照片的颜色是不是调出来的）：

“热谱”的RGB=[73 147 255]

对应的是浅蓝色（看来我这张照片选对了）

“冷谱”的RGB=[104 94 94]

略带一点点红，算是余晖吧

再来两张例子，来自

这张里面标出谱线对应的物质了，比较容易看一点。这张谱看来是“冷谱”，原子的光谱比较强。可以看到，可见光段最强的几条谱线来自H原子的巴尔默系alpha线（656.3nm），氮原子（648.2nm），氧原子（615.7nm），以及和。这些谱线集中在600-700nm段，因此都是红色的。鉴于氮气氧气是空气的主要成分，看来闪电的基色调应该是红色不会差。你看这张例子中铜的绿色光谱很明显。和红色基调混合，可能就会让颜色偏橙黄。

这张谱的RGB=[181 165 95]，黄色

要找照片，估计是像这样的：

而这一张应该是“热谱"，你看最强的线都来自（当然还有H-alpha）。这就红绿蓝三原色集齐了。所以可能会靠近白色吧，而且明显会很明亮。

这张谱的RGB=[192 184 132]

也是明亮的黄色，估计是500nm处的NII在RGB上的投影都不是很大，所以和上一张谱的颜色很像

至于照片，看来选的不是特别好，不过就当欣赏啦：

不同温度、电离条件、大气成分可能都会改变谱线的相对强弱，所以颜色还真不好说呀，只能具体情况具体分析咯。

Kitt Peak National Observatory 的 L. Wallace 1964年就发表了一份很详细的光谱

L. Wallace, The Spectrum of Lightning, Astrophysical Journal, 139, 994 (1964)

那时候还是用的银盐板，很复古有木有