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在上一次的文章《土雞蛋的那些事兒》里，我們提到了太陽光譜。
現(xiàn)實(shí)生活中，我們?nèi)庋劭梢姷奶柟猓怯啥喾N顏色的光組合而成，當(dāng)陽光通過某些物質(zhì)，例如水霧時(shí)，就可能出現(xiàn)光的折射，而形成彩虹。
當(dāng)然，太陽發(fā)出的光線其實(shí)遠(yuǎn)不止可見光這么一部分，科學(xué)上將太陽光主要分為可見光與不可見光，如下圖。
紫外線的那些事兒
當(dāng)太陽光通過大氣層時(shí)，在平流層的臭氧層會(huì)吸收太陽光中的波長(zhǎng)306.3nm（納米）以下的紫外線，主要是一部分中波紫外線UVB和全部的短波紫外線UVC。
只有長(zhǎng)波紫外線UVA和少量的中波紫外線UVB能夠輻射到地面。
波長(zhǎng)越短，對(duì)細(xì)胞的損傷越嚴(yán)重。
像常見的紫外線滅菌燈，其發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩種，254nm紫外線通過破壞微生物的DNA來殺滅細(xì)菌，而185nm紫外線則可將空氣中的O2變成O3(臭氧)，以其強(qiáng)氧化性殺滅細(xì)菌。
長(zhǎng)波紫外線對(duì)生物細(xì)胞的傷害要比中波紫外線輕微得多。所以臭氧層對(duì)于地球生命的保護(hù)功不可沒。
天空為什么是藍(lán)色的？
天空為什么是藍(lán)色的？這是個(gè)有趣的問題。
當(dāng)年阿姆斯特朗站在月球上時(shí)，天空一片漆黑，和我們?nèi)粘？吹降奶炜斟娜徊煌?/p>
那這一切的原因是什么呢？
這便要提到瑞利散射了。
湖光秋月兩相和，潭面無風(fēng)鏡未磨。
遙望洞庭山水翠，白銀盤里一青螺。
——?jiǎng)⒂礤a
提到湖，我們便會(huì)聯(lián)想到霧氣騰騰的山水天地間。
朦朦朧朧的霧氣，是水汽凝結(jié)成的細(xì)微水滴，懸浮于空中而致。
而在地表大氣圈中，有著無數(shù)比水滴更微小的各種氣體分子，例如氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等?/p>
當(dāng)陽光從太空中穿入大氣圈時(shí)，每一束陽光都會(huì)穿透層層的各種氣體分子。
由于每種氣體分子的直徑遠(yuǎn)小于入射光波長(zhǎng)（常見氣體分子直徑一般小于0.5nm），因而入射光在各方向上的散射光強(qiáng)度是不一樣的。強(qiáng)度與入射光的波長(zhǎng)四次方成反比，這種現(xiàn)象稱為瑞利散射。
因?yàn)樗{(lán)光的波長(zhǎng)相對(duì)較短， 因此其散射光的強(qiáng)度更大，所以下午的天空更多地呈現(xiàn)出藍(lán)色。
紅橙黃綠青藍(lán)紫，紫光的波長(zhǎng)小于藍(lán)光，那為什么天空不是紫色的呢？
這就涉及到太陽光本身的因素了。
我們概念中的紫色，主要是指紫羅蘭花所代表的顏色。而這種顏色的波段主要為?380-410nm，而太陽光本身所含的紫色光線明顯少于藍(lán)色，所以天空呈現(xiàn)出我們?nèi)粘Ｋ姷奶焖{(lán)色。
維生素D的起源
談到陽光，不得不提一種與陽光相關(guān)的營養(yǎng)素：維生素D。
維生素D被廣為流傳的作用，是它可以促進(jìn)鈣吸收與利用。當(dāng)然，這只是很簡(jiǎn)略的說法。
隨著第一次工業(yè)革命的發(fā)展，18世紀(jì)中后期的歐洲，以煤炭為主要燃料的工業(yè)區(qū)大氣污染日益嚴(yán)重。
大眾所熟知的“霧霾”，早在百年之前就曾在歐洲很多國家發(fā)生過。作家狄更斯有一本書《霧都孤兒》，講述的便是以霧都倫敦為背景的故事。
在工業(yè)革命席卷歐洲的同時(shí)，一種被后世稱為“佝僂病”的疾病也逐漸流行。
早在1820年，波蘭醫(yī)生Jedrzej Sniadecki觀察到，生活在華沙城市里的孩子中，佝僂病的患病率明顯高于農(nóng)村孩子[1]。
他認(rèn)為疾病可能與城市建筑過密擋住了陽光有關(guān)，于是把患病孩子帶到鄉(xiāng)村接受光照，并成功地治療了患病孩子。
但他的研究結(jié)果并未受到重視，當(dāng)時(shí)科學(xué)界普遍認(rèn)為，陽光照射皮膚治療骨骼疾病是不可思議的。
多年之后，通過流行病學(xué)的調(diào)查研究，英國醫(yī)學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)佝僂病在不列顛群島農(nóng)村地區(qū)很少見，相反在工業(yè)化城鎮(zhèn)非常常見。尤其是空氣污染嚴(yán)重城市。
在重污染的城市中，兒童佝僂病的患病率高達(dá)90%。
這些證據(jù)都指向了——陽光。
多年之后，醫(yī)生Huldschinsky通過紫外線燈照射佝僂病患者，并成功治愈。
而與此同時(shí)，食物中的維生素D也逐漸被揭示。
美國科學(xué)家Elmer McCollum和Marguerite Davis在魚肝油里發(fā)現(xiàn)了一種物質(zhì)，起名叫“維生素A”。
之后，英國醫(yī)生EdwardMellanby發(fā)現(xiàn)，喂了魚肝油的狗不會(huì)得佝僂病，于是得出結(jié)論維生素A或其協(xié)同因子可以預(yù)防佝僂病。
1921年Elmer McCollum破壞掉魚肝油中維生素A，做同樣的實(shí)驗(yàn)，但結(jié)果相同，說明佝僂病的治愈與維生素A無關(guān)。
此時(shí)已經(jīng)有了維生素A、B、C，所以他將之命名為維生素D。
維生素D的探索歷史
最初人們并沒有意識(shí)到，維生素D不同于其他維生素。一般的維生素需要通過飲食攝入，而維生素D則可通過皮膚暴露于紫外線光自身合成。
直到1925年，人們才認(rèn)識(shí)到，7-脫氫膽固醇 經(jīng)過光照后，會(huì)產(chǎn)生一種脂溶性維生素（現(xiàn)稱維生素D3）。
此后，德國哥廷根大學(xué)Adolf Windaus（阿道夫·溫道斯）因?qū)︾薮寂c維生素的關(guān)系的研究成果獲得1928年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，但當(dāng)時(shí)維生素D的結(jié)構(gòu)并不清楚。
1929年，倫敦的英國國家醫(yī)學(xué)研究所通過X射線衍射，證明類固醇分子是扁平的。
1931年，艾斯丘（F. A. Askew）的英國小組緊隨其后，確定了維生素D2的化學(xué)組成（又稱麥角骨化醇），它是由麥角固醇衍生而來的。
5年后，溫道斯合成了7－脫氫膽甾醇分子，并通過輻照將其轉(zhuǎn)化為維生素D3，現(xiàn)稱為膽骨化醇。
至此，維生素D的發(fā)現(xiàn)歷史逐漸近于尾聲。
維生素D有哪些作用呢？
除了我們?nèi)粘Ｉ钪兴私獾降模c鈣的吸收相關(guān)的作用，還有哪些呢？
文章有些長(zhǎng)了……所以留在下次吧……
參考文獻(xiàn)：
1、寧志偉, 王鷗, 邢小平. 維生素D的研究歷史[J]. 中華骨質(zhì)疏松和骨礦鹽疾病雜志, 2018.
