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来自天空的神秘结晶——雪花的奥秘

2022-06-20jineela

美育 2022年5期
关键词:肥皂泡手套雪花

jineela

摄影师唐·科马雷奇卡是一位来自加拿大的自然和景观摄影师。从极光到花粉,从昆虫到水滴,科马雷奇卡的许多摄影冒险都从更深层次揭示了宇宙的运作规则。这些绚丽夺目的作品显示了这位摄影师对了解周围世界的渴望和对细节的关注。

科马雷奇卡的职业起步是从拍摄他所谓的“看不见的世界”开始的,“雪花”就是其中最具代表的作品之一。在他的作品中,这些小的晶体结构,通常只有几毫米大小,但惊人的细节给人一种爆破的视觉感受,复杂的图案和层次被显示,像小小的珠宝钻石一样闪闪发光。

这些令人惊叹的雪花摄影让我们明白,在冬天,你不需要去很远的地方寻找一个神奇的景观,只需要在下雪的时候走到户外,凑近仔细观察雪花就可以遇到巨大的惊喜。

科马雷奇卡开始他的“雪花摄影”纯属偶然。他说:“我给自己买了一个超级特写镜头,有一天上班时把它带上了。在高倍放大的时候,你会惊讶地发现办公室里到处都是有趣的东西,比如一支普通的圆珠笔,一个插在软木塞上的图钉。”

然后那天开始下雪,科马雷奇卡继续他的猎奇,把目标锁定在雪花上。他发现需要一个较暗的背景来突出他的拍摄对象,于是伸手取下了祖母在感恩节送给自己的黑色手套。

科马雷奇卡说:“一切都变得不同了,雪花变得闪闪发光。有明暗对比、有细节、有形状、有排列,真的很神奇。我的每一片雪花都是在同一只黑色手套上拍摄的,因为它拥有完美的表面。那天我下班回家后,对雪花的拍摄就停不下来了。”

从他拍摄的照片中可以发现,原来雪花不都是我们想象的样子。在不同的温度和湿度的组合下,可以形成一些奇特的晶体结构,有些不寻常的结构是在极罕见的大气条件下形成的。

每年的12月到翌年的3月中旬,科马雷奇卡的主要工作都是“雪花摄影”,以几乎完全相同的方式重复无数次拍摄相同的主题。

科马雷奇卡说:“你可能会想,过一阵子我就会觉得厌烦。但不是的,因为总有新的东西被发现。在刚刚过去的这个冬天里,我发现了比我想象中更多的奇异雪花。当一件事反复将你的常规印象打破,它就会让人上瘾。”

科馬雷奇卡拍摄雪花的方式与众不同。大多数摄影师在玻璃板或其他透明表面上拍摄雪花,光线从后方穿透载体照向相机。科马雷奇卡则是利用雪花表面反射的光。他的方法工作强度更大,但这样可以看到某些特殊雪花的颜色——通常是充满活力的绿色和紫色,也有蓝色、黄色和红色。

对于科马雷奇卡来说,吸引他的不仅仅是雪花的美丽,这也是一个从科学的角度研究和真正了解他所从事课题的机会。这位摄影师表示,原来在学校里,理科对他从来都没有吸引力,但一旦给这些知识一个实践的机会,它们会变成完全不一样的东西。

在科马雷奇卡开始这些工作之前,光反射方面在雪花摄影中的研究还不是很深入。所以对他来说,这些色彩的来源是一个很大的谜。后来通过深入学习和研究,他发现雪花色彩的出现,其实和肥皂泡或油滴上产生彩虹色彩的物理原理是一样的。

光通过不同介质的传播速度是不同的。冰和水都比空气密度高,所以光通过冰和水时速度会变慢。当它再次遇到空气时,会再次加速。如果光照射到一片薄薄的冰层,一部分光被冰层上表面反射,另一部分被下表面反射,剩余的光则会透射过去。被反射的光波由于出现了光程差从而发生相互干涉。不同颜色的光具有不同的波长,有些被加强,有些被抵消,所以我们的眼睛也会看到不同的颜色。这种现象就是“薄膜干涉”。

由于雪花的上下边缘比中间生长得快,所以中心部分会形成空气泡。气泡越厚,两边的冰就越薄。冰层足够的薄(一毫米的几分之一)是发生干涉、出现颜色的关键。不同厚度的冰层也会产生相应不同的色彩。

为了分享所学到的一切,科马雷奇卡撰写了一本300页的书,名字叫作《天空结晶:解开雪花的奥秘》(Sky Crystals: Unraveling the Mysteries of Snowflakes),里面除了展示他拍摄的无与伦比的雪花作品外,还介绍了作品背后的科学原理,以及他拍摄和合成这些图像的过程。

加州理工大学的物理教授肯尼斯·G·利布雷希特(Kenneth G. Libbrecht)也是一位雪花爱好者。他花了几十年的时间研究雪花,更准确地说,是“冰晶生长的分子动力学” ,他还是迪斯尼电影《冰雪奇缘》的“雪花顾问”。在利布雷希特的实验室里,他可以通过改变温度和湿度等变量来制造出两片一模一样的雪花。利布雷希特为科马雷奇卡的书撰写了前言,其中写道:“每一场雪都是一场独特的冰冻艺术展,值得拥有观众来欣赏。”

那么科马雷奇卡拍摄雪花的方法是什么呢?首先,为了拍摄这些照片,科马雷奇卡会事先把一只黑色的羊毛手套和一支画笔留在室外,让它们“适应寒冷”,这样雪花接触它们就不会立即融化。其次,他把手套摊平,仔细查看收集的雪花。开始它们通常是聚在一起的,科马雷奇卡会用笔刷小心地将它们分开,并选择出一片雪花按照一个合适的角度摆好。再次,为了确保切换到相机时能再次找到那片雪花,他将笔刷放在手套上,笔的末端指向雪花。然后,科马雷奇卡会进行几次测试拍摄,以便找到一个合适的角度能看到雪花发光的反射表面。最后,从雪花的一边开始对焦,并快速拍摄,移动相机让其通过所有需要的焦点。另外,结束拍摄后,他会把获得的这些图像输入到电脑里,选择需要的图,之后开始一个4小时的过程——使用图片处理软件把所有聚焦的部分拼成一张完美的雪花图像。70B58921-92D2-463C-AD76-3065F5E4CF3D

之所以要在图片处理软件中进行合成,是因为整个雪花结晶其实是不可能在任何一个镜头下全部聚焦的。因此需要使用多个图像,经过处理合成为一张照片。为了确保不漏掉任何一个焦点,科马雷奇卡通常会在雪花相对没有变化的情况下拍摄数百张图像,在制作照片时通常会使用30到50张图像。每一片雪花都是完全手持拍摄的,不需要使用三脚架。这些照片是在寒冷的室外拍摄的,这样雪花就不会融化。而且只有最新鲜的雪才可以作为拍摄的对象,停留了一个小时的雪花将开始失去其微妙的晶体特征。时间就是一切!

至于设备,科马雷奇卡说任何可以替换不同镜头的相机都可以使用。你需要一个特殊的微距镜头,有时被称为“极微距镜头”(extreme macro lens),它在超过正常1:1原物大小放大率的时候可以很好地工作。科馬雷奇卡还在他所有雪花的拍摄过程中使用了环形闪光灯。

虽然任何降雪都能产生美丽的雪花,但科马雷奇卡表示,理想的温度是零下10℃左右。那种最受欢迎的拥有六个分支的雪花形状通常出现在零下15℃左右,而在零下5℃形成的雪花看起来像柱或针。利布雷希特解释说:“这涉及冰层表面的分子动力学,不同的温度下分子具有不同的流动性,冰晶会以某种特定方式生长。”

拍摄的理想取材地点需要经常下雪,且雪要下得“轻”,这样雪片才不会在落下时彼此碰撞,形成无法上镜的一团斑点。而且不能有风,因为在风中,雪花非常容易破碎。此外,低云量和夜间降雪也是不错的条件。

对于我们大部分生活在北方的人来说,冬天里这些微小的“冰粒”一直是童年好奇的对象。随着年龄的增长,我们也许会对这些“不重要的事”越来越不感兴趣。然而,科马雷奇卡却通过雪花拍摄重新唤起了我们的童年遐想。正如这位摄影师所说:“和对待大多数宏观对象一样,当拍雪花的过程中有一些神奇的瞬间被捕捉,这个时刻让我发现,我童年的好奇心被重新点燃了。”

科马雷奇卡说:“有些人认为我疯了,看着我在暴风雪中给一只旧手套没完没了地拍照。”他的方法需要耐心和毅力,需要长时间的实践练习,也正是他的执着、他的认真,为我们创作出了如此美妙的视觉体验。

加拿大皇家铸币局生产的2018年限量版(共6000枚)20加元纯银硬币上就印有科马雷奇卡拍摄的一张雪花照片(目前这款硬币已经卖到113.95加元)。

此外,这位摄影师还参加了各种电视节目采访,向大家分享他的作品和拍摄方法。他与雪花有关的作品也于2017年秋季在加拿大科技博物馆展出。

实践小课题·肥皂泡魔法

雪花并不是科马雷奇卡在冬季拍摄的唯一主题。下面,向大家介绍他制作“冰冻肥皂泡”美丽景象的方法,感兴趣的读者不妨试一试。

制造肥皂泡需要水、洗洁精和白玉米糖浆,其比例是6:2:1。玉米糖浆起着“缓冲”的作用。当用吸管吹泡泡时,糖浆会聚集在泡泡的底部。当轻放到雪地上时,这个“缓冲垫”可以防止泡沫瞬间爆裂。

然后需要用一个明亮的LED手电筒从肥皂泡后方将其照亮。可以使用菲涅耳透镜来重新聚焦光线,增强在肥皂泡上的亮度。

温度在零下20℃到零下8℃是最好的,而且需要绝对无风,以防止肥皂泡被吹破。

“冰冻肥皂泡”的照片最好是在肥皂泡还没有完全冻成固体的时候拍摄,这个时候可以看到各种各样的冰晶像拼图一样慢慢连接在一起。你需要快速操作,因为大多数肥皂泡会在10秒左右完全冻结。

这可能需要多次的尝试,不过一旦掌握了技巧,你可以使用其他作物体为前景对象,而不仅仅是雪。比如科马雷奇卡就曾使用矿物样本、树枝、鲜花等。这真的是一项既有趣又充满科学意义的冬季活动!

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