天空為什麼是藍色的?

2020-12-08 科學獵奇

天空本是無色透明的,而藍色不過是我們人眼看到的而已,因此,我們不能說天空是藍色的,應該說:為什麼我們看到的天空是藍色的?關於這個問題,不僅是我們比較感興趣的問題,也是許多科學家比較感興趣的問題,比如英國物理學家丁爾文就用「散射」來解釋了這個問題、愛因斯坦則是用「熵增原理」解釋了這一問題。

下面,就這個看似簡單的問題,淺談一下自己的看法。

散射

開頭我們說過了,天空本無色,只是太陽光穿過大氣然後映射在了人的眼中才有了顏色,而這些顏色的來源就是太陽。太陽光照射到地球上,需要穿過大氣層,而大氣層中除了有水滴、冰晶、大氣分子之外還有許多的微小的懸浮物,這些物體都能夠反射太陽光,但是,不同的光的波長又有區別,比如橙光的波長比較的長,所以它能夠大部分的穿過大氣層射到地面上,而波長最短的光為紫光和藍光,這些光由于波長較短,所以容易被一些物體擋住從而進行散射。而藍色和紫色是最容易被散射的光,並且藍色加紫色為藍紫色,再加上其他顏色的幹擾,紫色不太明顯,最後就剩下了明顯的藍色了。

有的小夥伴會問:為什麼不是其他的顏色?而是藍色?

首先,紫色的波長比藍色的還要短,按理說,紫色散射後,應該是主色,但是紅綠藍是三基色,也是我們人眼中錐體細胞能夠清晰感知的顏色,而且紫色是由紅色和藍色融合後的色彩。在紫色被散射後,基色的紅色跟隨波長最長的紅色照射到了地面,而藍色與散射的藍色一起讓整個天空看起來更加的藍,而且天空中的臭氧層本身對紫色的吸收能力就比較的強。

至於其他波長較長的顏色,它們的穿透力比較的強,直接到達地面,沒有留在大氣中。因此,天空中留下的就只有波長短、頻率高的藍色了。

為什麼傍晚的天空是紅色的?

「火燒雲」是傍晚常見的一種自然現象,那時的天空一片紅色。既然上面說藍色的光被散射,為什麼會呈現紅色呢?

主要原因雲的問題。「火燒雲」顧名思義就是雲和「火」(也就是紅色的光)聚集到一起的時候,這個時候,由於雲的增加,太陽光穿過雲層變多變厚,許多紫色、藍色等波長較短的顏色直接被吸收,只留下了波長較長的光,而波長最長的光就是紅色、橙色,再加上太陽要落山時,與地面的角度由直射變為了斜射,這就增加了太陽光通過大氣層到達人眼的距離,距離的增加也讓藍色和紫色這些波長較短的顏色的散射效果變差。

因此,整個天空看起來就像是被「火」燒了一樣,變成一片紅色。

總結

太陽光跟彩虹一樣是由七色組成的,不同顏色的波長不同,當太陽光直射時,波長較短的光會被散射,將大氣「染」成藍色,而在太陽光斜射時,波長最長的紅色最具有穿透力,其他的光則被大量的折射掉。

這也就產生了天空藍色和紅色的區別了。

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