主要是因為地球有大氣,光線在穿過地球大氣時,會發生散射現象。
地球和月球本身不發光,都是反射太陽光,月球上沒有空氣,地球反射的太陽光可以直接傳播到月球表面,所以阿波羅登月時拍攝到的地球照片,地球周圍是全黑的。
但是月球反射的太陽光傳播到地球時,光線穿過地球大氣層會發生折射和散射現象,如果遇到雲層,還會被雲層遮擋反射;其中的散射光,把月亮周圍的大氣照亮,甚至有時候還會出現月暈。
這樣的現象,還體現在直射的太陽光上,我們在地球上的白天時(晴天),周圍一切都是亮的;這是因為地面物體的漫反射和大氣散射,大氣中的懸浮顆粒和氣體分子,都會反射和散射光線。
但是阿波羅登月時,哪怕在有太陽直射的白天,我們看到太空背景都是黑色的;主要原因也是月球上沒有大氣,月面的漫反射受地形的影響,遠遠沒有地球大氣的散射均勻。
又比如火星擁有大氣,所以火星漫遊車拍攝回來的照片,火星表面和地球類似,不過火星和地球的天空顏色存在很大的區別,火星的大氣壓強只有地球的百分之一:
(1)火星上的巖石風化嚴重,火星大氣中漂浮著大量固體顆粒,這些固體顆粒尺寸遠大於可見光波長,使得可見光中波長較長的散射嚴重,所以火星天空偏紅;
(2)地球上情況相反,地球的大氣密度遠高於火星,散射主要是氣體分子導致的,氣體分子尺寸遠小於可見光波長,導致可見光中波長短的光散射更嚴重,所以地球天空偏藍。
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