大家都會注意到一種現象,晴天的天空是藍色的,但是每當到傍晚太陽即將落山的時候,天空會變成瑰麗的紅色,有時還會出現火燒雲,整個天空呈現一片火紅或是金黃色,十分絢麗!那麼,到底為什麼會出現這種現象呢?
天空為什麼是藍色的?
由於大氣對於太陽光的散射作用,使天空呈現藍色。太陽光是由赤、澄、黃、綠、藍、靛、紫七種光所組成,藍、靛、紫光的波長較短,容易被大氣中的微粒散射,波長較長的紅光會透過大氣中的微粒直接射向地面。短波段中藍光能量最大,因此散射出來的光波也最多,因此我們看到的天空呈現蔚藍的顏色,由於空氣分子對於青光選擇性散射,從而使晴朗的天空呈現藍色,其藍色的深淺是由氣團性質有著直接的關係。
晚霞是怎麼形成的?
晚霞是指日落時分,天邊出現了五彩繽紛的彩色雲霞。但是,這種景象並不僅僅是傍晚會出現,早上太陽初升時也會有五彩的霞光。大氣中漂浮著大量的大氣分子以及微粒,太陽光進入大氣層後會遇到它們,發生散射。簡單來說,這些大氣分子、微粒本身是不能發光的,不具備發光能力,它們只是充當了一個散射點(相當於媒介),將太陽光中的顏色分散,從而使每一個大氣分子都變成了一個個曉得散射光源,無數個小小的散射光源聚在一起,就形成了晚霞。
晚霞為什麼是紅色的?
由瑞利散射定律,我們知道太陽光譜中的波長較短的紫、藍、青等顏色的光最容易散射出來,這也就是天空總是藍色的原因。但的紅、橙、黃等顏色光的波長較長,穿透能力強,留在地平線上空,在日出和日落時分(註:日出前後在東方天空看到霞稱早霞,日落前後的霞稱晚霞),這些光經過空氣和雜質的散射,使得那裡的天空才出現絢爛的紅色。夏季雷雨之後,地面蒸發旺盛,大氣上升氣流的作用較大,使得天空的雲彩形狀千變萬化,色彩一般是紅彤彤的,形成火燒雲也就是。需要注意的是,空氣中的雜質越多,散射作用越強,所以天空中的顏色越豐富,意味著空氣中蘊含的雜質可能越多,空氣品質越差。
中國有句諺語叫「朝霞不出門,晚霞行千裡」,這是因為朝霞大多是由積雲造成,極容易發展為積雨雲,下雨天自然不利於出門;而晚霞多是淡積雲造成的,淡積雲不會造成降水,一般預示著未來幾天將持續晴天,利於出行。
註:瑞利散射定律:散射光的波長與入射光相同,而其強度與波長λ4成反比的散射,稱為瑞利散射定律。由瑞利於1871年提出,此定律成立的條件是散射微粒的線度小于波長。若入射光為自然光,不同方向散射光的強度正比於1+cos2θ,θ為散射光與入射光間的夾角,稱散射角。θ=0或π時散射光仍為自然光;θ=π/2時散射光為線偏振光;在其他方向上則為部分偏振光。
總結
天空呈現不同顏色主要是因為大氣對於太陽光的散射作用。太陽光由赤、澄、黃、綠、藍、靛、紫七種光所組成,藍、靛、紫光的波長較短,容易被大氣中的微粒散射,所以天空大部分時間呈現藍色;紅、橙、黃等顏色光的波長較長,在日出和日落時分,這些光經過空氣和雜質的散射,出現絢爛的紅色。
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