很多人小時候都問過天空為什麼是藍色這個問題,絕大部分人小時候得到的回答是,天空之所以是藍色,是因為空氣中存在很多微小顆粒,比如說水蒸氣或者塵埃,由於這些小顆粒的存在,太陽光就會發生不同程度的散射,藍光散射最強,紅光散射最弱,所以天空就呈現出藍色。
這個答案聽起來挺有道理,畢竟光的色散原理光的折射原理在小學課本裡面就學過,所以也能夠接受這個答案。
但是這個問題真的要較真的話,只能說原理上是這樣,但並不能用來直接解釋天空的顏色。
這個答案只是最早研究得出的結論,科學上稱之為丁達爾效應,是1869年英國物理學家丁達爾提出來的。
丁達爾效應非常常見,比如打開手電筒的時候,可以看到一道很明顯的光柱,或者在塵埃比較多的房間打開窗戶的時候,陽光照射進來會看到很明顯的光線。
就是由於光線在照射到細小顆粒的時候發生了散射,光線被折射開來傳到我們的眼睛中,才能看到比較明顯的光柱。
如果沒有發生散射,正常情況下,我們是看不到光柱的。眼睛能夠看到一個物體,是這個物體反射或者發出光到眼睛才能看到。
但用丁達爾效應來解釋天空為什麼是藍色,是經不起推敲的,進一步思考一下,為什麼藍色的光更容易被大氣中的微粒反射?
如果說是與光的波長有關,波長越短的光散射越強,那麼我們看到的天空應該是紫色,因為紫色的光波長更短。波長越長散射越強,那麼我們看到的天空應該是紅色,因為紅色的光波長最長。
天空的顏色其實與太陽照射角度以及光線穿過的大氣厚度有關,各種光線在大氣中的穿透力是不一樣的,紅色的光穿透力最強,其原理多數被用在警示燈上面,生活中幾乎很難見到除紅色以外的警示燈,就是因為紅色光穿透力最強,就比如霧天的時候,車尾燈都是閃紅燈,而沒有其它顏色。
當太陽直射大氣層的時候,各種顏色的光一起進入大氣層,傳播一段時間之後,藍光穿透力不強最先被散射。
其它顏色的光散射較少,在大氣層面整體看上去天空就是藍色,如果大氣層足夠厚我們就能看到後面被散射的紅光。
實際上紅光也是能夠看到的,就是在夕陽的時候,此時太陽幾乎是水平照射,也就意味著穿過的大氣層更厚一些,所以能夠看到被散射出的紅色光,這就是天空是藍色而夕陽是紅色的原因。