為什么天空是藍(lán)色的
為什么天空是藍(lán)色的
天空里有這么多顏色，為什么我們平時(shí)看到的只有藍(lán)色呢？以下是小編為大家整理推薦關(guān)于天空是藍(lán)色的一些原因，希望對(duì)大家有所幫助。
天空是藍(lán)色的原因
首先我們要知道一個(gè)道理：我們周圍的事物之所以顯現(xiàn)出顏色來(lái)，是因?yàn)殛?yáng)光照射著它們。雖然陽(yáng)光看上去是白色的，但是所有的顏色：赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，在陽(yáng)光里都存在。
陽(yáng)光從天空照射下來(lái)，會(huì)連續(xù)不斷地碰到某些障礙。有氮?dú)狻⒀鯕?、氣體微粒和微小的漂浮微粒等等。當(dāng)光線遇到這些障礙的時(shí)候，自然也就改變了自己的方向。
藍(lán)色光和紫色光的波長(zhǎng)比較短;而橙色光和紅色光的波長(zhǎng)比較長(zhǎng)。當(dāng)遇到空氣中的障礙物的時(shí)候，藍(lán)色光和紫色光因?yàn)榉贿^(guò)去那些障礙，便被“散射”得到處都是，布滿整個(gè)天空，就是這樣被“散射”成了藍(lán)色。
發(fā)現(xiàn)這種“散射”現(xiàn)象的科學(xué)家叫瑞利，他是在130年前發(fā)現(xiàn)的，他也是諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。
用“散射”現(xiàn)象，同時(shí)可以解釋下面這些天象了。
比如在你頭頂?shù)奶炜帐撬{(lán)色的，可是在地平線—天地相接的地方，天空看上去卻幾乎是白色的。這是因?yàn)殛?yáng)光從地平線到你這個(gè)地方比起它直接從空中落下來(lái)，需要在空氣中走的路程要遠(yuǎn)得多，而在一路上它所擦過(guò)的微粒子也自然就要多得多。這些大量的微粒子就這樣多次散射出光，所以它顯得白中透著淡藍(lán)。
建議你做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下：拿一杯水，把它放在一個(gè)黑暗的背景里，放進(jìn)一滴牛奶，再拿一只手電筒照射杯子的一端，并靠近它，手電筒的光在水中即會(huì)顯現(xiàn)出淡藍(lán)色。如果你往水里放進(jìn)的牛奶越多，水就越白，因?yàn)楣庖辉俚厥艿竭@些眾多的牛奶微粒的散射，結(jié)果就是白色的。道理跟在地平線上空是白色的一樣。
太陽(yáng)落山時(shí)的傍晚，天空不顯現(xiàn)藍(lán)色而顯現(xiàn)紅色，正在下落的太陽(yáng)也變成暗紅色，也是一樣的道理。由于傍晚的光在照射到你這個(gè)地方的路上所遇到的眾多的微粒，使得陽(yáng)光中的紫色的和藍(lán)色的部分往四面八方散射開去，僅留下一點(diǎn)點(diǎn)使你的肉眼看得見的橙紅色光線，因?yàn)樗鼈兊牟ㄩL(zhǎng)長(zhǎng)、“波浪大”，翻過(guò)了路上的障礙。
其實(shí)從地球以外望過(guò)來(lái)也是一樣，覆蓋我們地球三分之二面積的海水也散發(fā)著藍(lán)光，陸地上雖然有土地的褐色或森林的綠色，然而上空卻總是藍(lán)色的。從宇宙中看來(lái)，整個(gè)地球都被裹著一塊輕柔的藍(lán)色面紗。
藍(lán)色，就是生命的顏色。我們的地球就是藍(lán)色星球。保護(hù)我們的地球就是保護(hù)我們的生命。
原理：光的散射是指光通過(guò)不均勻的介質(zhì)時(shí)一部分光偏離原方向傳播的現(xiàn)象，偏離原方向的光稱為散射光。晴朗的天空是蔚藍(lán)色的，是由于大氣分子和懸浮在大氣中的微小粒子對(duì)太陽(yáng)光散射的結(jié)果，波長(zhǎng)較短的紫、藍(lán)、青色光最容易被散射，而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅、橙、黃色光散射得較弱，這種綜合效應(yīng)使天空呈現(xiàn)出蔚藍(lán)色。
學(xué)霸分析天空為什么是藍(lán)色
所以天空為什么是藍(lán)色的呢？答案就是瑞利散射。
瑞利散射(Rayleigh scattering)是指比光的波長(zhǎng)更小的顆粒對(duì)入射光線造成的散射效應(yīng)，注意這里說(shuō)的是比光的波長(zhǎng)更小的顆粒，我們能看到的可見光波長(zhǎng)是390~700納米，水滴、冰晶、塵埃明顯不屬于這一類，而空氣中的分子才屬于這一類。換句話說(shuō)，即便空氣是純凈的，沒有任何雜質(zhì)，我們一樣能看到藍(lán)色的天空。如果藍(lán)天是大顆粒散射造成的，那么應(yīng)該霧霾越嚴(yán)重天越藍(lán)才對(duì)嘛？這明顯說(shuō)不通。
那么為什么瑞利散射能讓天空看起來(lái)是藍(lán)色的呢？因?yàn)楦鹄⑸涞墓?，波長(zhǎng)較短的光(藍(lán)、紫)更容易被散射，而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光(紅、橙)不容易被散射，所以當(dāng)太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)，更多的藍(lán)紫色光由于瑞利散射而彌漫到整個(gè)天空，因此天空看起來(lái)就是藍(lán)色的了。
瑞利散射還能解釋為什么我們看到的太陽(yáng)是黃色的。因?yàn)榇罅康乃{(lán)紫色光在大氣中被散射，那么直接到達(dá)地面的藍(lán)紫光就變少了，所以我們抬頭看天上的太陽(yáng)就會(huì)是溫暖的黃色。朝陽(yáng)和夕陽(yáng)看上去是紅色的也是受瑞利散射的影響，因?yàn)樵诘仄骄€附近時(shí)，太陽(yáng)光需要穿過(guò)更厚的大氣才能到達(dá)我們，由于大氣很厚，因此連波長(zhǎng)相對(duì)比較長(zhǎng)的黃綠光也被散射掉了，我們就看到了更多的紅橙光。實(shí)際上，在太空里看到的太陽(yáng)是白色的。
瑞利散射使天空成藍(lán)色的原理
我們知道，直接來(lái)自太陽(yáng)的光，在中午看來(lái)是白色的。它包含連續(xù)的可見光波長(zhǎng)的混合，這個(gè)波長(zhǎng)分布的峰在光譜的綠-黃色區(qū)段。那么我們?yōu)槭裁磿?huì)看到藍(lán)色的天空?是什么造成了我們?cè)谔?yáng)下山時(shí)看到的橙紅色?這些現(xiàn)象都和稱為散射的過(guò)程有關(guān)。
在我們考慮天空的顏色之前，先得問(wèn)一下我們到底是如何看見天空的。天上的光從哪里來(lái)?天上的光來(lái)自太陽(yáng)，不過(guò)它是從直射的太陽(yáng)光術(shù)散射出來(lái)的。我們可以將散射描述為這樣一個(gè)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，光被大氣中的微粒吸收，又迅速以同樣的波長(zhǎng)被再次發(fā)射出來(lái)。不過(guò)散射光行進(jìn)的方向和入射光的不同。
如果沒有大氣，就不會(huì)發(fā)生散射。這時(shí)天空將是黑色，沒有光?？墒堑厍驎r(shí)有大氣的，大氣對(duì)流層延伸到地表以上約10km的高度。地球大氣主要由氮?dú)狻⒀鯕夂蜕倭康钠渌麣怏w組成。此外還暢游煙塵粒子、火山灰或其他顆粒物。這些顆粒非常小，但仍然比單個(gè)氣體分子大很多。
氣體分子的散射是導(dǎo)致天空為藍(lán)色的主要原因。當(dāng)進(jìn)行散射的粒子大小小于光的波長(zhǎng)時(shí)，這一散射過(guò)程成為瑞利散射，它以瑞利勛爵(威廉.湯姆森)的名字命名。瑞利散射隨波長(zhǎng)迅速變化，較短波長(zhǎng)的散射比較長(zhǎng)波長(zhǎng)的散射的效率高得多。
我們可以將氣體分子想象成微小的天線。由于氣體分子是由代電粒子組成的，當(dāng)電磁波射到分子上時(shí)，這些電荷將會(huì)在這個(gè)波的頻率上振動(dòng)。正像振蕩的電流產(chǎn)生無(wú)線電波那樣，散射的光波時(shí)由氣體分子中的振蕩電流產(chǎn)生的。當(dāng)波的波長(zhǎng)與天線的尺寸近似相同時(shí)，這個(gè)過(guò)程的效率最高。由于氣體分子的大小才幾納米，而可見光的波長(zhǎng)有幾百納米，因此散射過(guò)程的效率不高。不過(guò)，最短的波長(zhǎng) - 可見光譜藍(lán)區(qū)中的波長(zhǎng)的效率要高一些。
這就是天空為什么是藍(lán)色的原因。藍(lán)光從太陽(yáng)的直射光束中被散射出來(lái)的效率，比紅光或其他中間波長(zhǎng)的光要高。光要到達(dá)我們的眼睛，需要多次散射。
當(dāng)我們看天空時(shí)，并不是直接看太陽(yáng)。我們看到的是經(jīng)過(guò)多次散射的光，它將較短的藍(lán)色和紫色波長(zhǎng)富集在到達(dá)我們眼睛的光里。由于太陽(yáng)光的光譜含有的藍(lán)光比紫光多，而且眼睛對(duì)藍(lán)色波長(zhǎng)的響應(yīng)比對(duì)紫色波長(zhǎng)的響應(yīng)強(qiáng)烈，因此我們認(rèn)出的顏色是藍(lán)色。
為什么在接近日落或日出時(shí)太陽(yáng)光看起來(lái)是橙色或紅色的呢?在日落時(shí)，太陽(yáng)直射的光束穿過(guò)地球大氣所走的距離，要比中午時(shí)長(zhǎng)得多。由于藍(lán)光和中間波長(zhǎng)的光比紅光以更高的效率被散射到光束之外，直射光束中剩下的便主要是紅色波長(zhǎng)。太陽(yáng)越接近地平線，就顯得越紅。
較大的粒子如云中的水滴也能產(chǎn)生散射。水滴的大小通常大于可見光的波長(zhǎng)。這時(shí)，散射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系不大。因此，從云中散射的光呈白色或灰色。所有波長(zhǎng)都被同等地散射，得出的顏色與射來(lái)的太陽(yáng)光相同，只是強(qiáng)度變?nèi)酢?/p>
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