09.18 天空为什么是蓝色的?夕阳为什么是红色?云朵为什么是白色的?

天空是蓝色的是因为瑞利散射的原因,云朵是白色的是因为米氏散射的原因。

瑞利散射(Rayleigh scattering),由英国物理学家约翰·斯特拉特,第三代瑞利男爵(John Strutt, 3rd Baron Rayleigh)的名字命名。

它是指微小颗粒(例如单个原子或分子)的半径比光或其他电磁辐射的波长小得多时候,微小颗粒对入射光束的散射。瑞利散射在光通过透明的固体和液体时都会发生,但以气体最为显著。

它是指微小颗粒(例如单个原子或分子)的半径比光或其他电磁辐射的波长小得多时候,微小颗粒对入射光束的散射。瑞利散射在光通过透明的固体和液体时都会发生,但以气体最为显著。

天空为什么是蓝色的?夕阳为什么是红色?云朵为什么是白色的?

晴空万里的蓝天

瑞利散射中散射光强度与入射光波长的四次方成反比,因此,波长较短的蓝光比波长较长的红光更易发生瑞利散射。在大气中,太阳光的瑞利散射会导致弥漫天空辐射,这也是天空之所以为蓝色。

但是太阳本身及其附近呈现白色或黄色,是因为此时看到更多的是直射光而不是散射光,所以日光的颜色(白色)基本未改变——波长较长的红黄色光与蓝绿色光(少量被散射了)的混合。但因为人眼对不同颜色的敏感度不同,以黄绿色敏感度最高,往两边呈钟形分布,因此人眼对蓝色的敏感度远大于紫色,所以即使散射的可见光波长中紫光能量最高,人眼看起来仍是蓝色。眼看起来仍是蓝色。

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夕阳(日落)的颜色

当日落或日出时,太阳几乎在我们视线的正前方,此时太阳光在大气中要走相对很长的路程,所看到的直射光中的蓝光大量都被散射了,只剩下红橙色的光,这就是为什么日出或日落时太阳附近呈现红色,而云也因为反射太阳光而呈现红色,但天空仍然是蓝色的,只能说是非常昏暗的蓝黑色。如果是在月球上,因为没有大气层,天空即使在白天也是黑的。

米氏散射(Mie Scattering)由德国物理学家古斯塔夫·米于1908年提出的。

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蓝天白云


它是指微小颗粒的半径和入射光的波长差不多时,大部分入射光线会沿着前进的方向散射,这种现象称为米氏散射这种微粒包括灰尘,水滴,来自污染物的颗粒物质,如烟雾等。


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