為什麼天空是藍色的?

AbelOhhh


因為,是我們能看到顏色,所以,天空是藍色的!



愛你的阿建


我們小的時候也許都問過家長:天空為什麼是藍色的?這個問題恐怕大多數家長都回答不出來。當我們長大了變成家長了,孩子們又要問我們這個問題,這彷彿成了一個千古難題。在湖南衛視《天天向上》欄目裡,汪涵是這樣回答的:

“天空是藍色的,因為大海是藍色的。大海是藍色的,因為海里面有魚,魚會吐泡泡,blueblueblue,就把海染藍了。”


現在好了,你看了這篇文章,這個問題你終於可以回答了。

瑞利散射

我們知道,空氣是由78%的氮氣、21%的氧氣和1%的其他氣體構成的。空氣中還存在一些雜質,例如固體顆粒、小水滴、小冰晶等。當光線射入大氣層時,由於氣體分子並不均勻以及雜質的影響,光線就會發生散射。所謂散射,就是將原本平行射入的光變為四面八方發射的。

這樣以來,原本向某個方向照射的太陽光,就會把整個天空照亮。如果沒有大氣的散射作用,就算在白天,天空中大部分還是黑的,就好像月亮表面上那樣。

太陽光並不是單一波長的光,而是許多單色光合在一起構成的複色光。波長在400納米到760納米之間的光是可以被人眼看到的,稱為可見光。太陽光的可見光部分可以分解為七種不同顏色,按波長從長到短依次是紅橙黃綠藍靛紫。除此之外,波長大於紅光的不可見光稱為紅外線。波長比紫光短的不可見光稱為紫外線。

太陽光的各種成分能量不是相同的。主要的能量都集中在可見光部分。這是很好理解的:人眼在進化過程中為了適應太陽, 就把眼睛進化為對太陽光中能量最強的部分最敏感了。

不同波長的光散射能量是不同的。卡文迪許實驗室第二位主任:英國物理學家約翰·斯特拉特(第三代瑞利男爵)研究了光的散射問題,並得出了著名的瑞利散射公式。

瑞利指出:對於尺寸遠遠小於光波長的微小顆粒散射,散射光的強度與波長的四次方成反比。也就是說, 波長越長,散射能力越差;波長越短,散射能力越強。

在可見光中,紫光散射能力最強,而紅光的散射能力最弱。

同時,人的眼睛中有三種可以感覺顏色的圓錐細胞,分別可以感受紅色、綠色和藍色,每種細胞對不同波長的光感受能力不同。相比來講,人眼對黃綠色光最為敏感,這也恰好是太陽光中能量最集中的部分。

現在我們知道了:太陽光的能量分佈在可見光最多,短波長散射能力最強,人眼對黃綠色光最敏感,三個因素疊加在一起,人眼感受到天空的顏色最終就是藍色了。不僅僅是天空,廣闊的透明體如水、玻璃等,也會呈藍色。


朝陽和夕陽是紅色的

利用這個原理,我們還可以解釋許多問題。例如:早晨和傍晚,太陽光是偏紅色的。

這是因為:在中午的時候,太陽光垂直射向地面,所需要穿透的大氣層比較薄。但是早上和晚上,太陽光斜射向地面,在大氣中經過的路程比較長。

在這個過程中,短波長的光由於散射能力強,在經過地球大氣的時候大部分都散射掉了,餘下的光就是散射能力最弱的長波長的光,於是就呈現出紅色。


月食時的血月

還有另一個很神奇的現象也可以用這個理論解釋:紅月亮。

由於地球對太陽光的遮擋,在地球后面形成了本影區和半影區。在本影區,太陽光完全被遮擋,在半影區,一部分太陽光被地球遮擋。

如果月球處於地球的本影區裡,就出現月全食。如果月球一部分在本影區裡,一部分在半影區裡,就出現月偏食。當月球掃過地球的本影區時,就會出現偏食-全食-偏食的變化。

按理說,發生月全食時,月球應該消失不見,但事實上,月球會變成暗紅色。這個原因是因為太陽光經過地球表面時,大氣會把陽光進行折射,類似於一個凸透鏡的作用,使原本接近平行的太陽光向內偏折,這樣就能夠照亮本影區中的月球。

但是,由於此時太陽光需要在大氣中通過很長的路程,散射能力較強的短波長光都被散射掉了,能夠通過的陽光主要是波長比較長,散射能力較差的紅光。所以,紅光照射到月球上,就把月球照成了血月。紅光散射能力差,穿透能力最強,所以人們的交通信號燈也採用紅燈表示禁止通行。


看似簡單的問題:天空為什麼是藍色的,其實並不簡單,它蘊含了深刻的物理道理,這個問題直到一百年前才真正被人解釋清楚。


李永樂老師


太陽光經過大氣層被折射後形成的!



藍天白雲最美!



打扮兒


科普的,前樓已經解釋了。我說下藍色。貌似世間萬物的命名都是人定了,包括人自己。由心而發,由眾而定。所以什麼色都是人定的,是一種共識。如果全世界都認為現在的藍天是紅色,那這個就是紅色了。僅此而已。


心戰天


其實天並不是藍色的,是因無色、無汙染的厚重空氣在陽光的作用下看起來是藍色的。例如:玻璃從正面看是無色的,從側截面看一定是藍色的道理。(其細解參看光譜學原理)!


務實求誠


前面已回答過類似問題,現在還不斷有朋友提問,所以,將個人的認識重述如下。所謂天空,其實就是人眼看到的大氣層。所以,人眼看到天空的顏色,就是大氣層射出的光的顏色。

大氣層不會發光,它射出的光來自太陽,太陽光是白光,牛頓通過實驗證實太陽光是由紅橙黃綠藍靛紫七種色光組成的。在太陽光穿過大氣層的過程中,會被大氣層反射、吸收,還會被大氣層中的氣體分子和微塵散射。實驗表明,波長不同的光,散射程度不同,波長越短,散射得越厲害。組成太陽光的七種色光,按紅橙黃綠藍靛紫的順序,波長依次減小,這樣,大氣層對藍靛紫光散射較強,人眼對紫光不敏感,靛光就是比藍光要深,有人就成為深藍,所以,人看到的天空是藍色的;對紅橙黃光散射得較弱,透過大氣層的紅橙黃光較強,尤其是早晨和傍晚,太陽光需要穿透的大氣層很厚,藍靛紫光被散射的更厲害,透過大氣層的紅橙黃光相對更強,所以,早晨和傍晚太陽呈橙黃色、橙紅色,有時乾脆就紅彤彤的。

另外,太陽光照射到大海上,海水錶面附近的水分子同樣會使太陽光發生散射,同樣也是對波長較短的藍靛紫光散射得較厲害,所以,大海看著也是藍色的。


甜甜向上314159


這是一個困擾了人類很多很多很多年的問題。。。

首先,如果沒有大氣,天會是什麼顏色?雖然我們大多數人都沒有上過太空,但從阿波羅登月的紀錄片中可以看到,月亮上哪怕太陽當空照,天空仍然是黑色的。原因嘛,看看下圖就知道了。

所以當我們在宇宙中放眼望去,看到的都是沉沉的黑夜,可是在地球上就不同了,因為我們有大氣啊。

所以答案其實很簡單,之所以天空有顏色,是因為有物質把含有七種顏色的白光散色了,可是為什麼偏偏是藍色呢?

其實回答這個問題有三種解釋:

小學版

“空氣中會有許多微小的塵埃、水滴、冰晶等物質,當太陽光通過空氣時,波長較短的藍、紫、靛等色光,很容易被懸浮在空氣中的微粒阻擋,從而使光線散射向四方,使天空呈現出蔚藍色。--From 《十萬個為什麼》

可是小學版解釋的問題在於:因為當溼度變化時,空氣中水滴冰晶的數目會明顯變化。潮溼地區和沙漠地區的溼度差別很大,但天空是一樣的藍。

大學版

“即使沒有外來的微粒,我們依舊會有藍色的天”。-- 瑞利。

根本不必求助塵埃、水滴、冰晶等空氣中的微粒,空氣本身的氧和氮等分子對陽光就有散射,而且也是藍色光容易被散射。所以,空氣分子的散射就可以作為“天藍”的主因。1904年諾貝爾獎獲得者瑞利因為發現瑞利散色,解釋了天藍問題。

可是瑞利實質上還要假定空氣是所謂理想氣體,這是一個不大的,但也不可忽略的弱點。因為空氣不是理想氣體。

博士版

博士版解釋當然需要我們的大boss出場了--讓我們有請21世紀物理學最偉大長得也是最有特色的科學家--老愛出場。。。

“空氣中有不可消除的‘雜質’,即空氣自身的漲落。密度漲落等對陽光的散射,形成了藍天。”--愛因斯坦

whaaaaaaaaat?群眾大概都要表示看不不不不懂了,那包大人再多解釋一句吧:空氣本身的密度漲落(熵)也能散射,密度漲落的散射,不多也不少,正好能產生我們看到的藍天。如果空氣是理想氣體,愛因斯坦的結果就同瑞利的一樣。

所以天空是藍色的,大海也是類似原理,以上


包大人玩科學



太空原本漆黑,太陽的強光折射把原本黑暗的天空化為碧藍;當太陽轉到地球的另一面時,原先的一面就重新恢復到了原有的黑暗。


拓荒者and


感謝悟空出來降妖(相邀)

天空為什麼是藍色的,悟空一直在提及這個問題。估計是往前的回答不能深入淺出。

我拜託七個葫蘆娃,每個娃娃拿一些竹竿,各自拿的長度一樣,在一個樹木叢生的森林裡向一個指定地點扔標槍。體力大的拿長杆。相對小的拿較短的竹竿。七種長度。

我說,孩子們,準備好了嗎?開始扔標槍吧。

宣佈比賽結果,長杆到達目的地的多,最短的最少,有的插在樹葉上,倒數第二長的,被樹杆反覆彈射,多數灑落在樹叢中。其它的我們暫時不關心,他們也扔得很出色。

這長杆就是赤光,能量大,不容易被樹反彈。更容易穿出樹林。

這最短的就是紫光,能量弱、基本被樹丫樹葉掛住。這倒數第二長的就是藍光,能量較紫光強,這些竹竿不斷和樹撞擊反彈,一地的散落在樹叢中。

這些竹竿就是太陽光,赤橙黃綠青藍紫。不同波長。

這樹林就是我們的大氣、懸浮大氣中的懸浮物。

藍光最容易在天空大氣中漫反射,如竹竿反彈與樹叢,於是我們看到大氣中最明顯的就是藍光。紫色光容易被大氣及懸浮物吸收,何況我們眼睛不太喜歡這個色。對紫不敏感。視而不見。

其它光穿過了大氣層,沒有更多的漫反射,我們也看不見它把天空染色。

其實我們看到的不只是藍,是藍光及附近的光譜,所以呈現天空是蔚藍色的。

希望能幫助到家長,讓小孩能真正瞭解其中的原理,不然,隔幾天又要問的。如悟空問答,哈哈哈。

我喜歡用娛樂方式說嚴肅的科學。



紅色微平臺


晴朗的日子裡,當你仰望天空時,就會發現天空是藍色的。天空為什麼是藍色的呢?我們知道,地球表面包圍著一層空氣。空氣中含有許多微小的塵埃、冰晶、水滴等。而太陽光看上去是束白光,實際上是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等有色光線組成的。當太陽光通過空氣時,波長較長的紅色光透射力最大(其次是橙、黃色光),它能透過大氣中的微粒射向地面;而波長較短的藍、紫、靛等色光,很容易被懸浮在空氣中的微粒散射開,使天空呈現藍色。


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