天空為什麼是藍色的呢,是不是海面反射的光線顏色?

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過去一直有人認為,因為天空是藍色的,大海反射了天空的顏色,所以,大海是藍色的。其實,這種說法不對,天空和大海呈現藍色,都是因為對太陽光的散射,但彼此不相互影響。



牛頓最早用實驗證實,太陽光是由紅橙黃綠藍靛紫七種色光組成的。不同顏色的光波長不同,按紅橙黃綠藍靛紫的順序,波長逐漸減小。太陽光進入大氣層後,大氣中的氣體分子和微塵會使太陽光發生散射,並且,不同波長的光散射程度不同,波長越短,散射的越厲害。因此,太陽光中的紅橙黃光散射較弱,藍靛紫光散射較強,所以看到天空是藍色的。同樣,太陽光照射海水,大海表面的水分子使太陽光發生散射,散射比較強的依然是藍靛紫光,所以,大海也是藍色的。


另外,早晚太陽斜射大地,在大氣層中穿過的厚度更大,藍靛紫光散射的更厲害,能穿過大氣層傳播到大地的太陽光中紅橙黃光相對就強烈一些,所以,看起來太陽紅彤彤的。

還有,發生月食時,本來太陽光不能照射到月亮,月亮也就不會有光線反射到地球,人眼看不到月亮,事實是,我們不僅能看到月亮,而且能觀賞到一種天文奇觀:紅月亮。首先,太陽光在穿過不均勻的大氣層時,並不是沿直線傳播,而是不斷改變傳播方向,結果就有光線照射到月球上。其次,照射到月球上的太陽光從大氣層穿過,比早晚時人們看到的太陽光穿過的大氣層厚度整整多了一倍,散射得更厲害,藍靛紫光更弱。再經月亮反射後回到地球,又要進一步散射,進入人眼的主要就是紅光。不過,由於月亮反射光的能力較弱,進入人眼的光線比太陽光要弱得多,所以,看到的月亮是暗紅色。


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在課本上我們曾經學到的知識是,空氣中存在著很多微小的顆粒,陽光經過它們,藍光被散射的最多,所以,我們看到了天空是藍色的。

還有另一個說法是,天空之所以是藍色的,是因為那是臭氧本來的顏色。

這兩個說法看似合理,但在一塵不染的天空為什麼是藍色?沒有臭氧的大海,為什麼也是藍色的呢?

要解釋這個現象,首先要明白一個名詞:瑞利散射。

它是指微粒尺度遠小於入射光波長時(小於波長的1/10),光散射強度與入射光的波長四次方成反比,這種現象稱為瑞利散射。

說人話!

這是一種光學現象,當微粒足夠小的時候,光線經過它時,波長越小散射作用越強。

上圖是各種光波長的對比,在可見光中,紅光的波長是最長的,而紫光是最短的,藍光僅次於紫光。

好了,我們運用瑞利散射的原理,來解釋下,天空為什麼是藍色的?

一束太陽光射向地球,各種波長的光混合在一起,是白光。如果沒有空氣的散射作用,站在地面上的你看到的將是黑色的太空,只有太陽是明亮的。

此時,光開始進入大氣層,並被空氣分子們散射,紅光因為波長很長,所以很輕易的就穿了過去,直接到達了地面,而藍光則不一樣,它被空氣分子們散射開來,讓藍光充滿了天空,進而讓天空呈現出蔚藍的顏色。

等等,照我這麼說,紫光波長更短更容易被散射,那天空應該看起來是紫色啊?!

沒錯,紫光更容易被散射,但是它在可見光中所見的比重很小,還有我們眼睛腫的視覺細胞對藍色更加敏感,而對紫色是不敏感的。這就是天空沒有變成紫色的原因。

雨夜的天空會呈現紫色,是因為穿透裡最強的紅光與夜幕顏色混合產生的。

瑞利散射可以用於解釋很多自然現象。

晚霞為什麼是紅色,就是因為太陽光線要穿過更厚的大氣,藍光被散射地很厲害,反而紅光輕而易舉的穿過,照射到雲層上,進而反射到了我們眼中,讓雲變成了紅色。

為什麼大海是藍色的,也是瑞利散射,藍光被散射的原因。

這下,你明白了嗎?

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因為晴天藍色在天空出現。不是海面反射的光絨顏色。


博學孫先生


晚上天是黑的!



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