【十万个为什么——地球(八)】 为什么晴朗的天空是蓝色的

来源: 作者:科普工作队 发布日期:2014-12-31 00:00:00

  



  
  无论在哪儿,晴朗的天空总是呈现引人遐思的蔚蓝色
  
  蔚蓝、钴蓝、靛蓝、幽蓝 …… 深深浅浅,清澈悠然。我们用尽各种各样的蓝色描述我们头顶的天空,那谜样的蓝色在天空中无远弗届,叫人无比神往。蓝天白云的美好景象你或许已经习以为常(可惜随着大气污染的日益严重,这种景象对于生活在大城市的人们来说并非“习以为常 ” ),但是你或许有过这样的疑问:既然包围着地球的大气是没有颜色的,我们头顶的天空为什么是蓝色的呢?
  也许听上去很神奇,晴朗天空那样纯净的蓝竟是炽白带金黄的太阳光所给予的,是糅合了七色光的太阳白光把蓝色分给了天空。
  我们都知道光在均勻介质中沿直线传播,太阳光到达地球大气后本来继续沿着固有方向奔向地面,然而却遇到了空气分子 ( 主要是氮和氧),于是小部分的光不得不改变方向,这就是光的散射。散射的光会奔向各个方向。然而,并非所有颜色的光都会被散射掉,这跟它们的波长有关。光实质上是一种电磁波,带有红橙黄绿青蓝紫各种色光,波长依次缩短。形象地说,这些光里,红光 “ 腿 ” 最长,小小障碍物根本挡不住它的去路,它很快就越过了障碍穿透大气,橙黄绿青光都尚可穿透,而 “ 腿”短的蓝紫光在受阻后,向各个方向散射,正是它们赋予了天空蓝色。
  在大气层以外,缺失了起散射作用的空气分子,天空的蓝色也就消失了。因此在太空里看,天空就是宇宙的颜色 —— 漆黑,镶嵌着闪亮的星星。
  值得一提的是,我们现在已经认识到使蓝光偏折的是空气里的氧、氮等分子,但在近 200 年前很多物理学家可并不这么认为,当时大家都信奉 “ 丁铎尔散射模型”为天呈蓝色的最佳解释。丁铎尔是英国物理学家,他第一个提出是空气尘埃微粒、水滴和冰晶散射太阳光造就了蓝天。这个理论受到后人的质疑:如果丁铎尔是正确的,在不同的地区或季节,蓝天就会随着天空的尘埃、水滴和冰晶分布不均匀而深浅不同,但事实上,潮湿地区的天比沙漠地区的更蓝吗? 130 年前,英国科学家瑞利男爵以分子散射理论来解释天的蓝色。他提出,天空之所以呈现蓝色,起散射作用的微粒远比光的波长小。为了纪念他,人们称这种散射为瑞利散射。

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