在大街上随机采访一个人,问他“天空为什么是蓝色的?”,多半情况下这个人会一脸懵逼,不知道该如何回答。
相信很多人小时候都会问这个问题,因为小时候的我们对外界总是充满了好奇,总是“十万个为什么”,反而成年之后对身边的一切都习以为常,很难再去思考。
那么天空为什么是蓝色的呢?
要回答这个问题,先来看一下我们日常生活中的一个简单的现象。
在晚上没有路灯的马路上,你拿着手电筒照明,你会发现手电筒的光呈现光柱型,你可以很清楚地看到光柱,甚至会看到光柱里飘浮着很多尘埃。
为什么你能看到光柱呢?
很多人知道答案,因为空气中充满了尘埃和气体分子。如果没有尘埃和气体分子,即便是打开手电筒,你也看不到光柱。空气中的尘埃和气体分子对手电筒的光进行了散射,朝着四面八方散射,然后飞向你眼睛里。如果是在外太空,除非你把手电筒对着自己的眼睛,否则你是不可能看到手电筒的光柱,因为外太空没有散射现象。
上述现象被称为“丁达尔效应”。
再回到天空为什么是蓝色的这个问题。
简单来讲,之所以天空是蓝色的,是因为在太阳光照射到地面的过程中,经过大气层时发生了散射,而散射的光通常会是蓝色,而不是其他颜色。
也就是说,蓝色的光更容易发生散射。
后来这种现象也被瑞利所证实,他提出了瑞利散射公式,表明散射光的强度与波长的四次方成反比。这说明波长更短的蓝光比波长更长的红光更容易发生散射。
以上只是简单通俗的诠释。还有更深层的东西。
地球上的大气层厚度是一定的,而如果大气层厚度足够厚,蓝色光散射基本完毕之后,就开始散射波长更长的红光了,而这个时候天空就会呈现红色。
而碰巧的是,地球上的大气层厚度能够满足同时散射蓝光和红光。蓝光就是白天天空的颜色,因为这时候太阳基本上是垂直照射地面的,光线穿过的大气层距离比较短。而到了傍晚,太阳光几乎是平行地平线照射到地面的,此时光线穿过大气层厚度比较长,红光就会发生散射,天空会呈现红色,所谓的“夕阳红”!
可能你会有这样一个疑问,天空为什么不散射紫色光呢?为什么天空不是紫色的呢?
有几个原因。
首先,地球的大气层厚度刚刚好,能散射蓝光或者红光。理论上如果大气层厚度再薄一些,或许天空的颜色就不再是蓝色的了,不过是紫色的可能性也不大。你可以爬到高山上看一看,天空的颜色同样不是紫色的,高山上(海拔高的地方)的天空颜色往往会更深,下次坐飞机的时候你可以稍微留意一下。
还有一个原因,我们人类的眼睛经过漫长的进化,只能看到特定波长的光线,也就是所谓的可见光。我们对光线的敏感度是不一样的,研究发现,人们对绿色波长附近的光线最敏感,而紫色属于不敏感的光线,也就是说,我们看到的蓝色天空,其实带有一定的主观因素,其他物种看到的天空未必是都是蓝色的。
当然,太阳光发生散射还有一个重要条件,那就是空气密度的不均匀,不完美。如果空气密度完全均匀,基本上就不会发生散射了,因为均匀的密度意味着光线在传播碰撞过程中会相互抵消,也就不会发生散射了。而科学家们也发现了地球大气层的密度分布确实是不均匀的。
所以,不要对我们身边发生的各种想象想当然地认为就是那样,多问几个为什么,或许就会发现更多大自然暗藏的宇宙奥秘。大自然的很多奥秘就在你我身边,就看你有没有一颗好奇勇于探索的心!
天空为什么是蓝色的?看似简单,其实人类花了上千年才弄明白。
这个问题看似极其简单,好像就是个“十万个为什么”级的难度,实际上极其复杂。人类真正搞清楚这个问题都是近现代的事了。
可能很多人会说,这到底难在哪里?
我们先来看其他星球是个什么情况,如果你上了月球,你看到的景象会是这样:
如果是在火星上,你看到的天空应该是这样的:
同样是在星球上看天空,为啥天空颜色的差距咋就这么大呢?
可能有些人会说是大气层的散射,那很好,那为什么非得散射蓝光,毕竟有光有很多种,从光谱上看,蓝光前面有绿光,后面又紫光。为啥不是绿光或者紫光,非得是蓝光?
所以,其实这并不是一个很简单的问题。今天,我们就来聊一聊:天空为什么是蓝色的?
很早以前,人们就在研究人到底是咋看到东西。这个问题直到文艺复兴时期才被解决,具体来说就是物体的光射到了人的眼睛里。也就是说,物体发什么样的光,我们看到的就是什么样的。
可是一般物体是不会发光的,它其实靠的是散射,也就是说有光照到物体上,发生散射,这光才能进入到眼睛里,我们才看得到这个物体。如果是在白天,那就是下面这样:
所以, 白天能看到东西全靠太阳光给力。晚上没有了阳光,就得靠电灯,能看见东西的关键其实是光!
按照刚才说法,我们能看到蓝色的天空的根本性原因其实就是: 天空散射的光能射到我们的眼睛里。
那这个光为什么会是蓝色的呢?我们都知道,一般的东西都是不发光的,白天我们能看到东西,全是因为太阳光。所以,这些蓝色的光肯定是来自于太阳。可是,牛顿大神曾经做过一个光的色散实验。
他发现, 太阳光是由多种颜色的光组成的,太阳光之所以看起来是白色的,其实是因为不同颜色的光叠加的结果。 也就有了后来的可见光光谱。
可问题是,知道了这些,我们依然无法解答: 天空为啥发的是蓝光?
毕竟如果太空散射的是太阳光,那不应该是蓝天,而是白天才对呀?
实际上,我们忽略了一个重点,那就是大气层,大气层中有许许多多的气体分子。
有位科学家叫做瑞利,他发现空气中的氧分子和氮等分子,它们对阳光有散射作用,波长越短,散射能力越强,根据他的公式,蓝 色和紫光理论上就容易被散射。而其他的光很容易气体分子吸收掉。
按照个理论,天空应该是蓝色和紫色的混搭才对。可是,我们明明看到的是蓝色的天空。那这又是为啥呢?其实还是大气层搞的鬼,大气层其实分成好几层:
其中,有一层叫做臭氧层, 太阳光中的紫光到了臭氧层之后,就被臭氧层给吸收了。
这个紫光其实也就是咱们经常提到的紫外线,紫外线对皮肤的伤害很大,不过还好有臭氧层在,它对紫外线的吸收能力超强,吸收掉了不少紫外线。关于紫外线被吸收还有一个观测上的佐证, 在臭氧层外,宇航员看到的天空其实就是暗紫色的。
原本只剩下蓝光和紫光,有了臭氧层,紫光也被吸收了。所以,在空气中能发生散射的就只剩下蓝光。所以,我们看到的天空才会是蓝色的。
为什么天空是蓝色的?
天空呈现蓝色是因为空气分子和其他微粒对入射的太阳光进行选择性散射的结果。
事实上天空之所以是蓝色的原因是因为三个简单的因素组合在一起:阳光是由许多不同波长的光组成的,地球的大气层是由分散不同波长光的分子组成的,它们的大小不同,我们的眼睛也很敏感,把这三件事放在一起,就能解释这个问题。
太阳光是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种光组成的。这七种光中青、蓝、紫波长较短,容易被空气分子和尘埃散射。大气分子及大气中的尘埃对波长较短的蓝光的散射能力大大高于对其它波长较长的光子。
与此同时,青、蓝、紫光因波光短,当它们遇到大气分子、冰晶等,容易发生散射。被散射的这三种光布满天空,而眼睛原本对紫色就不敏感,加上紫色光在散射的同时也被大量吸收,这时,眼睛里视锥细胞中含有的蓝敏色素起到了重要的作用,于是,眼睛所看到的天空便是蓝色的。
扩展资料:
阳光是由所有不同颜色的光组成的……我们的太阳的光球层非常热,接近6000 K,它发出一种广谱的光从最高能量的紫外线到可见的,从紫色到红色,然后深入到光谱的红外部分。
最高的能量光也是短波波长(和高频)光,而较低能量的光有较长波长(和低频率)而不是高能的。当你看到一个棱镜将太阳光分解成它的各个组成部分时,光产生分裂的原因是由于红光的波长比蓝色光长。
在我们的日常生活中不同波长的光反应不同与物质的反应是极其重要和有用的。微波炉上的大洞允许短波长的可见光出入,但要保持较长波长的微波光反射它。太阳镜上的薄涂层反射紫外线、紫色和蓝光,但允许长波长的绿色、黄色、橙色和红色穿过。
这些微小不可见的粒子组成了我们的大气层——像氮、氧、水、二氧化碳和氩原子一样的分子,它们都散射所有波长的光,但更有效地散射短波波长的光。这些微小不可见的粒子组成了我们的大气层——像氮、氧、水、二氧化碳和氩原子一样的分子,它们都散射所有波长的光,但更有效地散射短波波长的光。
当太阳在天空高时这就是为什么整个天空是蓝色的。它在离太阳较远的地方看起来更亮,因为在这些方向上有更多的大气层(因此更多的蓝光)。在任何方向上,你都能看到从阳光中发出的散射光,照亮了你眼睛和外太空之间的整个大气层。这对天空的颜色有一些有趣的影响,这取决于太阳的位置和你在看的地方。
参考资料:百度百科 蓝天