天为什么是蓝的?天空为什么是蓝色的?
这道题看似极其简单,看似“十万个为什么”级别的难度,实则极其复杂。人类真正理解这个问题只是现代的问题。
可能很多人会说,这哪里难?
让我们先看看其他行星是什么样子的。如果你去月球,你会看到这个:
如果你在火星上,你会看到这样的天空:
同样是看地球上的天空。为什么天空颜色差异这么大?
可能有人会说是大气的散射,很好,那为什么还要散射蓝光呢?毕竟光有很多种。从光谱的角度来看,蓝光在前面有绿光,在后面有紫光。为什么不是绿光或紫光,而是蓝光?
所以,其实这不是一个很简单的问题。今天我们来聊一聊:天为什么是蓝色的?
人们如何看待事物?
很久以前,人们一直在研究人们如何看待事物。这个问题直到文艺复兴时期才得到解决,特别是来自物体的光线照射到人眼。也就是说,一个物体发出什么样的光,就是我们看到的。
但普通物体不发光。它们实际上依赖于散射。也就是说,当光线照射到物体并发生散射时,光线可以进入眼睛,我们可以看到物体。如果是在白天,它会是这样的:
所以,这一切都与白天的阳光有关。晚上没有阳光,就只能靠电灯。看东西的关键其实是光!
天空是蓝色的吗?
按照我刚才的说法,我们之所以能看到蓝天,根本原因其实是:天空散射的光能到达我们的眼睛。
为什么是浅蓝色?我们都知道,普通的东西是不发光的,白天能看到东西,都是因为有阳光。所以,这些蓝光一定来自太阳。不过牛顿曾经做过光色散实验。
他发现太阳光是由多种颜色的光组成的,而太阳光之所以看起来是白色的,其实是不同颜色的光叠加的结果。然后是可见光谱。
但问题是,知道了这一点,我们仍然无法回答:为什么天空是蓝色的?
毕竟,如果空间散射阳光,那应该不是蓝天,而是白天,对吧?
实际上,我们遗漏了一个重要的点,那就是充满气体分子的大气层。
一位名叫瑞利的科学家发现,空气中的氧气和氮气等分子对阳光有散射作用。波长越短,散射能力越强。根据他的公式,蓝光和紫光理论上很容易散射。其他光很容易被气体分子吸收。
根据一种理论,天空应该是蓝色和紫色的混合。但是,我们清楚地看到了蓝天。那么这是为什么呢?事实上,它仍然是大气的幽灵。大气层其实分为好几层:
其中有一层叫做臭氧层。阳光中的紫光到达臭氧层后,被臭氧层吸收。
这种紫光其实就是我们常说的紫外线。紫外线对皮肤的伤害很大,好在有臭氧层,它有超强的吸收紫外线的能力,能吸收大量的紫外线。还有观察证据表明紫外线被吸收。在臭氧层之外,宇航员看到的天空其实是深紫色的。
原本只剩下蓝光和紫光,但随着臭氧层的作用,紫光也被吸收了。因此,只有蓝光可以在空气中散射。因此,我们看到的天空是蓝色的。
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