我們總是通過眼睛可以看到五彩繽紛的世界,而抬頭望向天空,我們所看到卻只有藍(lán)色。
那么,天空為什么不是別的顏色而偏偏是藍(lán)色呢?
首先要明確:天空本身是不會(huì)發(fā)光的,我們看到的天空顏色,實(shí)際上是大氣層中的氣體分子將太陽光散射到了我們的眼中。我們知道,太陽光是“白光”,也就是在可見光波長范圍內(nèi)均勻分布的光,具有“紅橙黃綠藍(lán)靛紫”七種顏色。
大氣層中氣體分子的尺度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于可見光的波長,這種尺度的微粒對(duì)不同顏色的光線具有不同的散射強(qiáng)度。其散射強(qiáng)度與入射光的波長的四次方成反比。紅光的波長較長,紅光被散射的較難,而藍(lán)、紫光的波長較短,就更容易被散射。所以,大氣分子就好比一張濾網(wǎng),把太陽光中長波的成分過濾掉,將剩下的藍(lán)、紫光灑向大地。而眼睛原本對(duì)紫色就不敏感,加上紫色光在散射的同時(shí)也被大量吸收因此我們看到的天空就是藍(lán)色的。
比較有意思的是,天空原本是無色的,它是通過太陽光的色散,才有了色彩。因此,人們在晚上所看到的天空是黑色的。
當(dāng)然,晴朗的天空并不一直是藍(lán)色的,當(dāng)日落或日出時(shí),天空會(huì)呈現(xiàn)出美麗的紅色,這又是為什么呢?
很容易想象:日落或日出時(shí),太陽光要經(jīng)過更厚的大氣層,才能到達(dá)我們的眼睛。 波長較短的藍(lán)、紫光經(jīng)過這么厚的大氣層的重重散射,能到達(dá)我們眼中的所剩無幾,剩下受到散射比較弱的紅光,就是我們看到的夕陽或朝霞及其周圍天空的紅色了。
通常,在下雨天或陰天,天空所呈現(xiàn)出的是灰白色。這是因?yàn)橐恍┹^厚的云層對(duì)太陽光所表現(xiàn)出來的是反射,光線相對(duì)晴天要弱,而當(dāng)陽光再次透過這些厚厚的云層后,反射出來的顏色是包含在云層中的塵埃和小水滴以及冰晶的顏色,因此,這個(gè)時(shí)候的天空是灰白色的。
天空也并不是全天都是藍(lán)色的。在日出和日落時(shí),天空所呈現(xiàn)出來的顏色是紅色的。這是因?yàn)楫?dāng)陽光穿過大氣層時(shí),紫光通過散射逐漸衰減,透射后剩下的光中顏色偏于波長較長的紅光,紅光通過散射后依然是以波長較長的光居多,因此這個(gè)時(shí)候看到的天空是紅色的。
日落后,天黑前,天空的顏色也不是藍(lán)色,而是呈現(xiàn)出深藍(lán)色。這是因?yàn)樵诰嚯x地面20~50km的大氣中,有一個(gè)被稱之為臭氧層的層面,它能大量吸收太陽光中波長較短的紫光,而波長較短的藍(lán)光卻無法得到阻攔。因此,這個(gè)時(shí)間段的天空會(huì)呈現(xiàn)出深藍(lán)色。