天为什么是蓝的(天为什么会黑)
仰望天空可能是人生中最容易做到的事情,每每看到蓝天白云,心情就会瞬间舒畅。然而,从人类真正搞明白蓝天的蓝色是怎么形成的才不过100年的时间。要从本质上说明白这个问题,我们需要了解,阳光、天空、阳光与空气之间的相互作用,以及人的眼睛对于天空颜色的影响。下面,大家就一起来详细了解一下。
一、太阳光
太阳光,广义的定义是来自太阳所有频谱的电磁辐射,太阳光需要8.3分钟才能从太阳抵达地球。当太阳辐射没有被云遮蔽,直接照射时通常被称为阳光,是明亮的光线和辐射热的组合。在地球表面,阳光是当太阳在地平线之上,经过地球大气层过滤照射到地球表面的太阳辐射,则称为日光。
太阳放出来的光谱主要来自太阳表面绝对温度约六千度的黑体辐射(Black Body Radiation)光谱可见光的波长范围在770~390纳米之间,不可见光,又分为2种:位于红光之外区的叫红外线,波长大于760nm,最长达5300nm;位于紫光之外区的叫紫外线,波长290~400nm。
波长不同的电磁波,引起人眼的颜色感觉不同。770~622nm,感觉为红色;622~597nm,橙色;597~577nm,黄色;577~492nm,绿色;492~455nm,蓝靛色;455~390nm,紫色。散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色,集中起来则为白光。
二、天空
啥是天空呢?这也能算是个问题吗?很多人以为天空就是地球的天花板呗,我们的古人把它叫做天穹,如果您这么想那就真的错了。因为我们今天已经知道,天空并不存在什么顶棚,而是一圈包裹着地球的大气层,所以我们看到的其实是一片明亮的薄雾。
可以把大气层看做是一个厚厚的气体的隐形眼镜,光线可以穿透它们,并且在大气层中发生各种光学现象,返程的宇宙飞船也可以刺破它而不会留下破洞。在距离地面不高的地方,有鸟儿飞翔;在更高的地方漂浮着白云;再往上有飞机往来其中。
三、阳光与大气的相互作用
太阳光是由不同波长的光所组成,波长较长的红光会透过大气中的微粒直接射向地面,而波长较短的蓝、靛、紫容易被大气中的微粒散射。短波段中蓝光能量最大,因此散射出来的光波也最多。散射又分为瑞利散射和分子散射,瑞利散射是由大气层中的微尘产生的,分子散射是由大气层中的气体分子产生的。
但两种散射都是光的波长越短散射越厉害,太阳发出的可见光进入大气层后,波长较长的红橙黄光散射的轻微一些,波长较短的蓝靛紫光散射的厉害一点,在效果上,红橙黄光基本可穿透大气层向前传播,而蓝靛紫光被散射向其他方向。
因此我们看到的天空呈现蔚蓝的颜色,由于空气分子对于青光选择性散射,从而使晴朗的天空呈现蓝色。
四、天空中的蓝色为什么会深浅不同?
如果您仔细观察会发现,在天空中不同部分,蓝色的程度也不相同。天顶蓝色最深,而地平线附近的蓝色比较浅。这是因为,来自地平线附近的光线,在大气中通过的路程比较长,遇到的粒子多,从而使白光与蓝光混合在一起,使蓝色变浅。
五、既然波长更短的紫光更容易散射,为什么我们看不到紫色的天空呢?
答案在于我们的眼睛对光线的反应。在眼睛内部有两种对光有反应的细胞:视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞负责检测亮度,视锥细胞则负责检测颜色。视锥细胞分为三个类型,分别对红色、绿色和蓝色的波长反应最强烈。
当这三种光经过不同比例的混合后,我们的视觉系统就会构造出我们所看到的各种颜色。蓝色的视锥细胞对蓝色比紫色更敏感,所以当你仰望天空时,视锥细胞会告诉你的大脑你看到的是蓝色,而不是紫色。
结束语
关于天空为什么是蓝色的,我们就说这么多。蓝天的形成,是阳光的光谱、大气的作用、人眼睛对色彩的选择性共同作用的结果。小伙伴们,这些知识点您GET到了吗?如果您还有疑问,欢迎在评论区留言。
文/科学坞 图片来自网络侵删。
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