天空为什么是蓝色
蓝天,是我们每个人对天空最真实的描述和最好的赞美,可是天空,为什么会是蓝色,而不是其他什么颜色,这个问题是一个光学物理问题。
说到光学物理问题,不要觉得有多深奥,其实科学理论就是对生活问题最佳的总结。
光,相信大家都很熟悉,但可能没有特别了解。光,根据科学研究,光具有波粒二象性,所谓波粒二象性就是波动性和离子性,波动性就是具有波的特性,波,在生活中,其实很常见,水波,声波……离子性,这里的粒子并不指微粒,而是光是可分的,是由光子组成,光子就是能量和质量的一个代名词。
牛顿最早发现光是不同颜色光的组合,在三棱镜下,光分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这就是后面光谱一词的由来。也是理解天空为何是蓝色的一个关键。不同的光,其本质就是不同的能量组合,其频率、波长也就不同。由红到紫,波长逐渐变短,能量逐渐升高。
根据阿波罗登月纪录片中的描述,月球的天空漆黑一片,同样是天空,为何地球是蓝色,而月球为黑色?这就得从月球和地球的区别说起,地球周围有大气层,正是这些大气里某些物质的作用,导致了地球天空与与月球天空的不同。地球的大气中有氮气、氧气、二氧化碳、惰性气体以及微粒尘埃。
英国物理学家瑞利通过对天空为何是蓝色的研究,提出来瑞利散射,就是大气的光散射的规律。瑞利散射就是半径比光波长小很多的微粒对入射光的散射。
什么是散射,散射是被投射波照射的物体表面曲率较大甚至不光滑时,其二次辐射波在角域上按一定的规律作扩散分布的现象。
空气不是一个均一的成分,也不是一个均匀的成分,不同的时刻,不同的地点,空气的成分都是变化的,否则就不会形成风,这用标准的物理术语叫做密度涨落,说明了空气不均一,表面曲率较大。说白了也就是光经过散射(当然不只是散射,包括反射、吸收)蓝色光占主要成分可见光波长为380nm~780nm,波长较短的可见光成分有蓝、靛、紫。
可是按照该理论,天空为何不是紫色,而是蓝色呢?这还得从光的吸收说起,正是光的吸收,使得大部分紫光被吸收,天空才能呈现蓝色。
所以天空呈现蓝色,就是光的散射所造成的。