TAU TAK?
趣味知识

你知道吗?为什么天空是蓝色的,日落却是橙色的

阳光看起来是白色的,天空却是蓝色,日落时又泛起橙光。一起来了解天空颜色背后的科学原理,以及天空为什么不是紫色的。

海上的日落,上方是蓝天,到了地平线逐渐变成橙色和粉色
图片: Michael Lee / Unsplash, Unsplash License
本文目录
  1. 白光其实是多种颜色的混合
  2. 空气会散射蓝光
  3. 既然紫光波长更短,为什么天空不是紫色的?
  4. 为什么日落会变成橙色和红色?
  5. 简单来说

我们每天抬头都能看到蓝蓝的天空。但阳光其实看起来是白色的。那么,蓝色是从哪里来的?为什么日落时天空又会变成橙色和红色?

答案就在于光是如何"撞上"我们周围的空气的。

白光其实是多种颜色的混合

阳光包含了彩虹的所有颜色。每种颜色都以波的形式传播,而且波长各不相同。红光的波长最长,蓝光和紫光的波长最短。

当白光穿过玻璃棱镜时,这些颜色就会分开,你可以清楚地看到每一种颜色。

一束白光穿过玻璃棱镜,分散成彩虹般的颜色
图片: David Clode / Unsplash, Unsplash License

空气会散射蓝光

地球的大气层主要由氮分子和氧分子组成。这些分子比可见光的波长小得多。

当阳光碰到这么小的分子时,光就会向四面八方散射。波长较短的光,例如蓝光,被散射的程度远远强于波长较长的红光。这些被散射的蓝光从天空的每个角落进入我们的眼睛,所以整片天空看起来都是蓝色的。

这种现象叫做瑞利散射(Rayleigh scattering),以解释这一现象的英国物理学家瑞利勋爵(Lord Rayleigh,本名 John William Strutt)命名。

你知道吗? 靠近地平线的天空看起来比头顶上的天空更淡。因为从那个方向来的光要穿过更多空气,被一次又一次地散射,颜色混在一起,就变得更白了。

既然紫光波长更短,为什么天空不是紫色的?

问得好!紫光其实比蓝光被散射得更厉害。但天空看起来仍然是蓝色的,原因有几个:

  1. 阳光的颜色分布并不平均。 从太阳射来的光里,蓝光比紫光多。
  2. 紫光更早就流失了。 光在穿过大气层时,大部分紫光在接近我们之前就已经被散射掉了。
  3. 我们的眼睛对蓝色更敏感。 人眼靠三种细胞来感知颜色,而大脑会把散射光的混合解读为蓝色。

为什么日落会变成橙色和红色?

日出和日落时,太阳低挂在地平线上。它的光必须穿过厚得多的大气层,才能到达我们这里。

在这条长长的路径上,几乎所有蓝光都被散射掉了。剩下的是波长较长的光:黄色、橙色和红色。这就是日落拥有美丽色彩的原因。

开阔大地上空明亮的橙色晚霞,伴有灰色云层
图片: NOAA / Unsplash, public domain

有趣的是,让白天天空变蓝的同一个过程,也让日落时的天空变红。唯一的差别在于光走了多远。

你知道吗? 在火星上,情况正好相反。那里白天的天空因为尘埃而呈黄褐色,日落时太阳周围反而会泛起一圈蓝光。

简单来说

  • 阳光是所有颜色的混合。
  • 空气分子散射蓝光的程度远强于红光,所以天空看起来是蓝色的。
  • 天空不是紫色,是因为太阳发出的紫光较少,而且我们的眼睛对蓝色更敏感。
  • 日落时,光要穿过更多空气,蓝光被散射掉,只剩下橙色和红色。

下次抬头看天空时,你就知道它的秘密了!

参考来源

  1. Met Office, Why is the sky blue?
  2. Royal Museums Greenwich, Why is the sky blue?
  3. West Texas A&M University (Dr. Christopher Baird), Why is the sky blue?

标签#科学#天空#光

延伸阅读