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  • 1 # 相思總無聲

    同樣是仰望天空,喜歡探索的人總不禁要問幾個為什麼,為什麼天空是藍色的?其實這個問題當初也是很多大科學家想要解決的。

    某些科普網站、教育性動畫片和書籍給出的答案是這樣的:因為空氣中含有許多水滴、冰晶和塵埃,光線在傳播時會發生散射,波長較長的就會照到地面(這種散射影響很小),而波長較短的則會散射到天空,使我們看到的藍色的天空。

    實際上更小的空氣分子對太Sunny的散射是不能忽略的,這種散射其實早在1900年就發現了----當粒子尺度遠小於入射光波長時(小於波長的十分之一),其各方向上的散射光強度是不一樣的,該強度與入射光的波長四次方成反比,這種現象稱為瑞利散射。

    由於瑞利散射的強度與波長四次方成反比,所以太Sunny譜中波長較短的藍紫光比波長較長得紅光散射更明顯,而短波中又以藍光能量最大,所以在雨過天晴或空氣質量較好時,像中國西藏青海等高海拔低汙染得地區(空中較粗微粒比較少,以分子散射為主),在大氣分子的強烈散射作用下,藍色光被散射到天空,天空就會呈現出蔚藍色。另外,由於大氣密度隨高度急劇降低,大氣分子的散射效應相應減弱,天空的顏色也隨高度由蔚藍色變為青色(約 8 公里)、暗青色(約 11 公里)、 暗紫色(約 13 公里)、黑紫色(約 21 公里),再往上,空氣非常稀薄,大氣分子的散射效應極其微弱,天空便為黑暗所湮沒。可以說,瑞利散射的結果,減弱了太陽投射到地表的能量,而且,晴朗的天空也不僅僅是藍色這麼簡單。

    但是當空氣中的顆粒物含量較多且直徑較大時,可見光就會被散射殆盡,這也就是為什麼霧霾天天空是灰濛濛的了。

    當日落或日出時,太陽幾乎在我們視線的正前方,此時太Sunny在大氣中要走相對很長的路程,我們所看到的直射光中的波長較短藍光大量都被散射了,只剩下紅橙色的光,這就是為什麼日落時太陽附近呈現紅色,而云也因為反射太Sunny而呈現紅色,但天空仍然是藍色的。

    參考文獻:北京大學出版社《大氣物理學》

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