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  • 1 # 使用者7618948852156

    這是大氣分子對太Sunny的散射造成的。我們人類的眼睛對太Sunny譜中的可見光部分敏感(波長範圍是380~760nm), 因此我們肉眼看到的事物都來自太陽的可見光部分(各種方式,如折射、散射、衍射等)。 對於太陽來說,大部分輻射能量就集中在可見光部分。

    恐怕大部分人會認為,太陽發出的可見光是“白光”,實際上粗略的來講,這種“白光”是由七種顏色的光混合而成,從長波到短波分別為:紅、橙、黃、綠、青、藍、紫色。當這種混合出來的白光透過不同傳輸介質時,在兩種介質的交界處,不同種顏色的光便可能彼此分開,這是由於介質對不同成份顏色的光的折射率不一樣,引起不同顏色光的偏折角度不同,因而導致各色光彼此分開(傳播方向不一致),呈現出彩虹色。太Sunny的七色成分最早是由英國科學家牛頓透過三稜鏡實驗發現的。

    光實質上是一種電磁波,具有波動性,除了會發生折射產生不同顏色的色散外,微小的粒子會對光產生散射效應(就是本來沿著某一方向傳播的光束,遇到粒子後,在粒子的作用下,方向改為傳向四面八方,被“散射”的哪哪都是,同時也意味著能量被分散)。

    太Sunny射向地球,必須要先經過地球厚厚的大氣層,此時空氣分子就會對太Sunny產生散射。空氣分子直徑(~4x10^(-10)m)遠小於光的波長,只有1/1000左右。在這種散射介質遠小於散射波長條件下產生的散射效應,科學上稱為瑞利散射(Rayleigh scattering):

    如上圖的公式所展示,散射強度與波長的四次方成反比,這意味著波長越短的光,越容易被散射,也就是說藍色可見光比紅色可見光更容易被散射。於是當可見光與空氣分子相遇後,藍光被散射的更多,它們奔向四面八方,並傳到我們的眼中,我們就看到天空是藍色的。其它顏色(波長更長)的光更不容易被散射,繼續保持原來的傳播方向,而不分散,我們便感受不到其他顏色。

    但到了日落時分就不一樣了,Sunny要穿過更厚的大氣層,太Sunny的藍色成分在到達人眼之前,就早已被厚厚的大氣散射沒了,但偏紅顏色的光更不容易被散射,因為波長更長的光具有更強的穿透力,因此它們很容易穿過厚厚的大氣層,並很少被空氣分子影響。我們便看到了紅彤彤的日落和美麗的晚霞。

    當空氣中存在大量較大懸浮顆粒且尺寸與可見光的波長相當時(如塵埃粒子、汙染物顆粒、霧霾等),發生的散射稱為米氏散射(Mie scattering),此時散射強度與顏色(波長)無關,各波長的光都大致均等地被散射,最後的結果是沒有單獨的顏色出現,依然是白色。

    當空氣中的顆粒尺寸是可見光的10~100倍時,產生的效應稱為幾何散射(Geometric scattering ), 例如雲中的小水滴,散射強度同樣是與顏色無關的均勻散射,因而我們看到雲都是白色的。但云層較厚時,如積雨雲的雲底通常比較黑,甚至有點可怕,這是因為雲層太厚,在到達雲底之前已經被雲中的顆粒散射和吸收殆盡了,光線到不了雲底,因而呈現墨黑色。

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