天空为什么是蓝色的?

0

腾格尔的歌中唱到:“蓝蓝的天空,绿绿的湖水”~不知道大家有没有想过为什么天空是蓝色的,今天质心教育的小编就来为大家科普一下

天空是蓝色的主要原因就是一句话:是因为光的瑞利散射。瑞利散射的定义如下:它是半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒(例如单个原子或分子)对入射光束的散射。瑞利散射在光通过透明的固体和液体时都会发生,但以气体最为显著。

太阳发出的光是各种颜色的混合光,主要成分如下图所示:

频谱能量分布

而在瑞利散射里存在如下公式

公式

公式里面的参数比较多,但是除了I和λ 不同以外,对于不同颜色的光,其他参数都是相同的,因此简化后的公式为:

公式

也就是说瑞利散射光的强度和入射光波长λ 的四次方成反比,与入射光的强度I成正比。

由此算出来的太阳光的散射图谱如下所示:

散射图

可见蓝光被散射的比例是最大的,其次是绿光,然后是红光。天空之所以是蓝色就是因为当太阳直射大气层时,大气里面分子的瑞利散射散射了更多波长较短的蓝光,从而使得蓝光布满了整个天空。在太阳落山或者升起时,太阳光水平入射大气层, 阳光里面的偏蓝光都由于瑞利散射而被消耗,因此我们主要看到的是橙红色的天空。如下图所示:

示意图

当然也有人会问,既然太阳光中包含绿光成分,而且绿光的瑞利散射不如蓝光,那么傍晚的天空为什么不呈现绿色呢?这其实和人眼视锥体以及大脑的构造有关。如果当一个红光和绿光同时激活红色和绿色锥体时,我们大脑看到的颜色反而是黄色。因此对于人的视觉系统来说,当红光和绿光同时存在时,我们并不能分辨出绿光。另外,由于太阳光中红光的成分多一些,而红光发生的瑞利散射最小,因此就算和绿光叠加之后,我们看到光还是会偏红色一些,因此在早晨或者傍晚,我们会看到橙黄色或者橙红色的天空。

Comments are closed.