你知道嗎？天空為什麼是藍色的

知識 11-03

有時候最簡單的問題都是最難回答的。科學家們提出了很多種方案來解釋天空為什麼是藍色的，而英國科學家羅德·約翰·瑞利在100年前提出的解釋是最為合理一個。

我們必須先弄懂一個問題：照亮天空的陽光是白色的，那麼天空為什麼不是白色的呢？既然天空是藍色的，那就說明陽光在通過地球上空的大氣層時發生了什麼變化。

你知道嗎？天空為什麼是藍色的

白光是由七色光譜組成的。藉助三稜鏡我們可以看到白光被分成赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種色帶，這七種顏色的光混合起來就變成了白光。

所以，當陽光從太陽射向地球時，一定有什麼東西將白光分離成彩色光，或者，至少藍色光被分離了出來。

是什麼導致這種現象呢？原因可能不止一種。

地球表面覆蓋著氣體，包括氮氣、氧氣、氬氣等，混合著水蒸氣和小冰晶，還有塵埃和化學污染物質，在這些氣體上面還有臭氧層。這些都是導致天空變藍的因素。

比如，水分和臭氧都易於吸收紅色系的光，讓藍色系的光通過。科學家們認為這可能就是天空為什麼是藍色的原因。

然而事實上，空氣中沒有足夠多的水蒸氣和抽樣吸收紅色光，不足以使天空呈現藍色。

你知道嗎？天空為什麼是藍色的

1869年，英國物理學家約翰·廷德爾認為，空氣中的塵埃和其它小顆粒可以使光發生散射，而藍色被最強烈地散射，使得天空呈現藍色。為了證明他的想法，他自己製造出煙霧，然後用白光照射在煙霧上，從側面可以看到煙霧呈現出深藍色。

於是廷德爾推斷，如果空氣中沒有塵埃，白光通過大氣層時就不會發生散射，那麼潔凈的天空就應該是白色的。

起初瑞利也認為這種解釋是正確的，但不久後他就提出了自己的新觀點，認為即使沒有塵埃和煙霧，空氣本身也能夠使天空呈現藍色。整個過程是這樣的：太陽光在經過大氣層時，有一部分通過了氣體分子之間的間隙，這部分光到達地面時仍是白光；然而另一部分光剛好撞在像氧氣這樣的氣體分子上，被它們吸收，然後被散射掉。

你知道嗎？天空為什麼是藍色的

氣體分子里的原子受到吸收光線的激發，並再次釋放各種波長的光的光子——從分子「前」「後」及側面射出。因此有的射向地面，有的朝向天空，還有的被送回太陽。

瑞利發現，釋放出的光的亮度取決於顏色，釋放1個紅光光子的同時有8個藍光的光子被釋放，因此氣體分子散射出的藍光的亮度就是紅光的8倍。

數不清的氣體分子散射出強烈的藍色從四面八方進入我們的眼睛，使我們看到的天空是藍色的，事實上，天空並不是純藍色的，因為其它顏色的光也同樣進入了我們的眼睛，只不過它們非常微弱，以至於我們的眼睛只能看見藍色而分辨不出其它顏色的光。

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