为什么天空是蓝色的 天空为什么是蓝色的( 二 )


为什么天空是蓝色的 天空为什么是蓝色的


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但实际上,草原上的天空和沙漠上的天空似乎没有什么区别啊,这显然与丁达尔效应的解释不一致 。如果概括来讲,就是丁达尔效应解释“天空为何是蓝色”,它的结论应该为:不同地区由于环境不一样,因此天空的颜色差异会很明显 。
【为什么天空是蓝色的 天空为什么是蓝色的】但实际上,这一点并不存在,那么天空到底为什么呈现蓝色呢?
现在我们已经能把大气中的杂质小微粒的影响排除了(至少不是主要原因),那么还有什么呢?思来想去,似乎就只有大气本身了,难道是因为大气中的各种气体分子吗?
很幸运,我们的想法和著名物理学家约翰·威廉·斯特拉特走到一块(也就是瑞利男爵,因此后人直接称其为瑞利,这种叫法也体现在物理学家开尔文身上,实际上他的本名叫做威廉·汤姆逊)
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在经过仔细研究后,瑞利发现,散射现象不仅仅会发生在杂质微粒身上,对于单独的原子或分子而言,散射现象同样会发 。这被称为瑞利散射,一般来说,当粒子的直径远小于入射光波长时(不超过波长的十分之一),散射光的强度同入射光的频率呈四次方正比关系(也即是和波长呈四次方反比),因此对于波长越短的光,散射就会越强,如果以太阳光为例,那么位于可见光范围内的短波蓝紫光就最容易被散射开 。
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那么对于非常纯净的大气环境下,即便其内部没有悬浮的各种尘埃、冰晶等杂质微粒,也会由于大气分子的散射作用,而使得太阳光中的蓝紫光被散射开,从而弥漫到整个大气层,因此瑞利散射是天空呈现蓝色的原因 。
而日落时的夕阳正是这一理论的最好验证 。
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考虑到地球是一个球体,因为包裹地球的大气层可以看做是一个球壳,一般在每天正午左右,太阳位置达到每天的最高点,此时太阳光从大气层穿透到地面上时,经历的大气层厚度是一天当中最短的;而到了日落(或者日出)时,太阳光所经历的大气层厚度是一天当中最长的,关于这一点从下图比较直观的看出来
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而穿过的距离越长则意味着更多的蓝紫光被散射,于是最后只有偏红的光抵达地面,这就是为什么在日落时的太阳呈现出咸鸭蛋黄的颜色,不过值得注意的是,这种红色只在太阳附近出现,而其余更大部分的天空,仍旧显示蓝色或者更暗的颜色(毕竟太阳要落山了,即将要进入夜晚)
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