为什么天空是蓝色的?

AbelOhhh


因为,是我们能看到颜色,所以,天空是蓝色的!



爱你的阿建


我们小的时候也许都问过家长:天空为什么是蓝色的?这个问题恐怕大多数家长都回答不出来。当我们长大了变成家长了,孩子们又要问我们这个问题,这仿佛成了一个千古难题。在湖南卫视《天天向上》栏目里,汪涵是这样回答的:

“天空是蓝色的,因为大海是蓝色的。大海是蓝色的,因为海里面有鱼,鱼会吐泡泡,blueblueblue,就把海染蓝了。”


现在好了,你看了这篇文章,这个问题你终于可以回答了。

瑞利散射

我们知道,空气是由78%的氮气、21%的氧气和1%的其他气体构成的。空气中还存在一些杂质,例如固体颗粒、小水滴、小冰晶等。当光线射入大气层时,由于气体分子并不均匀以及杂质的影响,光线就会发生散射。所谓散射,就是将原本平行射入的光变为四面八方发射的。

这样以来,原本向某个方向照射的太阳光,就会把整个天空照亮。如果没有大气的散射作用,就算在白天,天空中大部分还是黑的,就好像月亮表面上那样。

太阳光并不是单一波长的光,而是许多单色光合在一起构成的复色光。波长在400纳米到760纳米之间的光是可以被人眼看到的,称为可见光。太阳光的可见光部分可以分解为七种不同颜色,按波长从长到短依次是红橙黄绿蓝靛紫。除此之外,波长大于红光的不可见光称为红外线。波长比紫光短的不可见光称为紫外线。

太阳光的各种成分能量不是相同的。主要的能量都集中在可见光部分。这是很好理解的:人眼在进化过程中为了适应太阳, 就把眼睛进化为对太阳光中能量最强的部分最敏感了。

不同波长的光散射能量是不同的。卡文迪许实验室第二位主任:英国物理学家约翰·斯特拉特(第三代瑞利男爵)研究了光的散射问题,并得出了著名的瑞利散射公式。

瑞利指出:对于尺寸远远小于光波长的微小颗粒散射,散射光的强度与波长的四次方成反比。也就是说, 波长越长,散射能力越差;波长越短,散射能力越强。

在可见光中,紫光散射能力最强,而红光的散射能力最弱。

同时,人的眼睛中有三种可以感觉颜色的圆锥细胞,分别可以感受红色、绿色和蓝色,每种细胞对不同波长的光感受能力不同。相比来讲,人眼对黄绿色光最为敏感,这也恰好是太阳光中能量最集中的部分。

现在我们知道了:太阳光的能量分布在可见光最多,短波长散射能力最强,人眼对黄绿色光最敏感,三个因素叠加在一起,人眼感受到天空的颜色最终就是蓝色了。不仅仅是天空,广阔的透明体如水、玻璃等,也会呈蓝色。


朝阳和夕阳是红色的

利用这个原理,我们还可以解释许多问题。例如:早晨和傍晚,太阳光是偏红色的。

这是因为:在中午的时候,太阳光垂直射向地面,所需要穿透的大气层比较薄。但是早上和晚上,太阳光斜射向地面,在大气中经过的路程比较长。

在这个过程中,短波长的光由于散射能力强,在经过地球大气的时候大部分都散射掉了,余下的光就是散射能力最弱的长波长的光,于是就呈现出红色。


月食时的血月

还有另一个很神奇的现象也可以用这个理论解释:红月亮。

由于地球对太阳光的遮挡,在地球后面形成了本影区和半影区。在本影区,太阳光完全被遮挡,在半影区,一部分太阳光被地球遮挡。

如果月球处于地球的本影区里,就出现月全食。如果月球一部分在本影区里,一部分在半影区里,就出现月偏食。当月球扫过地球的本影区时,就会出现偏食-全食-偏食的变化。

按理说,发生月全食时,月球应该消失不见,但事实上,月球会变成暗红色。这个原因是因为太阳光经过地球表面时,大气会把阳光进行折射,类似于一个凸透镜的作用,使原本接近平行的太阳光向内偏折,这样就能够照亮本影区中的月球。

但是,由于此时太阳光需要在大气中通过很长的路程,散射能力较强的短波长光都被散射掉了,能够通过的阳光主要是波长比较长,散射能力较差的红光。所以,红光照射到月球上,就把月球照成了血月。红光散射能力差,穿透能力最强,所以人们的交通信号灯也采用红灯表示禁止通行。


看似简单的问题:天空为什么是蓝色的,其实并不简单,它蕴含了深刻的物理道理,这个问题直到一百年前才真正被人解释清楚。


李永乐老师


太阳光经过大气层被折射后形成的!



蓝天白云最美!



打扮儿


科普的,前楼已经解释了。我说下蓝色。貌似世间万物的命名都是人定了,包括人自己。由心而发,由众而定。所以什么色都是人定的,是一种共识。如果全世界都认为现在的蓝天是红色,那这个就是红色了。仅此而已。


心战天


其实天并不是蓝色的,是因无色、无污染的厚重空气在阳光的作用下看起来是蓝色的。例如:玻璃从正面看是无色的,从侧截面看一定是蓝色的道理。(其细解参看光谱学原理)!


务实求诚


前面已回答过类似问题,现在还不断有朋友提问,所以,将个人的认识重述如下。所谓天空,其实就是人眼看到的大气层。所以,人眼看到天空的颜色,就是大气层射出的光的颜色。

大气层不会发光,它射出的光来自太阳,太阳光是白光,牛顿通过实验证实太阳光是由红橙黄绿蓝靛紫七种色光组成的。在太阳光穿过大气层的过程中,会被大气层反射、吸收,还会被大气层中的气体分子和微尘散射。实验表明,波长不同的光,散射程度不同,波长越短,散射得越厉害。组成太阳光的七种色光,按红橙黄绿蓝靛紫的顺序,波长依次减小,这样,大气层对蓝靛紫光散射较强,人眼对紫光不敏感,靛光就是比蓝光要深,有人就成为深蓝,所以,人看到的天空是蓝色的;对红橙黄光散射得较弱,透过大气层的红橙黄光较强,尤其是早晨和傍晚,太阳光需要穿透的大气层很厚,蓝靛紫光被散射的更厉害,透过大气层的红橙黄光相对更强,所以,早晨和傍晚太阳呈橙黄色、橙红色,有时干脆就红彤彤的。

另外,太阳光照射到大海上,海水表面附近的水分子同样会使太阳光发生散射,同样也是对波长较短的蓝靛紫光散射得较厉害,所以,大海看着也是蓝色的。


甜甜向上314159


这是一个困扰了人类很多很多很多年的问题。。。

首先,如果没有大气,天会是什么颜色?虽然我们大多数人都没有上过太空,但从阿波罗登月的纪录片中可以看到,月亮上哪怕太阳当空照,天空仍然是黑色的。原因嘛,看看下图就知道了。

所以当我们在宇宙中放眼望去,看到的都是沉沉的黑夜,可是在地球上就不同了,因为我们有大气啊。

所以答案其实很简单,之所以天空有颜色,是因为有物质把含有七种颜色的白光散色了,可是为什么偏偏是蓝色呢?

其实回答这个问题有三种解释:

小学版

“空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质,当太阳光通过空气时,波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡,从而使光线散射向四方,使天空呈现出蔚蓝色。--From 《十万个为什么》

可是小学版解释的问题在于:因为当湿度变化时,空气中水滴冰晶的数目会明显变化。潮湿地区和沙漠地区的湿度差别很大,但天空是一样的蓝。

大学版

“即使没有外来的微粒,我们依旧会有蓝色的天”。-- 瑞利。

根本不必求助尘埃、水滴、冰晶等空气中的微粒,空气本身的氧和氮等分子对阳光就有散射,而且也是蓝色光容易被散射。所以,空气分子的散射就可以作为“天蓝”的主因。1904年诺贝尔奖获得者瑞利因为发现瑞利散色,解释了天蓝问题。

可是瑞利实质上还要假定空气是所谓理想气体,这是一个不大的,但也不可忽略的弱点。因为空气不是理想气体。

博士版

博士版解释当然需要我们的大boss出场了--让我们有请21世纪物理学最伟大长得也是最有特色的科学家--老爱出场。。。

“空气中有不可消除的‘杂质’,即空气自身的涨落。密度涨落等对阳光的散射,形成了蓝天。”--爱因斯坦

whaaaaaaaaat?群众大概都要表示看不不不不懂了,那包大人再多解释一句吧:空气本身的密度涨落(熵)也能散射,密度涨落的散射,不多也不少,正好能产生我们看到的蓝天。如果空气是理想气体,爱因斯坦的结果就同瑞利的一样。

所以天空是蓝色的,大海也是类似原理,以上


包大人玩科学



太空原本漆黑,太阳的强光折射把原本黑暗的天空化为碧蓝;当太阳转到地球的另一面时,原先的一面就重新恢复到了原有的黑暗。


拓荒者and


感谢悟空出来降妖(相邀)

天空为什么是蓝色的,悟空一直在提及这个问题。估计是往前的回答不能深入浅出。

我拜托七个葫芦娃,每个娃娃拿一些竹竿,各自拿的长度一样,在一个树木丛生的森林里向一个指定地点扔标枪。体力大的拿长杆。相对小的拿较短的竹竿。七种长度。

我说,孩子们,准备好了吗?开始扔标枪吧。

宣布比赛结果,长杆到达目的地的多,最短的最少,有的插在树叶上,倒数第二长的,被树杆反复弹射,多数洒落在树丛中。其它的我们暂时不关心,他们也扔得很出色。

这长杆就是赤光,能量大,不容易被树反弹。更容易穿出树林。

这最短的就是紫光,能量弱、基本被树丫树叶挂住。这倒数第二长的就是蓝光,能量较紫光强,这些竹竿不断和树撞击反弹,一地的散落在树丛中。

这些竹竿就是太阳光,赤橙黄绿青蓝紫。不同波长。

这树林就是我们的大气、悬浮大气中的悬浮物。

蓝光最容易在天空大气中漫反射,如竹竿反弹与树丛,于是我们看到大气中最明显的就是蓝光。紫色光容易被大气及悬浮物吸收,何况我们眼睛不太喜欢这个色。对紫不敏感。视而不见。

其它光穿过了大气层,没有更多的漫反射,我们也看不见它把天空染色。

其实我们看到的不只是蓝,是蓝光及附近的光谱,所以呈现天空是蔚蓝色的。

希望能帮助到家长,让小孩能真正了解其中的原理,不然,隔几天又要问的。如悟空问答,哈哈哈。

我喜欢用娱乐方式说严肃的科学。



红色微平台


晴朗的日子里,当你仰望天空时,就会发现天空是蓝色的。天空为什么是蓝色的呢?我们知道,地球表面包围着一层空气。空气中含有许多微小的尘埃、冰晶、水滴等。而太阳光看上去是束白光,实际上是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等有色光线组成的。当太阳光通过空气时,波长较长的红色光透射力最大(其次是橙、黄色光),它能透过大气中的微粒射向地面;而波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒散射开,使天空呈现蓝色。


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