白天天空为什么是蓝色的?一个看似简单但又答不上来的问题

在街上随机采访一个人,问他:“为什么天空是蓝色的?”大多数情况下,这个人会一脸懵逼,不知道怎么回答。

我相信很多人年轻的时候都会问这个问题,因为我们年轻的时候总是对外面的世界充满好奇,总有“十万个为什么”。而是当我们成年后,对周围的一切都习以为常,很难再去想它。

白天天空为什么是蓝色的?一个看似简单但又答不上来的问题 第2张

那么为什么天空是蓝色的呢?

要回答这个问题,先来看我们日常生活中的一个简单现象。

在夜晚没有路灯的路上,当你拿着手电筒照明时,你会发现手电筒的光线呈光束状。可以清晰的看到横梁,甚至可以看到横梁上漂浮着很多灰尘。

为什么能看到光柱?

许多人知道答案,因为空气中充满了灰尘和气体分子。如果没有灰尘和气体分子,即使打开手电筒也看不到光柱。空气中的灰尘和气体分子会散射手电筒的光线,向四面八方散射,然后飞进你的眼睛。如果是在外太空,除非把手电筒对准眼睛,否则是看不到手电筒的光束的,因为外太空没有散射现象。

上述现象被称为“丁达尔效应”。

白天天空为什么是蓝色的?一个看似简单但又答不上来的问题 第4张

让我们回到天空为什么是蓝色的问题上来。

简单来说,天空之所以是蓝色的,是因为太阳光照射到地面时,会通过大气散射,散射光通常是蓝色的,而不是其他颜色。

换句话说,蓝光更容易被散射。

后来这一现象也被瑞利所证实,他提出了瑞利散射公式,表明散射光的强度与波长的四次方成反比。这表明,波长较短的蓝光比波长较长的红光更容易散射。

以上只是简单通俗的解读。还有更深层的东西。

地球大气层的厚度是不变的,但如果大气层的厚度足够厚,蓝光基本散射后,就会开始散射波长更长的红光,此时天空就会呈现红色。

碰巧的是,地球的大气层足够厚,可以同时散射蓝光和红光。蓝光是白天天空的颜色,因为这个时候太阳基本上垂直照射在地面上,光穿过大气层的距离比较短。而到了晚上,太阳几乎平行于地平线照在地上。此时,当光线穿过厚度很长的大气层时,红光就会散射,天空就会呈现红色,即所谓的“夕阳红”!

白天天空为什么是蓝色的?一个看似简单但又答不上来的问题 第6张

你可能会有这样的疑问,天空为什么不散射紫光?为什么天空不是紫色的?

有几个原因。

首先,地球大气层的厚度刚好可以散射蓝光或红光。理论上,如果大气层的厚度更薄,也许天空的颜色就不会是蓝色,但也不太可能是紫色。你可以爬到山顶去看一看。天空也不是紫色的。山顶(海拔高的地方)的天空往往更暗。下次坐飞机可以稍微注意一下。

白天天空为什么是蓝色的?一个看似简单但又答不上来的问题 第8张

还有一个原因。经过漫长的进化,我们人眼只能看到特定波长的光,这种光叫做可见光。我们对光的敏感度是不同的。研究发现,人对绿色波长附近的光最敏感,而紫色是不敏感的光。也就是说,我们看到的蓝天其实是有一定主观因素的,并不是其他物种看到的天空都是蓝色的。

当然,太阳光散射还有一个重要条件,就是空气密度的不均匀和不完善。如果空气密度完全均匀,基本上就不会有散射,因为密度均匀意味着光线在传播和碰撞的过程中会互相抵消,所以不会有散射。而且科学家还发现,地球大气的密度分布确实是不均匀的。

所以,不要把身边的各种想象想当然。多问为什么,你可能会发现更多隐藏的宇宙奥秘。大自然的许多奥秘就在你我身边。就看你有没有一颗好奇勇敢的心去探索了!

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