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天空的色彩

2014-07-07

科学大众·小诺贝尔 2014年6期
关键词:玻璃缸太阳光大气层

发现了吗?天空也会变幻出不同的色彩。你是否想过,天空的色彩从哪里来?

七仙女为地球穿上的彩色霓裳?这显然不靠谱。地球上的灯光反射?你也太高估了地球上各种人造光源的能量。如果是太阳光的话??可是,太阳发出来的光会变色吗?

好吧,你猜对了,天空的美丽色彩的确和太阳光有关。

太阳光的真面目

太阳公公无时无刻不在散发着它的光和热。有那么一些光,在宇宙空间中传播着,最终照射到了地球上。在进入大气层之前,这些光看起来是白色的。但实际上,我们看到的白光又是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这7种颜色的光混合而成。这7种颜色的光人类用肉眼就可以看到,所以也叫做“可见光”。

各种颜色的光,各自有不同的波长。红色光的波长最长,然后是橙色光、黄色光、绿色光、青色光、蓝色光、紫色光,波长越来越短。

玻璃缸中重现“蓝色天空”

白天的天空为什么是蓝色的?当太阳落山时,天空为什么会变成红色呢?知道了太阳光的构成,并没有让我们明白为什么天空会有不同的色彩。在进行详细的解说前,让我们先来做一个简单的实验。这个实验可以让我们一眼就看出为什么天空是蓝色的。

需要准备的物品:

透明玻璃缸一个、液体蜡(在超市买的液体地板蜡就可以,如果没有液体蜡的话用牛奶也可以)、手电筒

实验过程:

在玻璃缸中注入水,然后逐渐滴入液体蜡(或牛奶)并搅拌均匀。用手电筒从玻璃缸上方垂直一照,奇迹出现了……浑浊的水变成了蓝色!这个实验在光线暗的屋子里看得更清楚。

实验揭秘:

水会变成蓝色,是因为手电筒发出的光中,蓝色光碰撞到液体蜡的颗粒在水槽内扩散开来。

太阳发出的光到达地球之前必须要通过大气层。大气层里包含氮气、氧气、二氧化碳等气体颗粒,细小的灰尘颗粒,还有细小的水蒸气粒子等。这些颗粒是我们肉眼看不见的。因为这些颗粒太小了,波长比较长的光碰撞到这些颗粒的几率相对较小,所以红光很顺利地就通过大气层到达地球。但是波长较短的青色光和蓝色光就很容易与这些粒子发生碰撞,于是在大气层中就到处散落着这些光的粒子,天空看上去就是蓝色的了。

那天空为什么不是紫色呢?这是因为波长最短的紫光在大气层最外面一层时就已经四处散落了,所以在地球上我们的肉眼是看不到的。实际上,也会有其他颜色的光少量散射开来,但是人类只能辨别出最强的那种颜色,所以,人类看到的天空是蓝色的。

为什么秋天的天空显得更蓝?

同样是晴天,季节不同看到的天空也完全不一样。

春夏季节,空气湿度大,空气中飘浮着大量能够让太阳光散射的水滴,因此天空看起来是白色的。

相反的,到了秋天,白昼时间缩短,地表温度下降,上升气流减少,大气状态相对稳定,飘浮起来的水蒸气、灰尘等也会减少。这时,空气中大部分都是微小的气体颗粒,基本上只有蓝色系的光发生反射而四处分散,所以秋天晴朗的日子里,天空总是湛蓝色。

我们爬上山顶,会发现头顶上的天空蓝得透彻纯净,这是因为海拔越高,空气中的尘埃和灰尘颗粒就越少,蓝色就越发鲜艳。

除了季节性空气湿度的不同外,空气中还有灰尘、人类活动排放的尾气等,这些颗粒物多了,也会使天空看起来灰蒙蒙的。

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