天空中的色彩魔术

于鹏翔

如果说天空是一块画布，那么为这块画布填色的颜料就是太阳光。太阳光是由可见光和不可见的紫外线、红外线等光波组成的。我们每天肉眼所见的只是那部分可见光。可见光原本只是白色光，但在1666年，英国科学家牛顿用三棱镜将可见光进行了折射分解。他发现可见光其实是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的，而且这七种光的波长从红至紫依次递减。

天空为什么是蓝色的？

太阳光在射入地球大气层的时候，遇到氮、氧分子，以及悬浮颗粒物时，会有一部分偏离原来的方向，向侧方散开。这就是光的散射现象。在晴朗的天空中，悬浮颗粒物很少，散射的“主力军”是氮、氧分子。英国物理学家瑞利发现这些分子面对不同的光，散射能力不同。它們最易散射波长较短的蓝色系光，最难散射波长较长的红色系光。因此，我们所见的蔚蓝色天空其实就是氮、氧分子把蓝色系光散射得到处都是的结果。

晚霞为什么是红色的？

日升和日落的时候，太阳光在大气层中经过的距离最长。按照瑞利散射定律，波长较短的蓝色系光在到达我们的眼睛之前大都被散射掉了。剩下波长较长的红色系光进入我们的眼中，形成了我们所见的红色的朝霞和晚霞。

云朵为什么是白色的？

云是由大量的小水滴和小冰晶聚集形成的。云中的小水滴和小冰晶直径比光的波长要长很多。这种大颗粒物质能够均匀地散射所有波长的光。因此，各种波长的光混合在一起，就使云朵的散射光与太阳光一样呈白色。不过，阴天的时候云层很厚，会遮蔽太阳光，使光线大幅衰减，所以云层呈灰色。

彩虹为什么是七彩的？

雨后空气中有许多小水滴，当太阳光以一个特殊的角度照射水滴时，太阳光会在水滴表面先折射一次，然后进入水滴再发生一次反射，最后还会以折射的方式离开水滴。在这个复杂的折射、反射、折射过程中，白色的可见光被分解成七色光，形成了彩虹。