為什么天是藍色的原因

天空本是無色透明的，而藍色不過是我們?nèi)搜劭吹降亩?，因此，我們不能說天空是藍色的，應(yīng)該說：為什么天是藍色的?關(guān)于這個問題，不僅是我們比較感興趣的問題，也是許多科學(xué)家比較感興趣的問題

為什么天是藍色的

散射開頭我們說過了，天空本無色，只是太陽光穿過大氣然后映射在了人的眼中才有了顏色，而這些顏色的來源就是太陽。太陽光照射到地球上，需要穿過大氣層，而大氣層中除了有水滴、冰晶、大氣分子之外還有許多的微小的懸浮物，這些物體都能夠反射太陽光，但是，不同的光的波長又有區(qū)別，比如橙光的波長比較的長，所以它能夠大部分的穿過大氣層射到地面上，而波長最短的光為紫光和藍光，這些光由于波長較短，所以容易被一些物體擋住從而進行散射。而藍色和紫色是最容易被散射的光，并且藍色加紫色為藍紫色，再加上其他顏色的干擾，紫色不太明顯，最后就剩下了明顯的藍色了。

為什么天空是藍色而不是紫色?

既然波長越短散射越強，那天空應(yīng)該是紫色，因為紫色的光波長最短，其實，正是因為紫光波長太短，地球周圍的臭氧對太陽輻射的紫外線有強烈的吸收作用，因此能夠到達地面的紫光很少，再加上我們的眼睛對紫色不如藍色那樣敏感，所以雖然紫光比藍光波長更短，但我們看到的天空不是紫色而是藍色的。

在大氣污染的情況下，比如出現(xiàn)霧和霾時(霧和霾是兩個完全不同的概念)，天空總是能見度不佳呈現(xiàn)白色。上文講到過光線遇到較小的氣體分子時發(fā)生的散射叫做瑞利散射，當光線碰到粒徑大小接近于或大于光線波長的粒子時，發(fā)生的散射叫米氏散射(或米散射)。與瑞利散射不同的是，米氏散射的強度幾乎與波長無關(guān)，而且光子散射后的性質(zhì)也不會改變，因此經(jīng)米氏散射后的光線呈現(xiàn)白色或灰色。在霧天或霾天時，空氣中懸浮著大量的水滴、煙、塵等顆粒，光線透過時主要是米氏散射，因此我們看到的總是白茫茫甚至是灰色的一片。

四個角度解析天空為什么是藍色的

1.日暮時分

當空氣澄凈的時候，日落的顏色呈現(xiàn)為黃色，因為太陽光線在大氣中長距離傳播而損失掉了大部分的藍色散射光線。假如空氣中有一些污染小顆粒，日落更多的呈現(xiàn)紅色。在海邊看到的日落，由于空氣中的鹽顆粒的丁達爾散射而呈現(xiàn)橘黃色。 太陽附近的天空更多呈現(xiàn)紅色，隨著太陽直射入空氣中的光線。這是由于所有散射光線都會由于散射而改變一個小的角度，但是藍光在長程散射中，其散射角可以是其他光線的兩倍或更多，剩余呈現(xiàn)出黃，紅，橙色。

2.藍色霧靄與藍月亮

云和霧靄呈現(xiàn)出白色，因為他們包含著比光波波長更大尺寸的粒子，此時所有波長的光可以得到相同的散射(米氏散射)。但是有時在空氣中存在著比空氣更小的粒子。有些山區(qū)以藍色霧靄而聞名。山區(qū)內(nèi)植被與大氣中的臭氧層反應(yīng)，產(chǎn)生含有萜烯的氣溶膠形成粒徑200nm左右的粒子，這些粒子可以散射藍光。森林大火或者是火山噴發(fā)可以給大氣層中填滿500-800nm的微粒，恰好可以散射紅光。這些現(xiàn)象產(chǎn)生了與丁達爾效應(yīng)相反的現(xiàn)象，導(dǎo)致紅色光線的散射損失而使得月亮具有一圈藍色的光暈。這種現(xiàn)象很稀罕，也被稱為藍月亮現(xiàn)象。

3.乳白光

丁達爾效應(yīng)可以解釋自然界中一些物體顏色的起因: 例如藍色瞳孔，乳白色的寶石，還有藍色知更鳥的羽翼。這些顏色可以根據(jù)散射粒子的大小而變化。當一種流體在臨界溫度和壓強的條件下，細微的密度波動可以導(dǎo)致藍色光暈的產(chǎn)生，也稱為臨界乳光現(xiàn)象。人們利用這種原理植被了具有裝飾效果的眼鏡，可以通過表面的微粒形成藍色光輝。但是并不是所有自然界的藍色都是由光線的散射產(chǎn)生的。海洋呈現(xiàn)藍色是因為深度20米的海水吸收了長波光線。從海岸上看過去，海水同時也反射了天空的顏色所以呈現(xiàn)藍色。一些鳥類和蝴蝶通過光線的衍射呈現(xiàn)藍色。

4.為什么火星的天空是紅色的

1977年海盜號火星探測航天器和1997年火星探路者傳回的圖像來看，火星表面呈現(xiàn)紅色的天空。這是因為富含鐵元素的塵埃在大氣中時不時出現(xiàn)的原因?；鹦翘炜盏念伾珪S著天氣情況而不斷改變。當天空中沒有云團時，火星天空呈現(xiàn)藍色，但是由于火星大氣層更加稀薄這種藍色相對地球天空的藍色更加深一些。