為什么天是藍(lán)色的原因

天空本是無色透明的，而藍(lán)色不過是我們?nèi)搜劭吹降亩?，因此，我們不能說天空是藍(lán)色的，應(yīng)該說：為什么天是藍(lán)色的?關(guān)于這個(gè)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(lán)色的

散射開頭我們說過了，天空本無色，只是太陽(yáng)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(yáng)。太陽(yáng)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(yáng)光，但是，不同的光的波長(zhǎng)又有區(qū)別，比如橙光的波長(zhǎng)比較的長(zhǎng)，所以它能夠大部分的穿過大氣層射到地面上，而波長(zhǎng)最短的光為紫光和藍(lán)光，這些光由于波長(zhǎng)較短，所以容易被一些物體擋住從而進(jìn)行散射。而藍(lán)色和紫色是最容易被散射的光，并且藍(lán)色加紫色為藍(lán)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(lán)色了。

為什么天空是藍(lán)色而不是紫色?

既然波長(zhǎng)越短散射越強(qiáng)，那天空應(yīng)該是紫色，因?yàn)樽仙墓獠ㄩL(zhǎng)最短，其實(shí)，正是因?yàn)樽瞎獠ㄩL(zhǎng)太短，地球周圍的臭氧對(duì)太陽(yáng)輻射的紫外線有強(qiáng)烈的吸收作用，因此能夠到達(dá)地面的紫光很少，再加上我們的眼睛對(duì)紫色不如藍(lán)色那樣敏感，所以雖然紫光比藍(lán)光波長(zhǎng)更短，但我們看到的天空不是紫色而是藍(lán)色的。

在大氣污染的情況下，比如出現(xiàn)霧和霾時(shí)(霧和霾是兩個(gè)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(shí)發(fā)生的散射叫做瑞利散射，當(dāng)光線碰到粒徑大小接近于或大于光線波長(zhǎng)的粒子時(shí)，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(qiáng)度幾乎與波長(zhǎng)無關(guān)，而且光子散射后的性質(zhì)也不會(huì)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(shí)，空氣中懸浮著大量的水滴、煙、塵等顆粒，光線透過時(shí)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(gè)角度解析天空為什么是藍(lán)色的

1.日暮時(shí)分

當(dāng)空氣澄凈的時(shí)候，日落的顏色呈現(xiàn)為黃色，因?yàn)樘?yáng)光線在大氣中長(zhǎng)距離傳播而損失掉了大部分的藍(lán)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(dá)爾散射而呈現(xiàn)橘黃色。 太陽(yáng)附近的天空更多呈現(xiàn)紅色，隨著太陽(yáng)直射入空氣中的光線。這是由于所有散射光線都會(huì)由于散射而改變一個(gè)小的角度，但是藍(lán)光在長(zhǎng)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(lán)色霧靄與藍(lán)月亮

云和霧靄呈現(xiàn)出白色，因?yàn)樗麄儼裙獠úㄩL(zhǎng)更大尺寸的粒子，此時(shí)所有波長(zhǎng)的光可以得到相同的散射(米氏散射)。但是有時(shí)在空氣中存在著比空氣更小的粒子。有些山區(qū)以藍(lán)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(lán)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(dá)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(lán)色的光暈。這種現(xiàn)象很稀罕，也被稱為藍(lán)月亮現(xiàn)象。

3.乳白光

丁達(dá)爾效應(yīng)可以解釋自然界中一些物體顏色的起因: 例如藍(lán)色瞳孔，乳白色的寶石，還有藍(lán)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(dāng)一種流體在臨界溫度和壓強(qiáng)的條件下，細(xì)微的密度波動(dòng)可以導(dǎo)致藍(lán)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(lán)色光輝。但是并不是所有自然界的藍(lán)色都是由光線的散射產(chǎn)生的。海洋呈現(xiàn)藍(lán)色是因?yàn)樯疃?0米的海水吸收了長(zhǎng)波光線。從海岸上看過去，海水同時(shí)也反射了天空的顏色所以呈現(xiàn)藍(lán)色。一些鳥類和蝴蝶通過光線的衍射呈現(xiàn)藍(lán)色。

4.為什么火星的天空是紅色的

1977年海盜號(hào)火星探測(cè)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?yàn)楦缓F元素的塵埃在大氣中時(shí)不時(shí)出現(xiàn)的原因?；鹦翘炜盏念伾珪?huì)隨著天氣情況而不斷改變。當(dāng)天空中沒有云團(tuán)時(shí)，火星天空呈現(xiàn)藍(lán)色，但是由于火星大氣層更加稀薄這種藍(lán)色相對(duì)地球天空的藍(lán)色更加深一些。