天為什么是藍色的形成原因

天空為什么是藍色的?很多人都對這個問題產(chǎn)生過疑問，光無論是在空氣、水或是其他介質(zhì)中，總是沿著直線傳播。如果是大雨過后，天空會越發(fā)的藍，這就很奇怪了，為什么太陽是紅色的、天空卻是藍色的呢?下面就來說說，天為什么是藍色的。

天為什么是藍色的

在我們的地球上空，包裹著一層厚厚的大氣。大氣是沒有顏色的，但是當太陽光進入大氣層后，大氣會將太陽光向四周散射。太陽光是有紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光組成的，其中紅光波長最長，紫光波長最短。波長比較長的紅光透射性最大，能夠直接透過大氣射向地面，橙、黃、綠光也比較容易透過大氣，而波長比較短的藍、靛、紫等顏色的光，卻很容易被大氣散射而無法透過大氣層。

我們知道，光無論是在空氣、水或是其他介質(zhì)中，總是沿著直線傳播。一旦遇到一個小的顆粒，就有一部分光線偏離原來的方向向四面八方傳播。這就是光的散射現(xiàn)象。

在短波中，藍光能量最大，散射出來的光波也最多，被散射了的藍光布滿天空，就使天空呈現(xiàn)出一片藍色了。

為什么不是其他的顏色?而是藍色?

首先，紫色的波長比藍色的還要短，按理說，紫色散射后，應(yīng)該是主色，但是紅綠藍是三基色，也是我們?nèi)搜壑绣F體細胞能夠清晰感知的顏色，而且紫色是由紅色和藍色融合后的色彩。在紫色被散射后，基色的紅色跟隨波長最長的紅色照射到了地面，而藍色與散射的藍色一起讓整個天空看起來更加的藍，而且天空中的臭氧層本身對紫色的吸收能力就比較的強。

至于其他波長較長的顏色，它們的穿透力比較的強，直接到達地面，沒有留在大氣中。因此，天空中留下的就只有波長短、頻率高的藍色了。太陽光跟彩虹一樣是由七色組成的，不同顏色的波長不同，當太陽光直射時，波長較短的光會被散射，將大氣“染”成藍色，而在太陽光斜射時，波長最長的紅色最具有穿透力，其他的光則被大量的折射掉。

三個角度分析天空為什么是藍色的

1.丁達爾效應(yīng)

丁達爾在1859年提出的丁達爾效應(yīng)奠定了我們能夠正確解釋天空顏色的最初幾步。他發(fā)現(xiàn)，當光線通過具有小微粒的透明懸浮液的時，光波較短的藍色光線比紅色光線具有更強的散射現(xiàn)象。當一束白色光線入射到盛有肥皂水或者牛奶與水的水箱當中。從水箱的側(cè)面看去，可以觀察到光柱在途中產(chǎn)生了藍光散射的現(xiàn)象，在光柱出射端，光線在經(jīng)過水箱之后變成了紅色。光線的偏振極化現(xiàn)象也可以通過偏振濾光片來觀察，其道理可類比于我們戴上偏光太陽眼鏡后可以看到顏色加深的深藍色的天空。

2.塵埃還是分子?

丁達爾與瑞利原本認為天空呈現(xiàn)的藍色與大氣層當中的灰塵或者水蒸氣的小顆粒對光線的散射有關(guān)系。甚至今日，也有人會錯誤地用這兩種原理來解釋天呈現(xiàn)的藍顏色?？茖W家們后來了解到，如果這種理論是正確的，那么我們可以推理得到的當天空當中的濕度上升或者有云霧的天氣條件下，天空的顏色應(yīng)該由于散射而呈現(xiàn)出五彩繽紛的顏色的錯誤結(jié)論，因此科學家們認定散射的粒子主要是空氣中的氧氣分子和氮氣分子，而非空氣中的塵埃。在1911年愛因斯坦首次論證了空氣分子散射光線的理論，他通過方程式計算了分子對于光線的散射，其理論計算數(shù)值與實際實驗結(jié)果吻合，甚至能夠通過提出的方程式比照觀察得到的結(jié)論來驗證阿伏伽德羅常數(shù)。這些分子能夠散射光的原因在于光線的電磁場誘發(fā)了分子當中的電磁距的變化與排列。

3.為什么不是紫外線光?

如果短波的光波能夠具有更強烈的散射，那么天空為什么沒有呈現(xiàn)出最短波長的可見光——紫光的顏色?太陽輻射的光線在每個波長之上分布并不是均勻的，并且高空大氣層可以吸收一部分散射光線，因此在光線中紫色的散射光線部分就更少了。我們的眼睛對于紫光是不敏感的。盡管這可能是答案的一部分，然而彩虹中折射的光線讓我們看到在可見光部分中靛藍和紫光的比例是超過藍光的。答案的另外一部分就在于我們視覺的工作原理。在我們的視網(wǎng)膜或者視網(wǎng)膜錐中，有三種顏色的接收器。這些接收器由于分別對三種波長的光波接收能力明顯而被命名為紅，藍和綠感光光錐。隨著這三種光錐接收三種顏色光比例的變化，我們的視覺系統(tǒng)構(gòu)建了我們可以見到的光的顏色。