為什么天空是藍(lán)色的
藍(lán)藍(lán)的天空恬靜的如一面明鏡,仿佛可以照映出整個(gè)大地。鳥(niǎo)兒不時(shí)的從天空中劃過(guò)一道道優(yōu)美的弧線(xiàn)，你會(huì)好奇天空為什么是藍(lán)色的而不是其他顏色嗎?下面和小編一起來(lái)看為什么天空是藍(lán)色的，希望有所幫助！
為什么天空是藍(lán)色的 篇1
天空是藍(lán)色的原因
事實(shí)上天空之所以是藍(lán)色的原因是因?yàn)槿齻�(gè)簡(jiǎn)單的因素組合在一起：陽(yáng)光是由許多不同波長(zhǎng)的光組成的，地球的大氣層是由分散不同波長(zhǎng)光的分子組成的，它們的大小不同，我們的眼睛也很敏感，把這三件事放在一起，陽(yáng)光是由所有不同顏色的光組成的……我們的太陽(yáng)的光球?qū)臃浅�，接�?000K，它發(fā)出一種廣譜的光從能量的紫外線(xiàn)到可見(jiàn)的，從紫色到紅色，然后深入到光譜的紅外部分。
的能量光也是短波波長(zhǎng)(和高頻)光，而較低能量的光有較長(zhǎng)波長(zhǎng)(和低頻率)而不是高能的。當(dāng)你看到一個(gè)棱鏡將太陽(yáng)光分解成它的各個(gè)組成部分時(shí)，光產(chǎn)生分裂的原因是由于紅光的波長(zhǎng)比藍(lán)色光長(zhǎng)。
在我們的日常生活中不同波長(zhǎng)的光反應(yīng)不同與物質(zhì)的反應(yīng)是極其重要和有用的。微波爐上的大洞允許短波長(zhǎng)的可見(jiàn)光出入，但要保持較長(zhǎng)波長(zhǎng)的微波光反射它。太陽(yáng)鏡上的薄涂層反射紫外線(xiàn)、紫色和藍(lán)光，但允許長(zhǎng)波長(zhǎng)的綠色、黃色、橙色和紅色穿過(guò)。
這些微小不可見(jiàn)的粒子組成了我們的大氣層——像氮、氧、水、二氧化碳和氬原子一樣的分子，它們都散射所有波長(zhǎng)的光，但更有效地散射短波波長(zhǎng)的光。
因?yàn)檫@些分子比光本身的波長(zhǎng)要小得多，所以光波長(zhǎng)越短，它散射的越好。事實(shí)上它在數(shù)量上遵循一種叫做瑞利散射的定律，它告訴我們?cè)谌祟?lèi)視覺(jué)的短波波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫光，比在長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光多出9倍多。(波長(zhǎng)的散射強(qiáng)度成反比的四次方:我∝λ-4)。
當(dāng)陽(yáng)光照射在地球大氣層的每一個(gè)角落的時(shí)候，光的紅光波長(zhǎng)只會(huì)有11%的散射，所以在你的眼睛里就像紫色的光一樣。
當(dāng)太陽(yáng)在天空高時(shí)這就是為什么整個(gè)天空是藍(lán)色的。它在離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的地方看起來(lái)更亮，因?yàn)樵谶@些方向上有更多的大氣層(因此更多的藍(lán)光)。在任何方向上，你都能看到從陽(yáng)光中發(fā)出的散射光，照亮了你眼睛和外太空之間的整個(gè)大氣層。這對(duì)天空的顏色有一些有趣的影響，這取決于太陽(yáng)的位置和你在看的地方。
如果太陽(yáng)在地平線(xiàn)以下光就必須穿過(guò)大量的大氣層。藍(lán)色的光分散在各個(gè)方向，而紅光則不太可能散射，這意味著它會(huì)到達(dá)你的眼睛。如果你在日落或日出之前乘飛機(jī)，你就能看到這種效果的壯觀(guān)景象。
從太空描述和宇航員返回的圖像來(lái)看，這是一個(gè)更好的視角。
在日出/日落或月升/月日落時(shí)，來(lái)自太陽(yáng)(或月亮)的光必須經(jīng)過(guò)大量的大氣層，離地平線(xiàn)越近，光線(xiàn)穿過(guò)的大氣層就越多。當(dāng)藍(lán)光散射到各個(gè)方向時(shí)，紅光散射的效率要低得多。這意味著兩個(gè)光從太陽(yáng)或月亮的磁盤(pán)本身變成了紅色的顏色,但也從附近的太陽(yáng)和月亮的光線(xiàn)——撞到大氣和散射的光到達(dá)我們的眼睛——之前只有一次優(yōu)先發(fā)紅了。
在日全食時(shí)當(dāng)月亮的影子落在你身上，遮擋陽(yáng)光直射到你周?chē)拇笃瑓^(qū)域時(shí)，地平線(xiàn)就會(huì)變成紅色，而不是別的地方。在全食的路徑上，光線(xiàn)照射在所有的方向上，這就是為什么在大多數(shù)地方，天空仍然是藍(lán)色的。但在視界附近，那些分散在各個(gè)方向的光很可能在到達(dá)你的眼睛之前再次散射。紅光是最可能穿過(guò)的光的波長(zhǎng)，最終超過(guò)了更有效的散射藍(lán)光。
所以盡管如此，你可能還有一個(gè)問(wèn)題:如果波長(zhǎng)較短的光線(xiàn)更有效地散射，為什么天空不會(huì)呈現(xiàn)紫色?事實(shí)上，有更多的紫光來(lái)自于大氣而不是藍(lán)色的光，但也有其他顏色的混合。因?yàn)槟愕难劬τ腥N類(lèi)型的視錐(用于檢測(cè)顏色)，以及單色桿，這是所有四種需要在分配顏色時(shí)被你的大腦解釋的信號(hào)。
每一種錐體，加上桿對(duì)不同波長(zhǎng)的光都很敏感，但它們都在一定程度上受到天空的刺激。我們的眼睛對(duì)藍(lán)色、青色和綠色波長(zhǎng)的反應(yīng)比對(duì)紫羅蘭更強(qiáng)烈。即使有更多的紫光，也不足以克服我們大腦傳遞的強(qiáng)烈的藍(lán)色信號(hào)。
這是三個(gè)因素的結(jié)合：
1、陽(yáng)光是由許多不同波長(zhǎng)的光組成的.
2、大氣中的粒子非常小，分散的短波波長(zhǎng)的光比長(zhǎng)波波長(zhǎng)的光更有效.
3、我們的眼睛對(duì)各種顏色都有反應(yīng).
這使得天空對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)是藍(lán)色的。如果我們能非常有效地看到紫外線(xiàn)，天空就會(huì)出現(xiàn)更多的紫色和紫外線(xiàn);如果我們只有兩種類(lèi)型的視錐(像狗)，我們可以看到白天的藍(lán)天，而不是紅色、橙色和日落的黃色。但別被愚弄了：當(dāng)你從太空看地球時(shí)它也是藍(lán)色的，但大氣層與它無(wú)關(guān)!
【天空組成物質(zhì)】
要了解天空的組成必須提到大氣層，地球是被大氣層層層包裹起來(lái)的，所以也是我們所認(rèn)識(shí)天空的另一種叫法。
大氣層(atmosphere)，地質(zhì)學(xué)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，地球就被這一層很厚的大氣層包圍著。大氣層的成分主要有氮?dú)�，�?8.1%;氧氣占20.9%;氬氣占0.93%;還有少量的二氧化碳、稀有氣體(氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣)和水蒸氣。大氣層的空氣密度隨高度而減小，越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000千米以上，但沒(méi)有明顯的界限。整個(gè)大氣層隨高度不同表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，分為對(duì)流層、平流層、中間層、暖層和散逸層，再上面就是星際空間了。
對(duì)流層在大氣層的最低層，緊靠地球表面，其厚度大約為10至20千米。對(duì)流層的大氣受地球影響較大，云、霧、雨等現(xiàn)象都發(fā)生在這一層內(nèi)，水蒸氣也幾乎都在這一層內(nèi)存在，還存在大部分的固體雜質(zhì)。這一層的氣溫隨高度的增加而降低，大約每升高1000米，溫度下降5～6℃;動(dòng)、植物的生存，人類(lèi)的絕大部分活動(dòng)，也在這一層內(nèi)，因?yàn)檫@一層的空氣對(duì)流很明顯，故稱(chēng)對(duì)流層。對(duì)流層以上是平流層，大約距地球表面20至50千米。平流層的空氣比較穩(wěn)定，大氣是平穩(wěn)流動(dòng)的，故稱(chēng)為平流層。在平流層內(nèi)水蒸氣和塵埃很少，并且在30千米以下是同溫層，其溫度在-55℃左右，溫度基本不變，在30千米至50千米內(nèi)溫度隨高度增加而略微升高。平流層以上是中間層，大約距地球表面50至85千米，這里的空氣已經(jīng)很稀薄，突出的特征是氣溫隨高度增加而迅速降低，空氣的垂直對(duì)流強(qiáng)烈。中間層以上是暖層，大約距地球表面100至800千米，最突出的特征是當(dāng)太陽(yáng)光照射時(shí)，太陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)被該層中的氧原子大量吸收，因此溫度升高，故稱(chēng)暖層。散逸層在暖層之上，為帶電粒子所組成。
大氣層又稱(chēng)大氣圈，是因重力關(guān)系而圍繞著地球的一層混合氣體，是地球最外部的氣體圈層，包圍著海洋和陸地，大氣圈沒(méi)有確切的上界，在離地表2000~16000公里高空仍有稀薄的氣體和基本粒子，在地下，土壤和某些巖石中也會(huì)有少量氣體，它們也可認(rèn)為是大氣圈的一個(gè)組成部分，地球大氣的主要成分為氮、氧、氬、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體，這些混合氣體被稱(chēng)為空氣，地球大氣圈氣體的總質(zhì)量約為5.136×10^21克，相當(dāng)于地球總質(zhì)量的0.86%，由于地心引力作用，幾乎全部的氣體集中在離地面100公里的高度范圍內(nèi)，其中75%的大氣又集中在地面至10公里高度的對(duì)流層范圍內(nèi)，根據(jù)大氣溫度垂直分布和運(yùn)動(dòng)特征，在對(duì)流層之上還可分為平流層、中氣層、增溫層等。大氣層保護(hù)地表避免太陽(yáng)輻射直接照射，尤其是紫外線(xiàn);也可以減少一天當(dāng)中極端溫差的出現(xiàn)。
除此之外，還有兩個(gè)特殊的層，即臭氧層和電離層。臭氧層距地面20至30千米，實(shí)際介于對(duì)流層和平流層之間。這一層主要是由于氧分子受太陽(yáng)光的紫外線(xiàn)的光化作用造成的，使氧分子變成了臭氧。電離層很厚，大約距地球表面80千米以上。電離層是高空中的氣體，被太陽(yáng)光的紫外線(xiàn)照射，電離層由帶電荷的正離子和負(fù)離子及部分自由電子形成的。電離層對(duì)電磁波影響很大，我們可以利用電磁短波能被電離層反射回地面的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁波的遠(yuǎn)距離通訊。
在地球引力作用下，大量氣體聚集在地球周?chē)纬蓴?shù)千公里的大氣層。氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來(lái)愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍發(fā)現(xiàn)有稀薄大氣，有人認(rèn)為，大氣層的上界可能延伸到離地面6400公里左右。據(jù)科學(xué)家估算，大氣質(zhì)量約6000萬(wàn)億噸，差不多占地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一。大氣體積成分：氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外還有水汽、塵埃、氣溶膠及大粒度懸浮顆粒。由于地磁場(chǎng)的保護(hù)作用，使得大氣層在太陽(yáng)風(fēng)及宇宙高能射線(xiàn)流的刮蝕作用下得以保存。
自然狀態(tài)下，大氣是由混合氣體、水汽和雜質(zhì)組成。除去水汽和雜質(zhì)的.空氣稱(chēng)為干潔空氣。干潔空氣的主要成分為78.09%的氮，20.94%的氧，0.93%的氬。這三種氣體占總量的99.96%，其它各項(xiàng)氣體含量計(jì)不到0.1%，這些微量氣體包括氖、氦、氪、氙等稀有氣體。在近地層大氣中上述氣體的含量幾乎可認(rèn)為是不變化的，稱(chēng)為恒定組分。
在干潔空氣中，易變的成分是二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等，這些氣體受地區(qū)、季節(jié)、氣象以及人類(lèi)生活和生產(chǎn)活動(dòng)的影響。正常情況下，二氧化碳含量在20km以上明顯減少。
大氣中組分是不穩(wěn)定的，無(wú)論是自然災(zāi)害，還是人為影響，會(huì)使大氣中出現(xiàn)新的物質(zhì)，或某種成分的含量過(guò)多地超出了自然狀態(tài)下的平均值，或某種成分含量減少，都會(huì)影響生物的正常發(fā)育和生長(zhǎng)，給人類(lèi)造成危害，這是環(huán)境保護(hù)工作者應(yīng)研究的主要對(duì)象。
為什么天空是藍(lán)色的 篇2
天空本是無(wú)色透明的，而藍(lán)色不過(guò)是我們?nèi)搜劭吹降亩�，因此，我們不能說(shuō)天空是藍(lán)色的，應(yīng)該說(shuō)：為什么我們看到的天空是藍(lán)色的？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，不僅是我們比較感興趣的問(wèn)題，也是許多科學(xué)家比較感興趣的問(wèn)題，比如英國(guó)物理學(xué)家丁爾文就用“散射”來(lái)解釋了這個(gè)問(wèn)題、愛(ài)因斯坦則是用“熵增原理”解釋了這一問(wèn)題。
下面，就這個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，淺談一下自己的看法。
散射
開(kāi)頭我們說(shuō)過(guò)了，天空本無(wú)色，只是太陽(yáng)光穿過(guò)大氣然后映射在了人的眼中才有了顏色，而這些顏色的來(lái)源就是太陽(yáng)。太陽(yáng)光照射到地球上，需要穿過(guò)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(guò)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。
有的小伙伴會(huì)問(wèn)：為什么不是其他的顏色？而是藍(lán)色？
首先，紫色的波長(zhǎng)比藍(lán)色的還要短，按理說(shuō)，紫色散射后，應(yīng)該是主色，但是紅綠藍(lán)是三基色，也是我們?nèi)搜壑绣F體細(xì)胞能夠清晰感知的顏色，而且紫色是由紅色和藍(lán)色融合后的色彩。在紫色被散射后，基色的紅色跟隨波長(zhǎng)最長(zhǎng)的紅色照射到了地面，而藍(lán)色與散射的藍(lán)色一起讓整個(gè)天空看起來(lái)更加的藍(lán)，而且天空中的臭氧層本身對(duì)紫色的吸收能力就比較的強(qiáng)。
至于其他波長(zhǎng)較長(zhǎng)的顏色，它們的穿透力比較的強(qiáng)，直接到達(dá)地面，沒(méi)有留在大氣中。因此，天空中留下的就只有波長(zhǎng)短、頻率高的藍(lán)色了。
為什么傍晚的天空是紅色的？
“火燒云”是傍晚常見(jiàn)的一種自然現(xiàn)象，那時(shí)的天空一片紅色。既然上面說(shuō)藍(lán)色的光被散射，為什么會(huì)呈現(xiàn)紅色呢？
主要原因云的問(wèn)題�！盎馃啤鳖櫭剂x就是云和“火”（也就是紅色的光）聚集到一起的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候，由于云的增加，太陽(yáng)光穿過(guò)云層變多變厚，許多紫色、藍(lán)色等波長(zhǎng)較短的顏色直接被吸收，只留下了波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光，而波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光就是紅色、橙色，再加上太陽(yáng)要落山時(shí)，與地面的角度由直射變?yōu)榱诵鄙洌@就增加了太陽(yáng)光通過(guò)大氣層到達(dá)人眼的距離，距離的增加也讓藍(lán)色和紫色這些波長(zhǎng)較短的顏色的散射效果變差。
因此，整個(gè)天空看起來(lái)就像是被“火”燒了一樣，變成一片紅色。
總結(jié)
太陽(yáng)光跟彩虹一樣是由七色組成的，不同顏色的波長(zhǎng)不同，當(dāng)太陽(yáng)光直射時(shí)，波長(zhǎng)較短的光會(huì)被散射，將大氣“染”成藍(lán)色，而在太陽(yáng)光斜射時(shí)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的紅色最具有穿透力，其他的光則被大量的折射掉。
這也就產(chǎn)生了天空藍(lán)色和紅色的區(qū)別了。
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