Part1. 蓝天为什么是蓝色的

我们知道,所谓的太阳的“白光”是由“红橙黄绿蓝靛紫”等多种色光组成的,晴朗的白天,太阳光在穿越大气层的时候,大部分的光可以直接穿透过去,但小部分的光因为受到气体分子的影响会发生散射。根据“瑞利散射”(分子散射)规律,粒子尺度远小于入射光波长时,散射强度与入射光的波长四次方成反比。

在所有色光中,波长更短的蓝紫光受到空气中分子散射较强,而短波中又以蓝光能量最大,所以,蓝色光大大气中的散射作用最明显,所以我们看到的天空是淡蓝色的。

Part2. 白云为什么是白色的

那白云为什么是白色的呢?那是因为云彩是由地表水蒸发后在高空形成的小水滴或者小冰晶聚集而成,本身云彩是透明的。但是当太阳光穿过时会在这些小水滴内发生折射和反射,从而到达人的眼睛里后,人看到的就是太阳光本来的颜色——白色。由于颗粒度太大不满足瑞利散射条件,所以白云不会像天空那样散射蓝色光。

Part3. 晚霞为什么发红?

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与普通的云一样,晚霞也是小水滴或者小冰晶组成,本身也没什么颜色,只不过是傍晚的红光照上去发生折射和反射而已。那么最大的问题来了,为什么傍晚或者日出时的太阳光偏红色呢?

之前在瑞利散射中提到,波长更短的光散射能力强,换句话说,像红光黄光等波长较大的光散射能力弱,而穿透能力强。

日落或日出十分,太阳不是直射到地球,而是会从一个比较小的角度斜射入大气层,所以穿过的空气层要比中午太阳当顶的时候厚很多。着这个过程中,“战斗能力”比较弱的蓝光、紫光、绿光等会逐渐在大气层中散射衰减,而穿透能力最强的红光则可以远远的穿过空气层探出头来,将天边云彩染成红色,把大地染成红色。

再者,由于夏季地面蒸发旺盛,傍晚时分的大气中上升气流会不稳定的运动,从而使火烧云的形状也千变万化,奇妙无穷。

所谓生活处处接惊喜,一定好好学地理。

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