为什么天空是蓝色的?

经过:尼古拉斯·格比斯(Nicholas Gerbis)

蓝天云“width=
那张完美的蓝天被云刺破的是瑞利散射的补充。Manuel Breva Colmeiro/Moment/Getty Images
蓝天,对我微笑 /除了蓝天,我看到...
- 欧文柏林

如果您想知道为什么像欧文·柏林(Irving Berlin)一样,您会看到“除了蓝天”,那么您就会处于好方面。花了数百年和许多聪明的人 - 包括亚里士多德,艾萨克·牛顿,托马斯·杨(Thomas Young),詹姆斯(James Clerk)麦克斯韦(James Clerk Maxwell)和赫尔曼·冯·赫尔姆霍尔兹(Hermann von Helmholtz) - 令人困惑的是答案,部分原因是解决方案包含了很多组件:阳光,太阳照明在大气中传播的角度,空气颗粒和大气分子的大小以及眼睛感知颜色的方式。

让我们将天空从方程式中取出片刻,然后从看颜色开始。从物理角度来看,颜色是指可见光留下一个物体并撞击传感器,例如人眼。这些波长可以反映,或者疏散,从外部来源,或者它们可能从对象本身中散发出来。

广告

物体的颜色根据光源中包含的颜色而变化;例如,在蓝光下观看的红色油漆看起来是黑色的。艾萨克·牛顿(Isaac Newton)用棱镜证明了阳光的白光包含可见光谱的所有颜色,因此所有颜色都可以在阳光下。

在学校里,我们大多数人了解到香蕉看起来是黄色的,因为它反射了黄光并吸收了所有其他波长。这是不准确的。香蕉散布着黄色的橙色和红色,并在某种程度上散布可见范围的所有颜色[来源:巴伦]。它看起来黄色的真正原因与我们的眼睛感觉如何光有关。但是,在我们了解这一点之前,让我们看看天空的颜色是什么。

我们接下来要这样做。

广告

蓝天:大小是极限

像香蕉一样原子,大气中的分子和颗粒吸收并散射光。如果他们没有,或者是否地球没有气氛,我们会认为太阳是一个非常明亮的星星永恒之夜的天空。但是,并非所有波长在可见光光谱中平均散射。较短,更充满活力的波长朝向光谱的紫色末端,比散落的波长比较长的,不太有活力的红色末端更好。这种趋势部分归功于它们的较高能量,这使他们可以在大气中与它们相互作用的颗粒的几何形状进行乒乓球。

1871年,雷利勋爵(Lord Rayleigh)得出了描述这些相互作用子集的公式,其中大气颗粒比辐射的波长小得多。瑞利散射模型表明,在这样的系统中,散射光的强度与其波长的第四功率成反不同。换句话说,较短的波长(例如蓝色和紫罗兰)比长粒子(例如氧和氮分子)相对较小时,比长的波长散布得多。在这些条件下,分散也倾向于在各个方向上平均分散,这就是为什么天空显得如此饱和的颜色[来源:巴伦]。

广告

如果我们足够愚蠢到直接看着太阳,我们会看到所有波长,因为光将直接直达我们的眼睛。这就是为什么太阳和周围的区域看起来是白色的。当我们远离阳光时,在晴朗的天空中,我们会看到较短的,如紫罗兰色,靛蓝和蓝色等散落的波长。

那么,为什么天空不显得紫色而不是浅蓝色呢?眼睛有它。您的偷窥者使用称为的结构来感知颜色。您的视网膜猪胸有大约500万个圆锥,由三种专门观看不同颜色的类型组成[来源:斯希尔]。尽管每种锥体对某些峰波长最敏感,但锥类型的范围重叠。结果,可以将不同的光谱和光谱组合视为相同的颜色。

与我们可以在乐团中识别单个乐器的听觉感官不同,我们的眼睛和大脑将某些波长的组合解释为单个离散的颜色。我们的视觉感将天空的蓝色紫罗兰光解释为蓝色和白光的混合物,这就是为什么天空是浅蓝色的原因。

您对地球有更多迫切的问题吗?继续阅读以获取可能喜欢的更多链接。

广告

更多信息

相关文章

更多的链接

  • Bohren,Craig F.和Eugene Edmund Clothiaux。“大气辐射的基本面:有400个问题的介绍。”Wiley-vch。2006年3月21日。
  • 博伊德,帕迪。“为什么天蓝,为什么在日出和日落时阳光红(考虑到星际尘埃的特性)?”NASA Goddard太空飞行中心:询问天体物理学家。1997年6月11日。(2011年6月16日)http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/ask_astro/answers/970611f.html
  • 英国百科全书。“散射(颜色)。”英国百科全书在线。2011年。(2011年6月14日)http://www.britannica.com/ebchecked/topic/126658/colour/colour/21861/scattering
  • 菲茨帕特里克,理查德。“瑞利散射。”2002年2月2日。(2011年6月13日)http://farside.ph.utexas.edu/teaching/em/lectures/node97.html
  • 吉布斯,菲利普。“为什么天空是蓝色的?”Usenet物理常见问题解答。1997年5月。(2011年6月13日)http://www.desy.de/user/projects/physics/ghysics/general/bluesky/blue_sky.html
  • 美国宇航局的空间。“为什么天空是蓝色的?”2011年5月12日。(2011年6月14日)http://spaceplace.nasa.gov/blue-sky/en/
  • 中殿,R。“蓝天。”佐治亚州立大学物理学和天文学:体育学。(2011年6月15日)http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hbase/atmos/blusky.html
  • Schirber,迈克尔。“为什么天空为蓝色而不是紫色。”MSNBC。2005年7月19日。(2011年6月16日)http://www.msnbc.msn.com/id/8631798/ns/technology_and_science-science/t/why-skies-why-skies-are-are-bace-are-blue-instead-purple/
  • 斯特恩,大卫·P。“阳光的多种颜色。”戈达德太空飞行中心。2011年9月23日。(2011年6月15日)http://www-istp.gsfc.nasa.gov/stargaze/sun4spec.htm

特色

广告

加载...