天空為什么是藍(lán)的

馬里奧·喬斯·莫利納

如果陽光從天空照射下來，它就會連續(xù)不斷地碰到某些障礙—即使沒有下雨。因為光所必須穿透的空氣并不是空的，它由很多很多微小的微粒組成。其中的大多數(shù)，百分之九十九不是氮氣便是氧氣，其余則是別的氣體微粒和微小的漂浮微粒，它們來源于汽車的廢氣、工廠的煙霧、森林火災(zāi)或者火山爆發(fā)出來的巖灰。雖然氧氣和氮氣微粒比一滴雨水小一百萬倍，但是它們也照樣能阻擋陽光的去路。光線從這些眾多的小“絆腳石”上彈回，并改變自己的方向，用我們化學(xué)家和物理學(xué)家們的說法就是：光線被散射出去。

波長短的藍(lán)色光和紫色光比波長長的橙色光和紅色光更容易被散射。所以散射的光中，紫光比紅光幾乎多10倍，而藍(lán)光則幾乎比紅光多6倍。綠色、黃色和橙色的光線，敵不過這占優(yōu)勢的藍(lán)色光線和紫色光線，所以我們覺得這些散射的光是藍(lán)色的——天藍(lán)色的。

發(fā)現(xiàn)這一切的是英國物理學(xué)家和諾貝爾獎獲得者瑞利勛爵，他在130年前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)光線透過空氣偏離它原來的直線方向時，光的波長不同，偏離的距離不同。如果你向天空看去，你主要看見的是陽光中被散射的藍(lán)色光，而不是未經(jīng)散射的陽光。

現(xiàn)在我們知道了，白色的光能夠分成彩虹的各種顏色，反過來，七色光會組合成白色。這種情形你會在一個有陽光的日子里體驗到。我們遙望地平線，也就是天地相接的地方，天空看上去幾乎是白色的，無論如何，比直接在你頭頂上方的藍(lán)光要蒼白一些。之所以會這樣，是因為陽光從地平線到你所在的地方，比起它直接從空中落下來走的路程要遠(yuǎn)得多，并且在一路上它擦過的微粒子很多很多。這些微粒子發(fā)生多次散射，藍(lán)色光被大量散射，所以它顯得白中透著淡藍(lán)。

也是由于同樣的原因，使得牛奶的顏色呈現(xiàn)出白色。你拿一杯水，把它放在一個黑暗的背景里，放進(jìn)一滴牛奶，再拿一只手電筒照射杯子的一端，并靠近它，手電筒的光在水中即會顯現(xiàn)出淡藍(lán)色。這樣，你就理解什么是散射了。但是，如果你往水里放進(jìn)的牛奶越多，水就越白，因為光一再地受到這些眾多的牛奶微粒的散射，結(jié)果是白色的，跟在地平線上空一樣。

此外，日落后天空還會有一些藍(lán)色，這是怎么回事呢？原來，導(dǎo)致黃昏時天空變藍(lán)的是一種特別的物質(zhì)。這種特別的物質(zhì)在離地球表面20～30公里的高空處，聚集成厚厚的一個層面，即臭氧層。這種氣體對正在下落的太陽光，起到像顏色過濾器那樣的作用：它截獲太陽中的黃色和橙色的部分，卻幾乎無阻攔地讓藍(lán)色的部分通過。當(dāng)最后的少許光消失時，所有的顏色才消失在黑暗的夜色中。

臭氧不僅導(dǎo)致黃昏的藍(lán)色天空，它還會吞下一種你無法看見的特殊光線—紫外線。你一定曾經(jīng)聽說過，紫外線對所有的生物有多么危險。如果它在你裸露的皮膚上照射得太長久，你就會得曬斑。臭氧層到處都有足夠的厚度，能截獲盡可能多的紫外線：這對于我們這個星球上的全體生命來說，是極其重要的。

可惜這個生命攸關(guān)的保護(hù)層在許多地方都已經(jīng)變薄了，在南極上空已經(jīng)形成了一個大的空洞。某些物質(zhì)對臭氧洞負(fù)有責(zé)任，它們破壞了臭氧。此類物質(zhì)就是所謂的氟利昂，它們被人們用來噴灑護(hù)發(fā)劑或制冷。

好在后來這種“臭氧殺手”在許多國家不再被使用。這使我們產(chǎn)生了希望：臭氧層得以復(fù)原，并能在將來完成它的重要任務(wù)，保護(hù)我們地球上的生命，使其免受致命紫外線的傷害。此外，是生物自身創(chuàng)造了地球的臭氧層：細(xì)菌、藻類和其他植物發(fā)明了光合作用。通過光合作用，大氣層里充滿了氧氣微粒，同時也產(chǎn)生了臭氧，因為臭氧是氧氣的一種形態(tài)。氮氣和“正常的”氧氣使天空白天呈現(xiàn)出藍(lán)色，而臭氧將黃昏染成藍(lán)色。

覆蓋我們地球三分之二面積的海水也發(fā)藍(lán)光。其間的各大洲雖然呈現(xiàn)出像土地那樣的褐色或像森林那樣的綠色，然而上空卻總是藍(lán)色的—不僅從地面上看去，甚至從宇宙中看來，地球也是裹著一塊輕柔的藍(lán)色面紗。天空的藍(lán)色在大氣層中閃亮，從大氣層外觀察過地球的天文學(xué)家們曾報道過這一情況。所以地球被稱做“藍(lán)色星球”是完全正確的，它那獨特的藍(lán)色就是生命的顏色。

（本文摘編自《諾貝爾獎獲得者與兒童對話》一書）