天空為何是藍(lán)色的？

徐風(fēng)

天空為什么是藍(lán)色的？這是很多充滿好奇心的小朋友都會問到的一個經(jīng)典問題。我們有了這個問題的答案，則多虧了約翰·威廉·斯特拉特。這位19世紀(jì)的物理學(xué)家因發(fā)現(xiàn)了氬元素，于1904年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎，但是，真正讓斯特拉特名垂青史的，是因為他發(fā)現(xiàn)了瑞利散射規(guī)律。他因繼承爵位，所以被稱為瑞利勛爵第三，而這一規(guī)律就由此命名。瑞利散射規(guī)律闡述了光如何在大氣分子的散射作用下，呈現(xiàn)出不同的顏色。“瑞利散射”的內(nèi)容是：散射強(qiáng)度跟波長的4次方呈反比，即波長越短，散射強(qiáng)度越強(qiáng)。

太陽光是由赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光組成的。這七色光中青、藍(lán)、紫波長較短，容易被空氣分子和塵埃散射。大氣分子及大氣中的塵埃對波長較短的藍(lán)光的散射能力大大高于對其他波長較長的光子，如紅光因波長長，透射力大，因此能直接通過大氣射向地面。與此同時，青、藍(lán)、紫光因為波長短，當(dāng)它們遇到大氣分子、冰晶等，容易發(fā)生散射。根據(jù)瑞利的理論，當(dāng)光波波長減少時，散射的程度急劇加強(qiáng)。所以光波波長最短的紫色光應(yīng)該散射最強(qiáng)。那么為什么我們看見的是藍(lán)天，而不是紫色的天空呢？原來當(dāng)散射光穿過空氣時，吸收使它喪失了許多能量，波長很短的紫光雖然在穿過空氣時，散射很強(qiáng)烈，但同時它們也被空氣強(qiáng)烈地吸收，陽光到達(dá)地面時，所剩的紫色散射并不多。我們所目睹的天空顏色是光譜中藍(lán)色附近顏色的混合色，它們呈現(xiàn)出來的就是蔚藍(lán)天空的顏色。

為啥秋天的天空看著更藍(lán)？

秋天，并非只有樹葉會變色。你是否也曾在一個秋高氣爽的日子仰望天空，發(fā)現(xiàn)它的顏色居然如此鮮明澄澈？這并非是你的想象，秋季的天空確實要比以往更藍(lán)，這一切都有科學(xué)依據(jù)。

太陽在天空的位置變低 隨著白天逐漸變短，太陽在天空的軌跡逐漸下沉到地平線。這增加了更多散射出來的在地表肉眼可見的藍(lán)光數(shù)量。太陽光線不再是位于我們頭頂上方，而是與天空成一定角度。瑞利散射向肉眼散射更多藍(lán)色光線，而間接光則降低肉眼接收紅光和綠光的程度。

濕度越小，云霧越少 與夏天相比，秋天不僅溫度降低，濕度也減少了。由于空氣中水蒸氣減少，云層也不容易形成，霧氣也不再籠罩在城市中心。于是就有了我們頭頂?shù)娜f里晴空。

為什么污染后的天空總是灰蒙蒙的？

空氣中由于存在大量粒子（術(shù)語叫作氣溶膠），太陽光無法直射到地表，很多都被散射掉了。在空氣好的地區(qū)，這種粒子尺寸小（一般小于可見光波長的十分之一）且濃度較低。而由于中國燒煤過多，氣溶膠粒子尺寸較大，且濃度非常驚人，這個時候發(fā)生一種“丁達(dá)爾效應(yīng)”，就是散射光的強(qiáng)度和入射光的波長的關(guān)系不明顯，即太陽光在各個波長上的散射強(qiáng)度是差不多的，太陽光是白光，所以最后的散射光也是白光，這樣看到整個天空就是“灰蒙蒙”的灰白色。

【責(zé)任編輯】蒲 暉