天空為什么是藍色的？

徐風

這是很多充滿好奇心的小朋友都會問到的一個經典問題。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世紀的物理學家因發現了氬元素，于1904年榮獲諾貝爾物理學獎，但是，真正讓斯特拉特名垂青史的，是因為他發現了瑞利散射規律。他因繼承爵位，所以被稱為瑞利勛爵第三，而這一規律就由此命名。瑞利散射規律闡述了光如何在大氣分子的散射作用下，呈現出不同的顏色。瑞利散射的內容是：散射強度跟波長的4次方成反比，即波長越短，散射強度越強。

太陽光是由赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光組成的。這七色光中青、藍、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、紫光因為波長短，當它們遇到大氣分子、冰晶等，容易發生散射。根據瑞利的理論，當光波波長減小時，散射的程度急劇加強。所以光波波長最短的紫色光應該散射最強。那么為什么我們看見的是藍天，而不是紫色的天空呢？原來當散射光穿過空氣時，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，散射很強烈，但同時它們也被空氣強烈地吸收，陽光到達地面時，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色附近顏色的混合色，它們呈現出來的就是蔚藍天空的顏色。

A.

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，發現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，這一切都有科學依據。

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光數量。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，濕度也減小了。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的萬里晴空。

B.

空氣中由于存在大量粒子（術語叫作氣溶膠），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，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，這個時候發生一種“丁達爾效應”，就是散射光的強度和入射光的波長的關系不明顯，即太陽光在各個波長上的散射強度是差不多的，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。

（選自《百科知識》2016年第23期）

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練習

1.請你結合有關語段，給A、B兩處擬寫恰當的小標題。

A. B.

2.請你給“瑞利散射”下定義。

3.太陽光是由哪些色彩組成的？這些光的波長如何？

4.秋天的天空為什么看著更藍呢？

5.為什么污染后的天空總是“灰蒙蒙”的？

（李傳鵬 設計）

（參考答案見53頁）