天為什么是藍(lán)色的形成原因

天空為什么是藍(lán)色的?很多人都對(duì)這個(gè)問題產(chǎn)生過疑問，光無論是在空氣、水或是其他介質(zhì)中，總是沿著直線傳播。如果是大雨過后，天空會(huì)越發(fā)的藍(lán)，這就很奇怪了，為什么太陽(yáng)是紅色的、天空卻是藍(lán)色的呢?下面就來說說，天為什么是藍(lán)色的。

天為什么是藍(lán)色的

在我們的地球上空，包裹著一層厚厚的大氣。大氣是沒有顏色的，但是當(dāng)太陽(yáng)光進(jìn)入大氣層后，大氣會(huì)將太陽(yáng)光向四周散射。太陽(yáng)光是有紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的光組成的，其中紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光波長(zhǎng)最短。波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的紅光透射性最大，能夠直接透過大氣射向地面，橙、黃、綠光也比較容易透過大氣，而波長(zhǎng)比較短的藍(lán)、靛、紫等顏色的光，卻很容易被大氣散射而無法透過大氣層。

我們知道，光無論是在空氣、水或是其他介質(zhì)中，總是沿著直線傳播。一旦遇到一個(gè)小的顆粒，就有一部分光線偏離原來的方向向四面八方傳播。這就是光的散射現(xiàn)象。

在短波中，藍(lán)光能量最大，散射出來的光波也最多，被散射了的藍(lán)光布滿天空，就使天空呈現(xiàn)出一片藍(lán)色了。

為什么不是其他的顏色?而是藍(lán)色?

首先，紫色的波長(zhǎng)比藍(lán)色的還要短，按理說，紫色散射后，應(yīng)該是主色，但是紅綠藍(lán)是三基色，也是我們?nèi)搜壑绣F體細(xì)胞能夠清晰感知的顏色，而且紫色是由紅色和藍(lán)色融合后的色彩。在紫色被散射后，基色的紅色跟隨波長(zhǎng)最長(zhǎng)的紅色照射到了地面，而藍(lán)色與散射的藍(lán)色一起讓整個(gè)天空看起來更加的藍(lán)，而且天空中的臭氧層本身對(duì)紫色的吸收能力就比較的強(qiáng)。

至于其他波長(zhǎng)較長(zhǎng)的顏色，它們的穿透力比較的強(qiáng)，直接到達(dá)地面，沒有留在大氣中。因此，天空中留下的就只有波長(zhǎng)短、頻率高的藍(lán)色了。太陽(yáng)光跟彩虹一樣是由七色組成的，不同顏色的波長(zhǎng)不同，當(dāng)太陽(yáng)光直射時(shí)，波長(zhǎng)較短的光會(huì)被散射，將大氣“染”成藍(lán)色，而在太陽(yáng)光斜射時(shí)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的紅色最具有穿透力，其他的光則被大量的折射掉。

三個(gè)角度分析天空為什么是藍(lán)色的

1.丁達(dá)爾效應(yīng)

丁達(dá)爾在1859年提出的丁達(dá)爾效應(yīng)奠定了我們能夠正確解釋天空顏色的最初幾步。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光線通過具有小微粒的透明懸浮液的時(shí)，光波較短的藍(lán)色光線比紅色光線具有更強(qiáng)的散射現(xiàn)象。當(dāng)一束白色光線入射到盛有肥皂水或者牛奶與水的水箱當(dāng)中。從水箱的側(cè)面看去，可以觀察到光柱在途中產(chǎn)生了藍(lán)光散射的現(xiàn)象，在光柱出射端，光線在經(jīng)過水箱之后變成了紅色。光線的偏振極化現(xiàn)象也可以通過偏振濾光片來觀察，其道理可類比于我們戴上偏光太陽(yáng)眼鏡后可以看到顏色加深的深藍(lán)色的天空。

2.塵埃還是分子?

丁達(dá)爾與瑞利原本認(rèn)為天空呈現(xiàn)的藍(lán)色與大氣層當(dāng)中的灰塵或者水蒸氣的小顆粒對(duì)光線的散射有關(guān)系。甚至今日，也有人會(huì)錯(cuò)誤地用這兩種原理來解釋天呈現(xiàn)的藍(lán)顏色?？茖W(xué)家們后來了解到，如果這種理論是正確的，那么我們可以推理得到的當(dāng)天空當(dāng)中的濕度上升或者有云霧的天氣條件下，天空的顏色應(yīng)該由于散射而呈現(xiàn)出五彩繽紛的顏色的錯(cuò)誤結(jié)論，因此科學(xué)家們認(rèn)定散射的粒子主要是空氣中的氧氣分子和氮?dú)夥肿?，而非空氣中的塵埃。在1911年愛因斯坦首次論證了空氣分子散射光線的理論，他通過方程式計(jì)算了分子對(duì)于光線的散射，其理論計(jì)算數(shù)值與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，甚至能夠通過提出的方程式比照觀察得到的結(jié)論來驗(yàn)證阿伏伽德羅常數(shù)。這些分子能夠散射光的原因在于光線的電磁場(chǎng)誘發(fā)了分子當(dāng)中的電磁距的變化與排列。

3.為什么不是紫外線光?

如果短波的光波能夠具有更強(qiáng)烈的散射，那么天空為什么沒有呈現(xiàn)出最短波長(zhǎng)的可見光——紫光的顏色?太陽(yáng)輻射的光線在每個(gè)波長(zhǎng)之上分布并不是均勻的，并且高空大氣層可以吸收一部分散射光線，因此在光線中紫色的散射光線部分就更少了。我們的眼睛對(duì)于紫光是不敏感的。盡管這可能是答案的一部分，然而彩虹中折射的光線讓我們看到在可見光部分中靛藍(lán)和紫光的比例是超過藍(lán)光的。答案的另外一部分就在于我們視覺的工作原理。在我們的視網(wǎng)膜或者視網(wǎng)膜錐中，有三種顏色的接收器。這些接收器由于分別對(duì)三種波長(zhǎng)的光波接收能力明顯而被命名為紅，藍(lán)和綠感光光錐。隨著這三種光錐接收三種顏色光比例的變化，我們的視覺系統(tǒng)構(gòu)建了我們可以見到的光的顏色。