天空為什么是藍(lán)的

馬里奧·喬斯·莫利納

如果陽(yáng)光從天空照射下來(lái)，它就會(huì)連續(xù)不斷地碰到某些障礙—即使沒(méi)有下雨。因?yàn)楣馑仨毚┩傅目諝獠⒉皇强盏?，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?dú)獗闶茄鯕?，其余則是別的氣體微粒和微小的漂浮微粒，它們來(lái)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(lái)的巖灰。雖然氧氣和氮?dú)馕⒘１纫坏斡晁∫话偃f(wàn)倍，但是它們也照樣能阻擋陽(yáng)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(shuō)法就是：光線被散射出去。

波長(zhǎng)短的藍(lán)色光和紫色光比波長(zhǎng)長(zhǎng)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(guò)這占優(yōu)勢(shì)的藍(lán)色光線和紫色光線，所以我們覺(jué)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(guó)物理學(xué)家和諾貝爾獎(jiǎng)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(guò)空氣偏離它原來(lái)的直線方向時(shí)，光的波長(zhǎng)不同，偏離的距離不同。如果你向天空看去，你主要看見(jiàn)的是陽(yáng)光中被散射的藍(lán)色光，而不是未經(jīng)散射的陽(yáng)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(guò)來(lái)，七色光會(huì)組合成白色。這種情形你會(huì)在一個(gè)有陽(yáng)光的日子里體驗(yàn)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(wú)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(huì)這樣，是因?yàn)殛?yáng)光從地平線到你所在的地方，比起它直接從空中落下來(lái)走的路程要遠(yuǎn)得多，并且在一路上它擦過(guò)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(gè)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(huì)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?yàn)楣庖辉俚厥艿竭@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(huì)有一些藍(lán)色，這是怎么回事呢？原來(lái)，導(dǎo)致黃昏時(shí)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(gè)層面，即臭氧層。這種氣體對(duì)正在下落的太陽(yáng)光，起到像顏色過(guò)濾器那樣的作用：它截獲太陽(yáng)中的黃色和橙色的部分，卻幾乎無(wú)阻攔地讓藍(lán)色的部分通過(guò)。當(dāng)最后的少許光消失時(shí)，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(huì)吞下一種你無(wú)法看見(jiàn)的特殊光線—紫外線。你一定曾經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)，紫外線對(duì)所有的生物有多么危險(xiǎn)。如果它在你裸露的皮膚上照射得太長(zhǎng)久，你就會(huì)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(duì)于我們這個(gè)星球上的全體生命來(lái)說(shuō)，是極其重要的。

可惜這個(gè)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(gè)大的空洞。某些物質(zhì)對(duì)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(lái)噴灑護(hù)發(fā)劑或制冷。

好在后來(lái)這種“臭氧殺手”在許多國(guó)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(lái)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(guò)光合作用，大氣層里充滿了氧氣微粒，同時(shí)也產(chǎn)生了臭氧，因?yàn)槌粞跏茄鯕獾囊环N形態(tài)。氮?dú)夂汀罢５摹毖鯕馐固炜瞻滋斐尸F(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(lái)，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(guò)地球的天文學(xué)家們?cè)鴪?bào)道過(guò)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(dú)特的藍(lán)色就是生命的顏色。

（本文摘編自《諾貝爾獎(jiǎng)獲得者與兒童對(duì)話》一書）