天空為什么是藍的？

文/馬里奧·喬斯·莫利納 譯/張榮昌

雪白，草綠，檸檬黃……一提起某些事物，我們就會清晰地聯(lián)想到某種顏色，以至于我們干脆以它們來給這些顏色命名。烏（鴉般）黑，灰綠，天紅……停一下，這不對了吧？這自然是叫天藍啦！因為我們認為天空理所當然是藍色的。就像煤是黑色、血是紅色一樣。但是天空為什么是藍的，至少在白天是藍的，而不是綠的或紅的呢？你越是對此進行思索，越是有很多問題出現(xiàn)：天空怎么會有一種顏色呢？它只是由空氣組成的嗎？空氣有一種顏色嗎？或者是陽光里有顏色？什么是陽光？陽光在穿透空氣的過程中發(fā)生了什么變化？所有這些，我都要向你進行解釋，像我們化學家和物理學家今天所設(shè)想的那樣，向你進行解釋。

很久以前，人類就已經(jīng)思考過天空和它的顏色了。有些人認為，天空是藍的，因為大海映照著天空。也有一些人認為，它充滿了漂浮在空氣中的微小的藍色粒子。兩千多年前希臘哲學家亞里士多德猜想，只有在光中才有顏色，而黑暗則是無色的。這個睿智的希臘人是對的：我們周圍的事物之所以顯現(xiàn)出顏色來，僅僅是因為陽光照射著它們。雖然陽光看上去是白色的，但是所有的顏色在陽光里都存在：紅色、橙色、黃色、綠色、藍色和紫色。如果陽光穿過雨水，在天空中變出一條彩虹，你就會看到這些顏色，因為許許多多的小雨滴阻斷了光線的去路，迫使光線改變它的方向。這時，這些小雨滴就把陽光里的所有顏色或多或少地擠出了它的軌道：紅色被折射得最少，橙色就稍多些，其次是黃色、綠色和藍色，而紫色則距離它原來的軌道最遠。所以每一條彩虹的顏色，總是有著同樣的順序排列：先是紅色，然后是橙色、黃色、綠色、藍色，最后是紫色。

但是為什么光線遇到阻礙，就會改變它的行進道路呢？如果你把光線設(shè)想為波浪，你就會猜破這個謎了。這個想法在350年前，荷蘭物理學家克里斯蒂安·胡于根就已經(jīng)有了。今天我們自然科學家仍然相信，光像一個波浪那樣運動。你可以設(shè)想一滴雨落在一個水洼里的情景。當這滴水落到水面上時，就會產(chǎn)生小波浪，波浪一起一伏地變成更大的圈兒，向著四面八方擴展開去。如果這些波浪碰上一塊小石子或一個別的什么障礙物，它們就會反彈回來，改變波浪的方向。光波在穿過空氣的行進過程中，遇到了一滴雨或另一個障礙物，它們的情形與之相似。這時光就會偏離它原來的直線軌道。

就像有大的和小的波浪，在大海里和在水洼里，光波的波長也都是不同的。這主要取決于我們稱之為“波長”的兩個波峰之間的距離，因為它們小得難以想象，即比一根頭發(fā)的厚度還要薄100倍。然而，用很靈敏的測量儀表，可以很精確地測出光的波長。情況表明，每一種色彩都有它自己的、不可更改的波長：紫色和藍色波長很短，而紅色波長較長。

這些不同波長的光（不同的顏色）遇到障礙時，折射的情形是不一樣的。如果你又想到了水洼里的小石子的話，你就能夠很好地想象出來。一滴雨水在水面上泛起的漣漪碰到像一塊石頭這樣的大障礙物時，水面便被搞得混亂不堪。如果是一個“巨浪”，像你用手在水洼邊掀起的那種“巨浪”，那么這塊石頭便是一個小小的障礙；這個“巨浪”干脆從石頭上溢過去，并暢通無阻地到達水洼的對面邊緣。不同波長的顏色的情形與這相似：陽光中波長短的藍色受到空氣中障礙物的干擾比波長長的紅色更加強烈?，F(xiàn)在你知道了，為什么一滴水能夠?qū)咨年柟夥至殉杀姸嗟念伾@就是我們所看到的彩虹。你馬上就會懂得，天空為什么是藍的。

（下期諾貝爾獲獎?wù)唏R里奧·喬斯·莫利納老師會繼續(xù)講給你聽哦?。?/p>

（馬里奧·喬斯·莫利納，1943年3月19日出生于墨西哥，化學家和生物物理學家。因其對破壞臭氧層的氣體的研究工作，和保爾·克魯芩以及舍伍德·羅蘭共同獲得了1995年諾貝爾化學獎。）