天空為什么是藍(lán)色的？

徐風(fēng)

這是很多充滿好奇心的小朋友都會(huì)問(wèn)到的一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題。我們有了這個(gè)問(wèn)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(jiǎng)，但是，真正讓斯特拉特名垂青史的，是因?yàn)樗l(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(zhǎng)的4次方成反比，即波長(zhǎng)越短，散射強(qiáng)度越強(qiáng)。

太陽(yáng)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(zhǎng)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(duì)波長(zhǎng)較短的藍(lán)光的散射能力大大高于對(duì)其他波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子，如紅光因波長(zhǎng)長(zhǎng)，透射力大，因此能直接通過(guò)大氣射向地面。與此同時(shí)，青、藍(lán)、紫光因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)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(zhǎng)減小時(shí)，散射的程度急劇加強(qiáng)。所以光波波長(zhǎng)最短的紫色光應(yīng)該散射最強(qiáng)。那么為什么我們看見(jiàn)的是藍(lán)天，而不是紫色的天空呢？原來(lái)當(dāng)散射光穿過(guò)空氣時(shí)，吸收使它喪失了許多能量，波長(zhǎng)很短的紫光雖然在穿過(guò)空氣時(shí)，散射很強(qiáng)烈，但同時(shí)它們也被空氣強(qiáng)烈地吸收，陽(yáng)光到達(dá)地面時(shí)，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(lái)的就是蔚藍(lán)天空的顏色。

A.

秋天，并非只有樹(shù)葉會(huì)變色。你是否也曾在一個(gè)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(shí)要比以往更藍(lán)，這一切都有科學(xué)依據(jù)。

太陽(yáng)在天空的位置變低。隨著白天逐漸變短，太陽(yáng)在天空的軌跡逐漸下沉到地平線。這增加了更多散射出來(lái)的在地表肉眼可見(jiàn)的藍(lán)光數(shù)量。太陽(yáng)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?shù)娜f(wàn)里晴空。

B.

空氣中由于存在大量粒子（術(shù)語(yǔ)叫作氣溶膠），太陽(yáng)光無(wú)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?。ㄒ话阈∮诳梢?jiàn)光波長(zhǎng)的十分之一）且濃度較低。而由于中國(guó)燒煤過(guò)多，氣溶膠粒子尺寸較大，且濃度非常驚人，這個(gè)時(shí)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(zhǎng)的關(guān)系不明顯，即太陽(yáng)光在各個(gè)波長(zhǎng)上的散射強(qiáng)度是差不多的，太陽(yáng)光是白光，所以最后的散射光也是白光，這樣看到整個(gè)天空就是“灰蒙蒙”的灰白色。

（選自《百科知識(shí)》2016年第23期）

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練習(xí)

1.請(qǐng)你結(jié)合有關(guān)語(yǔ)段，給A、B兩處擬寫(xiě)恰當(dāng)?shù)男?biāo)題。

A. B.

2.請(qǐng)你給“瑞利散射”下定義。

3.太陽(yáng)光是由哪些色彩組成的？這些光的波長(zhǎng)如何？

4.秋天的天空為什么看著更藍(lán)呢？

5.為什么污染后的天空總是“灰蒙蒙”的？

（李傳鵬 設(shè)計(jì)）

（參考答案見(jiàn)53頁(yè)）