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天是蓝的,云是白的? [编辑] [删除]
2016-07-21 17:16:36 | 分类: 生活中的物理

  晴朗的天空是蔚蓝色的,这并不是因为大气本身是蓝色的,也不是大气中含有蓝色的物质,而是由于大气分子和悬浮在大气中的微小粒子对太阳光散射的结果。由于介质的不均匀性,使得光偏离原来传播方向而向侧方散射开来的现象,称为介质对光的散射。细微质点的散射遵循瑞利散射定律,为了要符合瑞利散射的要求,微粒的直径必须远小于入射波的波长,通常上界大约是波长的,此时散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比,也就是说,波长愈短,散射愈强。

郊外的蔚蓝天空

  所以在雨过天晴或秋高气爽时(空中较粗微粒比较少,以分子散射为主),在大气分子的强烈散射作用下,蓝色光被散射至弥漫天空,天空即呈现蔚蓝色。乡村的天空往往比城市的天空要蓝很多,城市的天空越来越白,有时甚至发黄,这是因为城市的污染而致使各种悬浮小颗粒的出现,当小颗粒的尺度大的接近可见光的波长时,所有的光线都会被散射一部分,于是天空就没有那么蓝了。

城市的天空

  那云为什么是棉花糖的白色呢?天空中的云是小水滴和空气中的粉尘组成的,它们的直径要比太阳光的任何一种颜色的光的波长都要长得多,所以发生瑞利散射的情况很少。一部分阳光被反射到空中;一部分发生迈以散射,然后散射的光射到地球,但迈以散射不改变太阳光中任何颜色的光,对阳光的成分没有影响,所以看上去天空中的云是白色的。 

  为什么乌云却是黑色的呢?这是因为当云层越来越厚时,小水滴越来越多,几乎连成一片,太阳光和迈以射散的光不能或者很少能穿透云层,这时白云就变成乌云了。

  当日落或日出时,太阳几乎在我们视线的正前方,此时太阳光在大气中要走相对很长的路程,我们所看到的直射光中的波长较短蓝光大量都被散射了,只剩下红橙色的光,这就是为什么日落时太阳附近呈现红色,而云也因为反射太阳光而呈现红色,但天空仍然是蓝色的。

  

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