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太陽有七色光彩,為何我們看到的太陽是紅色的,而天空是藍色的?

作者:科學信仰

為什麼天空是藍色的?因為大海是藍色的,答案是浪漫的,但毫無道理,其實天藍色和海洋藍色并沒有直接關系,兩者的藍色都源于另一種東西,那就是太陽。

但太陽顯然有七種顔色的光澤,為什麼天空是獨特的藍色?其實,說太陽有七種顔色的光澤是不準确的,太陽的光所包含的顔色範圍比我們看到的七種顔色要寬得多,但其他顔色的光卻超出了我們的可見範圍。太陽在實體學中被認為是"絕對的黑體"。簡單地說,它是一個非常強的輻射能力,而反射能力非常弱的物體,而太陽就是這樣的物體,它不斷向外輻射強大的電磁波,但它自身的反射率卻很弱。太陽發出的電磁波長波長波長範圍很廣,波長較長、波長較短的電磁波含有相對較少的能量,而相對較高的輻射能量則表現為紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、靛藍、紫色七種顔色,這就是我們通常所說的可見光。

太陽有七色光彩,為何我們看到的太陽是紅色的,而天空是藍色的?

為什麼輻射能量較高的光恰好是人眼可見的?這不是巧合,而是生物在很長一段時間内适應陽光的結果。

既然人眼可見的陽光有七種顔色,為什麼天空隻選擇藍色呢?原因是分散。我們知道,太陽之是以能照亮地球,是因為地球有大氣層,如果沒有大氣層,太陽就強,而且在遠處也是一個亮點,在月球上看到太陽就是這種感覺。那麼,為什麼大氣層會散射陽光呢?這是因為大氣中存在各種微小的粒子,這些粒子太小,小到小于入射光波長的十分之一,是以出現了一種光學現象,這種現象被稱為"萊利散射"。

太陽有七色光彩,為何我們看到的太陽是紅色的,而天空是藍色的?

根據Riley散射,光的散射強度與入射光波長的四面成反比,這意味着波長越長,散射強度越弱。

可見光按波長從長度到短排列,其次是紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、靛藍、紫色,而在這七種顔色中,散射能力強,輻射能量大的光是藍光,是以自然而然地,在萊利散射下,天空呈現出藍色。難道是因為天空是藍色的,是以大海是藍色的嗎?不。

海洋是由水組成的,水是無色透明的,是以海洋的顔色取決于水對光的吸收和反射。水對于波長長光的吸收能力很強,是以紅、橙、黃、綠四種顔色的光基本上都被水分子吸收,而藍色部分的光被反射回來,是以我們看到的大海是藍色的,而且地方越深,顔色越深,甚至可能更接近紫色。

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那麼,為什麼在海岸線附近,海洋的顔色會更接近綠色甚至變黃呢?

除了海洋的光學性質外,還受到海洋中懸浮物質的影響,因為海洋中有大量的懸浮植物,這些植物對于吸收紅藍光相當強烈,但反射綠光,是以靠近海岸線會呈現綠色, 甚至黃色。

說了為什麼天是藍的,為什麼大海是藍的,我們不禁要問另一個問題,那就是太陽為什麼是紅色的?這三個問題可以說是孩子關于父母的經典問題。其實太陽是紅色的,并不是很準确,因為隻有早晚的太陽才呈現出明顯的紅色,而正午的太陽其實是鮮白的,是以要回答這個問題,可以先看看正午的太陽和早晚的太陽到底有什麼不同。

太陽有七色光彩,為何我們看到的太陽是紅色的,而天空是藍色的?

中午的太陽和早晚的太陽最大的差別在于它有不同的角度。

正午太陽高高地挂在我們頭頂上,陽光直射穿透的大氣相對稀薄,是以七色的光會到達地面,進入我們的眼睛,而混合在一起的七種顔色會呈現出明亮的白色,是以我們認為中午的太陽是明亮的白色。

而早晚的陽光,它不再位于我們的頭頂,而是在我們前面的斜坡上,角度非常大,從這麼大的角度入射,太陽會穿透非常厚厚的大氣層,是以大量的陽光會在大氣的散射下被消耗掉, 而我們之前說過,光的波長越短,它的散射能力就越強,是以短波長的綠光、藍光、氡、紫光是散射的,而最長波長的紅光是散射的。是以,它穿透大氣層進入我們的眼睛,我們看到的太陽變得紅色。

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