作者：黄姤

波长的单位就是长度的单位

1米=1000000000纳米

大海的颜色倒映在天空中，所以天空也是蓝色的，这种说法是不科学的。

粒子对光的散射作用

自从人类登上月球发现周围一片漆黑，在月球上仰望天空，发现月球上的天空是黑色的，那么为什么在地球上白天看到的天空却是蓝色的呢？

答：这与光的散射有密切关系，阳光照射到空气中会被无数颗粒物质散射。

举例说明：

在生活中我们可能会发现这样一种现象，假如我们身处一片森林，在日出清晨时，会发现有光柱从树林中穿过来，又或者在早晨发现有光光柱从外面穿过窗户玻璃和窗帘中的缝隙，这就是“丁达尔效应”。

当一束太阳光照向云雾等胶体时，这些胶体对光的散射现象非常强烈，所以我们会看到浑浊的光柱。

图解：丁达尔效应·光的散射现象

天气晴朗的白天，天空呈现蓝色，也是粒子对光的散射作用。

形成蓝色天空的首要条件

蓝光的散射比其他颜色较强，所以天空的颜色是蓝色的，这个原理是没有错的，可以基本解释天空为什么是蓝色的问题，那么为什么月球上的天空是黑色的而不是蓝色的？

形成蓝色天空的首要条件就是大气层，太阳光只有经过含颗粒物的大气层才有机会被散射，但月球是没有大气层的，太阳光被散射的机会都没有，所以在月球上看天空是黑色的，大气层会直接影响天空的颜色。

太阳光有7种颜色：分别是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，其中蓝色比其他颜色的波长较短，所以更容易被散射，但是紫色光的波长是400~435nm(纳米)，蓝色光的波长是450~480nm(纳米)。

紫色光比蓝色光的波长更短，那为什么天空不是紫色的呢？

因为空气的密度不是一成不变的，加上我们的眼睛对光的辨别，影响了我们看到的天空颜色是蓝色的，而不是波长更短的紫色。

我们也能看到紫色的天空，站在不同海拔高度仰望天空，呈现的颜色是不一样的：

• 站在在海拔8000米以下的地方看天空，天空就是蓝色的，蓝紫色的太阳光穿过被散射吸收，最后呈现在我们面前的颜色就是蓝色。

• 站在海拔8000米的高度仰望天空，空气稀薄，对紫蓝色光的削弱作用变弱，看到的天空颜色是青色的。

• 站在海拔13000米的高度仰望天空，这时候我们看到天空的颜色就是紫色的了。

如果我们有机会生活在海拔13000米的高度上，这里的空气稀薄，可以看到波长最短的紫色太阳光，这时候你就会明白天空为什么是紫的疑问了。

影响天空是蓝色的第2个因素

除了光的反射，还有存在另外一个重要因素，导致我们看到天空是蓝色的，这就是我们眼睛里的“视锥细胞”。

之所以眼睛也是一个重要影响因素，因为我们肉眼看到的天空颜色和太阳光反射到地球上的颜色是有差别的，我们眼睛看到的天空是“蔚蓝色”，其实是蓝色和白色的结合，例如我们用眼睛看到的纯黄色，其实是红色和绿色的结合，天空的蔚蓝色是纯蓝色和白色的结合。

“瑞利散射”研究出光的散射，发生在蓝色光和紫色光区内，人类依靠眼睛里的圆锥细胞辨别色彩，人的眼睛内有三种视锥细胞（ 红色视锥细胞、 绿色视锥细胞、 蓝色视锥细胞），这三种视锥细胞虽然不能辨别哪种太阳光的颜色波长短，但它们可以将不同波长的颜色混合起来，所以我们看到的蔚蓝色不是太阳光中的蓝色，而是蓝色和白色的混合。

图解：“瑞利散射”

“天蓝理论”的奠基人

科学界解决天空为什么是蓝色的过程，分为三个阶段：

• 第1阶段:“丁达尔效应”、

他建立的散射模型的确符合基本的原理要求，但不能真正解决这个问题。为什么蓝色的光波更长就更容易被散射，紫色的光波更短，为什么天空不是紫色的，“丁达尔效应”解释不了。

• 第2阶段：“瑞利散射”、

“瑞利散射”是由英国的物理学家“瑞利”发现的，所以用他的名字命名，“丁达尔”只认为空气中的灰尘等颗粒物对光发生散射作用，瑞利和丁达尔不同，他把目光投向更高层次的大气层，他认为大气层内，本来就化学分子，氮气和氧气在大气层中含量最为丰富，这些化学分子就可以引起瑞利散射，可是瑞利还是解释不了天空为什么是蓝色的。

• 第三阶段：“天蓝理论”

爱因斯坦最终解释了“天蓝现象”，“瑞利散射”是在化学分子无规则地分布在空气中的前提下发生的，无规则分对立面是有规则的，在理想状态下的空气里，我们看到的天空还会是蓝色的吗？

爱因斯坦弥补了“瑞利散射”的不足，成为“天蓝理论”的奠基人。他的理论可以更进一步的解释，为什么天空的颜色是蔚蓝的而不是紫色的。

因为：空气密度。

简单来说，就是空气是有密度的，海拔高度越高，空气密度越小，在海拔3000m之内，每上升10m大气压强约减小100Pa，在海拔2000m之内,每上升12m大气压强约减小1mmHg。

图解：空气密度与海拔高度有关

就算是在理想状态下，最纯净的空气也是有密度变化的，空气中的杂质是不可剔除的，并且在任何情况下都存在，太阳光中的蓝色光，在空气中的某一密度下被散射，我们在地球上看到的光就是蓝色的，爱因斯坦的“天蓝”理论不仅能解释太空的颜色，还能解释纯净的水，玻璃等为什么也是蓝色的问题。

（完）

作者简介：黄姤，90后·女·科普新星培训营学员，创作有关：天文、地质、化学、生物、物理等一些科学领域的作品，欢迎关注互相学习。

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