天空为什么是蓝色的,什么原理

如题所述

第1个回答  2021-02-09
天空为什么是蓝色的?

你一定相信自己知道答案。但事实上,这个问题可以轻易地问垮一个成年人,只是你不知道方法而已。当然你现在根本不会相信,因为你很确定,答案在课本上写得清清楚楚:太阳光通过大气层时,会发生散射,由于蓝光波长较短,更容易被散射,因此天空看起来是蓝色的。在更为简略的版本中,会直接说是由于大气散射。

好的,让我们正式开始:

天空是蓝色的,是因为大气散射。这就是你的答案么?那为什么会散射?为什么专门散射蓝色?我们见过彩虹,也见过三棱镜,它们证明太阳光其实是由七种颜色构成。为什么会发生散射?为什么偏偏是蓝色?其实问到这里,90%以上的成年人就已经无法回答。当然,还可以查书,可以用搜索引擎,继续硬着头皮解释说:

散射就是光遇见空气中的灰尘等介质,发生方向改变的现象。又因为蓝色光的波长较短,遇见颗粒非常小的空气分子时更容易发生散射。

停!我们在这里可以先停一下,毕竟我们要讨论的不是科普话题,我也不打算真的讨论天空为什么是蓝色的。从一开始到现在,你有没有发现一个问题?那就是所谓的回答,其实是用一个概念去替换另一个概念。

本来我们是在讨论天空的颜色,答案告诉我们一个概念叫“散射”。关于散射的答案,又告诉我们“介质”“波长”一类的概念。如果你要认真分析这里面的因果关系,天空的蓝色和蓝光的波长有关。然而这就是最终答案么?想必你也能猜到,后面还可以引入更多的概念,一步一步深入下去。

那么,现在请你告诉我,之前你认为的答案真的是答案么?

不要对此感到难过,因为95%以上的成年人没有办法告诉你蓝色天空和瑞利散射有关,99%的成年人没有办法告诉你人类能看见蓝色其实和生物进化有关。能够继续向下和你探讨的成年人,大概一千个人里也没有几个。

大家都是从问题出发,止步在某个概念,认为那个概念就是答案,区别只是程度有多深。至于说那个概念之下的原因,很少有人能够持续深入下去,因为他的知识和经验不足以支撑这样的探索。

如果你像我今天这样一步步追问下去,对方很快就会发火,认为你是在故意让他丢丑。发火背后的原因,其实是他不愿意面对自己无知这个事实,不愿意接受他的答案其实远远没有回答问题,更不愿意承认自己在这个问题上想得不够深入。

所以,针对一个问题刨根问底地追问“为什么”,足以把一个成年人逼疯。但我不建议你那么去做。

重点并不在如何把一个成年人逼疯,而是通过不断追问,你会发现自己的答案并不像你想象中那么牢靠。你以为你懂了,你知道了,你得到答案了,于是世界就像是一张在你面前摊开的地图。但通过不断追问,这张地图就会跌入无知的深渊。

无论是你还是我,都趴在答案结成的网上,而在我们身下则是黑暗无边的茫茫无知。凭借着这张网,我们可以完成学业,可以进行工作,也足可以在这个世界上过活,达成自己的人生目的。

但是,距离清晰肯定地说出“我知道”三个字,还有很远的距离。说出这三个字,并不意味着我们真的做到了,它更可能只能引发无知深渊里的一串空荡荡的回音,听起来就像是个嘲笑。

所以,你也应该打破一个幻想:我知道答案。无论你我,也无论成人还是儿童,我们手里拿着的答案并非终极回答,它们只是在不同思考深度上的临时结果。

倒也不必对此失望,失望是觉得没有人给你提供终极答案,失望是觉得并不存在全知全能的人。但我恰恰相反,觉得这正是这个世界美好的地方,也正是我们人生拥有价值的地方。

我们可以反过来想一下:如果的确存在终极答案,而且终极答案在你大学毕业那一天就一定可以得到,那么,这个答案会有多少价值?如果的确存在全知全能的人,可以完美地回答你的一切问题,帮你解决一切困难,那么唯一的问题就是找到他。

但是当你找到他的一瞬间,所有的问题得到了解答,所有的困难烟消云散,那你接下来干什么呢?你还需要在这个世间做什么呢?

数万年前,也同样有人类和我们一样凝视天空,好奇为什么它是蓝色的。他们认为地坚实稳固,承载世间的万事万物,是黄色;火焚尽一切,带来毁灭随后的新生,是红色;水是柔顺且包容的,能改变自身的形状,是白色;风在林间吹拂,一切生命都有气息,是绿色的;而在这一切之外,则是无尽的虚空,虚空充斥世界之外的一切地方,它是蓝色的。

今天你可能对这个解释不以为然,认为它没有说出任何真正的知识。但你要仔细去看,会发现他们观察身边的万事万物,把它们归入四种不同的基本元素:风地水火。这的确不是正确答案,但却是知识的起点。认为世界由四大元素构成的人,就要比分别观察一百万种事物的人前进了一步。

风地水火当然是很粗疏的分类,不过依旧可以细分。可以把大地分为泥土和岩石,把大地承载的生命划分为人类、动物和植物;可以把风分为冷风和暖风,分为东南西北四个方向,可以分为自然的呼吸和体内的气息。

随着这样的细分,人们可以回答一些问题:为什么冬天的风冰冷刺骨?因为冬天的风从寒冷的北地吹来。于是,这多少算是一个答案,可以解释这个世界上的一些现象。而至于北地为什么寒冷?那可以想象是有一只黑色的乌龟趴在那里睡觉,鼻孔里吹出冰寒的风。或者是北地没有太阳,一年里有很长一段时间太阳落下就不再升起,所以整个地方都堕入无边的寒意……

这是答案么?有一部分可以算做是,而更大的部分则是猜测。但是相比风地水火,人们起码知道越向北走,需要穿的衣服就要越多。更可以验证自己的猜测:越往南走,天气也就越热。

再然后是人们看到光透过烟雾形成的漂亮光带,于是猜想空气中有无数悬浮的小颗粒,光就是更小更细微的小球,撞击在这些小颗粒上,改变了方向,显现出蓝色来。很快这个说法又被推翻,因为海拔更高的地方空气更加洁净,天空也依然呈现蓝色。接着连光本身是什么也产生了不同的理解,有些人认为光就是一颗颗小球一样的光子,而有些人认为光是一种如同浪涛一样的波。

究竟是光子打在空气中的小颗粒上转向,还是波和空气粒子发生相互作用激发出某种电磁辐射,不同的人有不同的看法。通过实验和分析,人们逐步弄清楚什么是光,什么是散射,以及如何散射。这时候,相比于风地水火的时代,人类已经大大地前进了一步。

我们此刻不是站在终点回顾过程,而是站在中途回望过去。每一个时代里人类都在试图找寻答案,在找寻答案的过程里产生知识。正因为人类并不知道终极答案,也不存在全知全能的人,所以一路这么探索到了现在。

天空为什么是蓝色的?从虚空的颜色到瑞利散射,中间走过了上千年的路途,累积了无数的知识,创造了一个又一个的概念。虽然看起来依旧是以概念解释概念,但是人类对世界的认知也因此变得更加深入。每一个概念的提出,意味着理解又深入了一层。而每深入一层,则会对我们的生活造成巨大的改变,使得人类从一个弱小的族群最终成为了移山填海、穿梭太空的星际霸主。

所以,尽管每一个答案都是临时的,但是每一个答案也都意味着我们向前进了一步,是我们追求真知路途中的新记录。

那么,你是打算在临时停靠站就那么待着,还是继续奔向下一站?
第2个回答  2013-05-21
在晴朗的天气里空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质,当太阳光通过空气时太阳光中波长较长的红光、橙光、黄光都能穿透大气层,直接射到地面,而波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡,从而使光线散射向四方,使天空呈现出蔚蓝色。
实际上发生散射的蓝光只是一小部分,大部分没有遇到微粒的蓝光、紫光还是直接射到了地球上,所以射到地球上的白光中仍然是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
当大雨过后,你是否注意过天会更蓝,越是晴朗的天气,天越蓝,这是因为这样的天气里,空气中的尘粒、小滴、冰晶的数量会很多。

地球上空,包着一层厚厚的大气层。空气是没有颜色的,那蓝色是从哪儿来的呢?难道是有人染上去的?对!是 "染"上去的,是太阳光"染"上去的。

大气层中,红光跑得最快,一下子穿过去了;跟着,橙、黄、绿光也闯了过去;蓝、靛光的大部分却被大气层扣留住了,它们被大气层里的浮尘、水滴推来搡去,反射来反射去,结果把大气层 "染"成蓝色了。

在地面上看天空,天空是蓝色的;要是坐在飞机上看天空,天空就更蓝了;如果坐在宇宙飞船上看天空,天空就是紫色的了。因为最弱的是紫光,它们大多数连大气层的头道门都进不来呢。

这是因为太阳光线射人大气层后,遇到大气分子和悬浮在大气中的微粒发生散射的结果。波长较短的紫、蓝、青色光波最容易被散射,而波长较长的红、橙、黄色光的透射能力较强,它们能穿过大气分子和微粒,保持原来的方向前进,很少被空气分子散射。对下层空气分子来讲,主要是蓝色光被散射出来,因而天空呈蔚蓝色。
天空的蓝色只是在低空才能看见,随着高度的增加,由于空气越来越稀薄,大气分子的数量急剧减少,分子散射出的光辉逐渐减弱,天空的亮度越来越暗,到20千米以上的高度,散射作用几乎看不出来,天空就成黑色的了。本回答被网友采纳
第3个回答  2018-11-26
天空为什么是蓝的?原因并不像常见回答中所说的,是因为“空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质,当太阳光通过空气时,波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡,从而使光线散射向四方,使天空呈现出蔚蓝色。”
与可见光的波长(约400纳米~700纳米)相比,空气中的尘埃、水滴等微粒远远大于阳光中的可见光波长,因此当阳光遇到这些颗粒物的时候,它们会向不同的方向反射。但是,这样的反射对于不同波长(或者说不同颜色)的光来说,效果都是相同的。换句话说,尘埃等颗粒物反射出来的,仍然是包含所有颜色的白光。如PM2.5即空气中悬浮着的尺度≤2.5微米的颗粒物造成的污染,所以当空气污染指数很高的时候,天空会是白茫茫的一片。
那天空为什么是蓝色的呢?实际上,空气中确实存在大量尺度比可见光波长更小的微粒就是空气中的多种气体分子,比如氧气和氮气分子的“直径”都是0.3纳米左右。遇到这些气体分子的时候,有些光子就会被吸收。一段时间之后,分子又会释放出另一个光子。放出的光子跟吸收的光子颜色相同,但是方向变了。虽然所有颜色的光子都会被吸收,但频率较高(即颜色较蓝)的光子比频率较低(颜色较红)的光子更容易被吸收。这个过程被称为瑞利散射,是以19世纪70年代最先描述这一过程的英国物理学家约翰·瑞利爵士的名字命名的。
那么,蓝色光更容易与空气分子发生瑞利散射,又怎么会产生蓝天呢?先做个简单的假设,如果不存在任何空气,天会是什么颜色?虽然我们大多数人都没有上过太空,但从阿波罗登月的纪录片中可以看到,月亮上哪怕太阳当空照,天空仍然是黑色的。
由于空气中存在瑞利散射,情况就完全不同了,阳光在大气的传播途中,
偏蓝色的光更容易发生瑞利散射而被偏折到了与阳光原来传播的方向不同的方向上。于是,我们就算不直对着太阳看,而是朝天空中的其他方向上看,也总有被空气分子散射的光子(更多的是蓝光)射入我们的眼睛,于是就看到了蓝天。本回答被网友采纳
第4个回答  2017-09-07
被采用的是经典错误答案
天空为什么是蓝的?原因并不像常见的答案里说的那样,是由于“大气中的尘埃以及其他微粒散射蓝光的能力大于散射其他波长较长的光子的能力”。

与可见光的波长(约400纳米~700纳米)相比,空气中的尘埃和小水珠之类的微粒,可以称得上是庞然大物。就以最近比较让人气短的PM2.5来说,指的就是空气中悬浮着的尺度小于等于2.5微米的颗粒物造成的污染。2.5微米就等于2500纳米,远远大于阳光中可见光的波长,因此当阳光遇到这些颗粒物的时候,它们会向不同的方向反射。但是,这样的反射对于不同波长(或者说不同颜色)的光来说,效果都是相同的。换句话说,尘埃之类的颗粒物反射出来的,仍然是包含所有颜色的白光。不信吗?等PM2.5之类的空气污染指数再次爆表时,抬头看看天空是什么颜色就知道了——应该说,你看不到天空,只能看到白茫茫的一片才对……
那么,天为什么是蓝的呢?其实,空气中确实存在大量尺度比可见光波长更小的微粒,就是空气中的多种气体分子,比如氧气和氮气分子的“直径”都是0.3纳米左右。遇到这些气体分子的时候,有些光子就会被吸收。一段时间之后,分子又会释放出另一个光子。放出的光子跟吸收的光子颜色相同,但是方向变了。虽然所有颜色的光子都会被吸收,但频率较高(即颜色较蓝)的光子比频率较低(颜色较红)的光子更容易被吸收。这个过程被称为瑞利散射,是以19世纪70年代最先描述这一过程的英国物理学家约翰·瑞利爵士的名字命名的。

由于空气中存在瑞利散射,情况就完全不同了,阳光在大气中传播的途中,偏蓝色的光更容易发生瑞利散射而被偏折到了与阳光原来传播的方向不同的方向上。于是,我们就算不直对着太阳看,而是朝天空中的其他方向上看,也总有被空气分子散射的光子(更多的是蓝光)射入我们的眼睛,于是就看到了蓝天。
第5个回答  2013-05-22
 当太阳光通过空气时,波长较长的红光透射力最大,其次是橙、黄光;它能透过大气中的微粒射向地面,而波长较短的紫、蓝、青等光,很容易被悬浮在空气中的微粒向四面八方散射开来,所以天空是蓝色的
相似回答