为什么天空会变颜色?
十几年前,生物学家在一项研究中,发现了欧洲有一种会变颜色的花。花在早晨呈乳白色,中午转为粉红色,傍晚变为深红色,第二天清晨则变为紫罗兰色。这样变来变去,直至花朵凋谢为止。
无独有偶,生物学家又发现了一种会变颜色的奇妙的花,它的花朵原来是红色的,但是随着传播花粉动物的变化,花朵会从红色变成白色。这种花叫红菖蒲。经过观察发现,在盛夏时,当传播花粉的蜂鸟一离开红菖蒲花,花朵就会从原来的红色变化成为白色,并有许多飞蛾在红菖蒲花丛中飞来飞去,为红菖蒲传播花粉。
红菖蒲的花朵为什么会变色呢?原来,红菖蒲花生长在美国西南部的山地,通常在七月中旬开花。当高地土的红菖蒲花大部分开,放着鲜红色的花朵时,其时正好是蜂鸟从高地向低地迁移的时候。而飞蛾喜欢白色的花朵,所以红菖蒲花要改变颜色,以招来新的花粉传播者。据统计,那时的红菖蒲花大约有40%变成了白花。它为了取得飞蛾的喜欢,采取主动的行动来适应环境。
大气层对不同的光波具有不同的反映作用.而不同的波长会有不同的颜色.由于大气密度的变化引起不同光波的强弱变化,如果这种强弱变化明显就会让天空颜色变化
另外由于人类的活动也会使天空的颜色变化,像大气污染什么的.
天空所呈现的颜色与大气对太阳光的散射有关。当太阳光通过大气遇到空气分子和微尘时,太阳光的一部分能量便以它们为中心,向四面八方散射开来,这种现象称为大气的散射。
散射后的太阳光,一部分返回太空,一部分到达地面,一部分保留在大气中。
假若空气分子直径小于太阳可见光波长,反之,则波长愈短,散射作用愈大。在晴朗的天气里,当太阳位于天空时,波长较短的蓝光被散射50%以上,而波长较长的红光几乎全部通过,所以天空呈蓝色。雨后天晴,天空呈青蓝色也是这个道理。
悬浮在空气中的尘埃、烟粒、水滴等,其直径大于波长,它们对不同波长的散射效果大致相当。所以当大气中含有尘粒时,天空呈白色。被严重污染的工业区,由于大气中尘埃含量增多,太阳光被大量散射,太阳看上去是一个无光泽的红色球体,严重时形成“昏暗的中午”。
假如没有大气的散射作用,天空就不再是蔚蓝色,早晨也看不见红日冉冉升起,烈日当顶时太阳明亮而刺眼,背阴处则暗淡无光,屋内一片漆黑,太阳一落山就变得伸手不见五指。
原理
大气散射是重要而且普遍发生的现象,大部分进入我们眼睛的光都是散射光。如果没有大气散射,则除太阳直接照射的地方外,都将是一片黑暗。大气散射作用削弱了太阳的直接辐射,同时又使地面除接收到经过大气削弱的太阳直接辐射外,还接收到来自大气的散射辐射,大大增加了大气辐射问题的复杂性。大气散射是大气光学和大气辐射学中的重要内容。也是微波雷达、激光雷达等遥感探测手段的重要理论基础(见微波大气遥感、激光大气遥感)。
光和粒子的相互作用,按粒子同入射波波长(λ)的相对大小不同,可以采用不同的处理方法:当粒子尺度比波长小得多时,可采用比较简单的瑞利散射公式;当粒子尺度与波长可相比拟时,要采用较复杂的米散射公式;当粒子尺度比波长大得多时,则用几何光学处理。
一般考虑具有半径r的均匀球状粒子的理想散射时,常采用无量纲尺度参数φ= 2πr/λ作为判别标准:当φ<0.1时,可用瑞利散射;当φ≥0.1时,需用米散射;当φ>50时,可用几何光学。同一粒子对不同波长而言,往往采用不同的散射处理方法,如直径1微米的云滴对可见光的散射是米散射;但对微波,却可作瑞利散射处理。
天空呈现的色彩主要是太阳光与大气层相互作用的结果。太阳光是白色光,也可称为多色光(包含了彩虹中的所有色彩),而大气层中含有一定数量的水分(一般是少量的)和灰粉颗粒。 太阳光穿过某个物体时,它的传播方向就发生一定角度的折射,角度的大小取决于它要穿过什么样的物体。 透明物体一般都有一个被称为折射率的参数,这个参数的大小取决于穿过该物体的光线的颜色。因此,当一束白光穿过一个物体时,这束光线中的每一种颜色以不同的角度折射,这就是白光在穿过棱镜后分散成各种颜色的原因。 白光中的每种颜色都有自己的波长。蓝色的波长最短,折射率最大,即它相对白光弯折的角度最大,黄色和红色的波长最长,弯折角度最小,几乎没有什么弯折。 蓝光折射以后与空气中的微小颗粒相遇再次发生折射,改变传播方向,在大气层中曲折向前,直至照到我们身上。因为这个缘故,当光线照到我们眼睛时,好像蓝色光线来自天空的四面八方。而黄色光线和红色光线几乎没有折射,因此太阳在我们的眼中好像是黄色和红色的。 当太阳不是高挂在天空上而是低悬在天边时,阳光就要穿过很厚的大气层,这时光线和大气层中的微小颗粒多次发生相互作用,蓝色光线和紫色光线向四面八方传播,而黄色光线和红色光线则仍然沿着以太阳为起点的直线方向传播,这样就在地球上形成了斜阳夕照的美丽景色。 阳光与微小粒子相互作用 当电磁波(如阳光)入射到孤立的原子中或小分子中时,就与电子云相互作用,把能量传给原子。这就使原子中的电子处在振动之中,处于振动中的电子不会保持很长时间,而是将它们最初吸收的能量重新释放出来,回到原有状态。 这就意味着,如果入射光是白光(由各种波长的颜色组成),那么重新释放出来的白光中波长最短的颜色(蓝色和紫色)数量多于波长最长的颜色(红色和黄色)。因此我们的结论就是,当阳光遇到这种微小粒子时,它们重新释放出来的大多是蓝光和紫光,所以我们能看到的就是蓝色。 阳光与大颗粒相互作用 阳光遇到大气层中的大颗粒时,这些大颗粒起的作用就像是一面镜子。天上的云就是由这些大颗粒组成的,这些大颗粒就是没有颜色的小水珠。当白色的阳光照到这些水珠上,它们就像镜子一样将光线反射或折射出来,而被反射或折射出来的光线颜色不变。这就是我们看到的蓝蓝的天上飘着白云的原因。
首先你得明白一个道理:我们周围的事物之所以显现出颜色来,仅仅是因为阳光照射着它们。虽然阳光看上去是白色的,但是所有的颜色:赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫,在阳光里都存在。
天空里有这么多颜色,为什么我平时看到的只有蓝色呢?你可能会问。
如果你把光线设想为波浪,你就会猜破这个谜了。光其实是像一个波浪那样在运动的。我们来设想一下一滴雨落在一个水洼里的情景。当这滴雨落到水面上时,就会产生小波浪,波浪一起一伏地变成更大的圈,向着四面八方扩展开去。如果这些波浪碰上一块小石子或一个别的什么障碍物,它们就会反弹回来,改变了波浪的方向。
而阳光从天空照射下来,一样会连续不断地碰到某些障碍。因为光所必须穿透的空气并不是空的,它由很多很多微小的微粒组成。其中百分之九十九不是氮气便是氧气,其余则是别的气体微粒和微小的漂浮微粒,来源于汽车的废气、工厂的烟雾、森林火灾或者火山爆发出来的岩灰。虽然氧气和氮气微粒只是一滴雨水的一百万分之一,但是它们也照样能阻挡阳光的去路。光线从这些众多的小“绊脚石”上弹回,自然也就改变了自己的方向。
可是那么多颜色的光改变了方向,为什么只有蓝色被看到呢?你可能还是不明白。
我们还得回到刚才说的那个水洼里。
水洼里,小的波浪遇到小石子的话,水面便被搞得混乱不堪;但如果是一个“巨浪”,像你用手在水洼边掀起的那种“巨浪”,它就有可能干脆从石头上溢过去,并畅通无阻地到达水洼的对面边缘。那么,就像有大波浪和小波浪一样,各种各样颜色的光波也有不同的“波浪”,也就是波长:不过它们可不像水波的波浪,用肉眼是看不出它们的大小的,因为它们小得难以想像,只是一根头发的一百分之一!得用很灵敏的测量仪表才可以精确地测定出来。
根据科学家的测定,蓝色光和紫色光的波长比较短,相当于“小波浪”;橙色光和红色光的波长比较长,相当于“大波浪”。当遇到空气中的障碍物的时候,蓝色光和紫色光因为翻不过去那些障碍,便被“散射”得到处都是,布满整个天空—天空,就是这样被“散射”成了蓝色。
发现这种“散射”现象的科学家叫瑞利,他是在130年前发现的,他也是诺贝尔奖获得者。
用“散射”现象,你就可以解释下面这些天象了:
比如在你头顶的天空是蓝色的,可是在地平线—天地相接的地方,天空看上去却几乎是白色的。为什么?就是因为阳光从地平线到你这个地方比起它直接从空中落下来,需要在空气中走的路程要远得多—而在一路上它所擦过的微粒子也自然就要多得多。这些大量的微粒子就这样多次散射出光,所以它显得白中透着淡蓝。建议你做一个小实验来验证一下:拿一杯水,把它放在一个黑暗的背景里,放进一滴牛奶,再拿一只手电筒照射杯子的一端,并靠近它,手电筒的光在水中即会显现出淡蓝色。如果你往水里放进的牛奶越多,水就越白,因为光一再地受到这些众多的牛奶微粒的散射,结果就是白色的。道理跟在地平线上空是白色的一样。
太阳落山时的傍晚,天空不显现蓝色而显现红色,正在下落的太阳也变成暗红色,也是一样的道理。由于傍晚的光在照射到你这个地方的路上所遇到的众多的微粒,使得阳光中的紫色的和蓝色的部分往四面八方散射开去,仅留下一点点使你的肉眼看得见的橙红色光线—因为它们的波长长、“波浪大”,翻过了路上的障碍。
不过,细心的你会发现,天穹在落日后也还会在一段时间内呈现深蓝色。这也曾经是科学家们关心的一件怪事,不过几个物理学家已经在50年前揭开了这个谜:导致黄昏时天空的蓝色,是一种特别的物质。这种特别的物质在离地球表面20至30公里的高空处聚集成厚厚的一个层面,叫臭氧层。这种气体对正在下落的太阳光起到像颜色过滤器那样的作用:它截获太阳光中的黄色和橙色的部分,却几乎无阻拦地让蓝色的部分通过。当最后的少许光消失时,所有的颜色才消失在黑暗的夜色中。
臭氧不仅导致黄昏的蓝色天空,还吞下一种你无法看见的特殊的光线:紫外线的光,或称紫外线。你一定曾经听说过,紫外线对所有的生物(当然也包括对你)有多么危险。如果它在你的裸露的皮肤上照射得太长久,你就会得晒斑。臭氧层到处都有足够的厚度能截获尽可能多的紫外线:这对于我们这个星球上的全体生命来说,是极其重要的。
可惜,在今天,这个生命攸关的保护层在许多地方都已经变薄了,在南极上空甚至已经形成了一个大的空洞。而破坏臭氧的凶手就是“氟里昂”—一种人们用来喷洒护发摩丝或用在冰箱和空调上制冷的物质。这是一种对臭氧层特别有害的物质,所以许多国家已经不再使用这种“臭氧杀手”了。
今天我们学到了为什么我们眼中的天空是蓝色的。其实从地球以外望过来也是一样:覆盖我们地球三分之二面积的海水也散发着蓝光,陆地上虽然有土地的褐色或森林的绿色,然而上空却总是蓝色的—从宇宙中看来,整个地球都被裹着一块轻柔的蓝色面纱。从大气层外看见过地球的天文学家报道过这一情况。
这和天空中所吸收的光的元素有关啊!
幻觉…… 坚信~ 天空是蓝的……
天空为什么会是不同颜色的?
晴天时为蓝色,太阳光是由各种光混合而成的,其中的蓝色光最容易被空气中的微粒散射,所以我们看到的是蓝色光,使天空呈现蓝色。阴天时为灰色,事实上我们看到的是天空的云层,云层是由许多小水滴形成的,太阳光照射到云层上,大部分被吸收,光线透不过来,使人觉得很暗,呈现灰色。
天空变颜色是怎么回事
一般是因为散射的缘故,太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的。这七种颜色的光波长是不一样的。散射的能力与光波长的4次方成反比。蓝色光由于波长短,在空中被散射得多,到达地球表面上的多。天空中散射的蓝光比其它的光多,人们看到的天空便是蓝色。天空变颜色与空气密度有关。还有...
天空为什么会变颜色? 天空在什么情况下会变颜色?
大气层对不同的光波具有不同的反映作用.而不同的波长会有不同的颜色.由于大气密度的变化引起不同光波的强弱变化,如果这种强弱变化明显就会让天空颜色变化 另外由于人类的活动也会使天空的颜色变化,像大气污染什么的.
为什么阴天的时候天空的颜色会有白变灰
,因而天空呈蔚蓝色。2、光的散射分为空气分子引起的散射和微小尘埃引起的散射。3、阴天或污染严重的时,有云层或粉尘多,太阳光线穿过大气层时主要发生的是微小尘埃引起的散射,这种情况下,各种波长的光都会被散射(七种可见光的波长都小于尘埃的直径,都跨不过去),因而天空呈灰白色。
落日落下时变化了哪些颜色?
傍晚时分,空中的云,被即将西下的夕阳,染成各种色彩:深红、浅红、桔黄、淡黄……白天那蔚蓝的天空,这时被夕阳装点的富丽堂皇,随着太阳的渐渐西下,天空的颜色越变越深:淡紫、深紫、深蓝……
为什么晚上的天空会不停变换颜色?
因此,通过气层后的阳光已经显示出不同的颜色,这些光再经过大气中散射粒子的散射,才能到达人的眼睛。这就进一步增加了天空色彩的复杂性。大气中成份与状态都在不断地变化,形成了变化万千的美丽彩霞。大气中的奇景不是偶然出现的,它们是大气运动状态的反映。天空中奇景的变化又往往是大气变化的征兆。
天空为什么到了傍晚会变成紫色呢?
天空会变成紫色,是因为出现了晚霞。晚霞是,指傍晚日落前后的天边出现的五彩缤纷的彩霞。晚霞的形成都是由于空气对光线的散射作用。当太阳光射入大气层后,遇到大气分子和悬浮在大气中的微粒,就会发生散射。这些大气分子和微粒本身是不会发光的,但由于它们散射了太阳光,使每一个大气分子都形成了一个散射...
河南郑州惊现「绿色天空」 ,现象发生的原因是什么?
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乌拉特前旗18295353549: 为什么天空会变色? - ?
何韵云芝:[答案] 现象是本质的显现.大气中的奇景不是偶然出现的,它们是大气运动状态的反映,因此,天空中奇景的变化又往往是大气变化的征兆.我国劳动人民利用这些现象判断天气变化的经验非常丰富.例如,谚语中就有:“早霞不出门,晚霞行千里”,就是利...
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乌拉特前旗18295353549: 天空为什么会变颜色? - ?
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乌拉特前旗18295353549: 为什么天空会早上是白色,晚上就变黑了呢?每当我看到天逐渐变黑,总是会想:为什么天能够变色呢? - ?
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乌拉特前旗18295353549: 科普资料:天空的颜色为什么会发生变化,这和空气中的灰尘含量及颗粒大小有关吗?一定要详细,还有,特别急!明天就要交作业了, - ?
何韵云芝:[答案] 有关,空气中的灰尘含量及颗粒大小会使光的散射发生变化,从而使天空呈现不同的颜色
乌拉特前旗18295353549: 天空为什么会变换颜色??
何韵云芝: 天空中色彩各异的颜色是在不同的气象条件下,阳光在大气层中的散射所引起的.我们所看到的天空的颜色,实际上是大气层散射的光线的颜色.如果天空是十分纯净的,没有大气和其它微粒的散射作用,那么,除了能看见太阳、月亮、星星以...
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