工地|太阳有七色光彩,为何我们看到的太阳是红色的,而天空是蓝色的?


工地|太阳有七色光彩,为何我们看到的太阳是红色的,而天空是蓝色的?
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工地|太阳有七色光彩,为何我们看到的太阳是红色的,而天空是蓝色的?
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天空为什么是蓝色的?因为大海是蓝色的 , 这个回答很浪漫 , 但却毫无道理 , 事实上天空的蓝色和海洋的蓝色并没有直接的关系 , 这两种蓝色都是源于另一个事物 , 那就是太阳 。
可是太阳明明有七色光彩 , 为什么天空却独独呈现出蓝色呢?其实说太阳有七色光彩也并不准确 , 太阳光所包含的色彩要远比我们所看到的七种颜色更加广泛 , 只不过其它颜色的光超过了我们的可见范围 。 太阳在物理学上被视为一个“绝对黑体” , 什么是黑体呢?简单一点来讲 , 就是一种辐射能力很强 , 而反射能力很弱的物体 , 而太阳就是这样一个物体 , 它每时每刻都在不断向外辐射强大的电磁波 , 但本身的反射能力却很弱 。 太阳所辐射出的电磁波波长覆盖范围很广 , 而其中波长较长的电磁波和波长较短的电磁波 , 所蕴含的能量都相对较低 , 而辐射能量相对较高的部分则呈现出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色 , 也就是我们通常所说的可见光 。
为什么辐射能量较高的光恰好是人眼可见的光呢?这并不是什么巧合 , 而是生物在长期演化过程中对太阳光适应的结果 。
既然人眼可见的太阳光有七种颜色 , 为什么天空只选择了蓝色呢?原因就在于散射 。 我们知道 , 太阳之所以能够照亮地球 , 是因为地球拥有大气 , 如果没有大气 , 阳光再强 , 也不过是远处的一个亮点 , 在月球上观日就是这种感觉 。 那么大气为什么能够使阳光发生散射呢?这是因为在大气之中存在着各种各样细小的微粒 , 这些微粒实在是太小了 , 小到还不足入射光波长的十分之一 , 于是一种光学现象出现了 , 这种现象就被称之为“瑞利散射” 。
【工地|太阳有七色光彩,为何我们看到的太阳是红色的,而天空是蓝色的?】
根据瑞利散射 , 光的散射强度与入射光波长的四次方成反比 , 也就是说波长越长 , 散射强度就越弱 。
可见光根据波长从长到短排列 , 依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 , 而在这七种颜色之中 , 散射能力又强、辐射能量又大的光就是蓝光 , 所以很自然地 , 在瑞利散射作用下 , 天空就呈现出了一片蔚蓝 。 那么是不是因为天空是蓝的 , 所以大海才是蓝色的呢?并不是 。
大海是由水组成的 , 而水是无色透明的 , 所以大海的颜色就取决于水对于光线的吸收和反射 。 水对于波长较长的光的吸收能力是非常强的 , 所以红、橙、黄、绿四种颜色的光基本都被水分子所吸收掉了 , 而蓝色部分的光则被反射了回来 , 所以我们看到的大海就呈现出了蓝色 , 而且越深的地方 , 颜色也就越深 , 甚至可能会趋近于紫色 。
那么为什么在靠近海岸线的地方 , 大海的颜色会趋近于绿色 , 甚至变为黄色呢?
大海的颜色除了受光学性质的影响之外 , 还受到海洋之中悬浮物的影响 , 由于海洋中存在着大量的悬浮植物 , 这些植物对于红蓝光的吸收能力相当强 , 但是却会反射绿光 , 所以靠近海岸线的地方就会呈现出绿色 , 甚至是黄色 。
说了天空为什么是蓝色的、大海为什么是蓝色的 , 就不能不提另外一个问题 , 那就是太阳为什么是红色的?这三个问题可以说是孩子对于父母的经典三连问 。 其实说太阳是红色的 , 也并不是很准确 , 因为只有早上和晚上的太阳呈现出明显的红色 , 而正午时分的太阳其实是亮白色的 , 所以要解答这个问题 , 可以先看一看正午时分的太阳和早晚的太阳到底有何不同 。
正午时分的太阳与早晚的太阳最大的区别就在于角度不同 。
正午时分的太阳是高悬在头顶的 , 阳光直射所穿透的大气是相对较薄的 , 所以七种颜色的光都会到达地面进入我们的眼帘 , 七种颜色混在一起 , 就呈现出了亮白色 , 因此我们就认为正午的太阳是亮白色的 。
而早上和晚上的太阳 , 它不再位于我们的头顶 , 而是位于我们的斜前方 , 角度非常大 , 从如此大的角度入射 , 太阳光将会穿透很厚的大气层 , 所以大量的太阳光会在大气的散射作用下被消耗掉 , 而我们前面说过了 , 波长越短的光 , 它的散射能力就越强 , 所以短波长的绿光、蓝光、靛光、紫光就被散射掉了 , 而波长最长的红光由于散射能力很弱 , 所以就穿透大气映入了我们的眼帘 , 于是我们所见的太阳就成为了红色 。