天空空和海洋(天空空和海洋的关系)
这并不是因为它们相互辉映,它们之所以蓝是因为两个完全不同的原因 。
如果你对你生活的世界感到好奇,你可能会想为什么天空是蓝色的 。人们经常回答错误的原因如下:
阳光是蓝色的 。
氧气是一种蓝色气体 。
天空反射出大海的颜色 。
虽然每一个答案都是错的,但最后一个答案引出了一个人们经常怀疑的相关问题:为什么海洋是蓝色的?
从Tai 空的角度来看,地球总是被描述成一个浅蓝色的点 。但是只有海洋呈现出这种深浅不一的蓝色 。大陆、云和冰原一点也不蓝 。是海洋,而不是大气,赋予了地球这样的肤色 。
几千年来,人们被迫简单地接受世界的这些属性作为事实 。但是随着现代科学的进步,我们明白了为什么它们是蓝色的 。
图说:太阳高挂时,面向天顶空的天空为较暗的蓝色,而面向地平线空的天空为较亮较亮的青色 。这是由大量大气和低角度可见的散射光造成的 。(karst en KETTERMAN/PIXabay)
与你之前读到的相反,天空空是蓝色的没有单一的原因 。天空不会变蓝,因为太阳发出蓝光 。我们的太阳发出不同波长的光,加起来是白色的 。氧气本身不是蓝色的,而是无色透明的 。然而,大气中有许多分子和更大的粒子,它们以不同的量散射不同波长的光 。海洋对天空的颜色没有影响空,我们眼睛的敏感度是绝对的:我们不能直接看到现实,而是通过感官感知,大脑解释 。
这三个因素——太阳光、地球大气的散射效应和人眼的反应——都让天空空变蓝 。
插图:棱镜散射连续光束动画图 。如果你的眼睛能看到紫外线和红外线,你可以看到紫外线比紫色/蓝色光线弯曲得更多,而红外线比红色光线弯曲得更少 。(LUCASVB / WIKIMEDIA COMMONS)
当我们把阳光通过棱镜时,我们可以看到它是如何被分成不同的部分的 。最高能量的光也是最短波长(和高频)的光,而较低能量的光比其高能量的光具有更长的波长(和低频) 。光的色散是因为波长是决定光与物质相互作用的关键属性 。
微波炉的大孔允许短波长可见光进出,但保留较长波长的微波光进入并反射 。太阳镜上的薄涂层反射紫外线、紫外线和蓝光,但允许更长波长的绿色、黄色、橙色和红色通过 。构成我们大气的微小不可见粒子——氮、氧、水、二氧化碳和氩原子等分子——散射所有波长的光,但优先散射更蓝和更短波长的光 。
说明:瑞利散射对蓝光的影响大于红光,可见光波长中紫光最分散 。只是因为我们眼睛的敏感度,天空空是蓝色而不是紫色 。波长最长、波长最短的可见光经历了瑞利散射,存在整整一个数量级的差异 。
这背后有一个物理原因:构成我们大气层的所有分子都比人眼能看到的各种波长的光小 。更接近分子大小的波长将被更有效地散射;定量地说,它遵循的规律叫做瑞利散射 。
可见光范围内的紫光散射频率比另一端的红色长波长光高9倍 。这就是为什么,在日出、日落和日食期间,红光仍然可以有效地穿过大气层,但较长波长的光实际上并不存在,它们优先被散射 。
说明:如图所示,部分乳白色物质与大气具有相似的瑞利散射特性 。这块石头右上方的白光散射蓝光,但允许橙色/红色的光先通过而不被阻挡 。
因为更蓝的光更容易散射,任何直射的阳光都会变得越来越红,穿过它的大气也会变得更红 。然而,天空的其余部分空将被间接的阳光照亮:光线照射到大气中,然后再次被你的眼睛看到 。大多数光的波长是蓝色的,这就是为什么白空是蓝色的 。
直到有足够的大气将蓝光散射到你的眼睛,它只会显得更红 。如果太阳在地平线以下,所有的光都必须穿过大量的大气层 。较蓝的光向各个方向散射,而较红的光不太容易散射,这意味着它需要更直接的路径才能到达你的眼睛 。如果你曾经在日落后或日出前坐过飞机,你可以看到这壮观的一幕 。
说明:在高海拔地区,日出前或日落后一天空,可以看到一系列的颜色,这是大气对太阳光的多次散射造成的 。来自地平线附近的直射光变得非常大,而散射光只有在远离太阳时才是蓝色的 。
这可以解释为什么日落、日出和日食是红色的,但这可能会让你想知道为什么天空空是蓝色而不是紫色 。事实上,来自大气的紫色光比蓝色光多,但也有其他颜色的混合 。因为你的眼睛里有三种类型的视锥细胞(用来检测颜色)和单色视锥细胞,当你想要分辨颜色时,这四种视锥细胞的信号需要你的大脑去解读 。
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