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天為什么是藍(lán)色的

藍(lán)色知識(shí)百科為什么是

我們抬頭就能看到天空，但是你有沒(méi)有想過(guò)為什么天空是藍(lán)色的 。下面我們就來(lái)看看吧!
原因
在晴朗的天氣里空氣中會(huì)有許多微小的塵埃、水滴、冰晶等物質(zhì)，當(dāng)太陽(yáng)光通過(guò)空氣時(shí)太陽(yáng)光中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光、橙光、黃光都能穿透大氣層，直接射到地面，而波長(zhǎng)較短的藍(lán)、紫、靛等色光，很容易被懸浮在空氣中的微粒阻擋，從而使光線散射向四方，使天空呈現(xiàn)出蔚藍(lán)色 。
實(shí)際上發(fā)生散射的藍(lán)光只是一小部分，大部分沒(méi)有遇到微粒的藍(lán)光、紫光還是直接射到了地球上，所以射到地球上的白光中仍然是紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫 。
當(dāng)大雨過(guò)后，你是否注意過(guò)天會(huì)更藍(lán)，越是晴朗的天氣，天越藍(lán)，這是因?yàn)檫@樣的天氣里，空氣中的塵粒、小滴、冰晶的數(shù)量會(huì)很多 。
拓展
這個(gè)“天藍(lán)”解釋，基本上是十九世紀(jì)中葉的水平 。它是英國(guó)物理學(xué)家丁鐸爾(John Tyndall, 1820-1893)首創(chuàng)的 。常稱作丁鐸爾散射模型 。確實(shí)，“波長(zhǎng)較短的藍(lán)色光，容易被懸浮在空氣中的微粒阻擋，……散射向四方” 。但它并不是“天藍(lán)”的真正原因 。如果天藍(lán)主要是由水滴冰晶等微粒的散射引起的，那末，天空的顏色和深淺，就應(yīng)隨著空氣濕度的變化而變化 。因?yàn)楫?dāng)濕度變化時(shí)，空氣中水滴冰晶的數(shù)目會(huì)明顯變化 。潮濕地區(qū)和沙漠地區(qū)的濕度差別很大，但天空是一樣的藍(lán) 。丁鐸爾散射模型解釋不了 。到十九世紀(jì)末葉，丁的天藍(lán)解釋已被質(zhì)疑 。
【天為什么是藍(lán)色的】1880 年代，瑞利(John Rayleigh, 1842-1919)注意到，根本不必求助塵埃、水滴、冰晶等空氣中的微粒，空氣本身的氧和氮等分子對(duì)陽(yáng)光就有散射，而且也是藍(lán)色光容易被散射 。所以，空氣分子的散射就可以作為“天藍(lán)”的主因 。
然而，各個(gè)分子有散射，不等于空氣整體會(huì)有藍(lán)色 。如果純凈的空氣是極均勻的，分子再多也沒(méi)有“天藍(lán)” 。就像一塊極平的鏡子，只有折射或反射，而極少　散射 。在均勻一致的環(huán)境中，不同分子的散射相互抵消了 。就如在一個(gè)集體紀(jì)律超強(qiáng)的環(huán)境(如監(jiān)獄)中，每個(gè)人的獨(dú)立和散漫行為被徹底壓縮 。而“天藍(lán)”靠的就是分子各自的獨(dú)立和相互不干涉，或少干涉 。
為此，瑞利假定，空氣不是分子的“監(jiān)獄” 。相反，氧和氮等分子，無(wú)規(guī)行走，隨機(jī)分布 。瑞利由這個(gè)模型算出的定量結(jié)果，很好地符合天藍(lán)的性質(zhì) 。1899 年，瑞利寫(xiě)了一篇總結(jié)式的文章“論天空藍(lán)色之起源”[1]，開(kāi)宗明義就說(shuō)：
“即使沒(méi)有外來(lái)的微粒，我們依舊會(huì)有藍(lán)色的天” 。
“外來(lái)的微粒”即指丁鐸爾散射所需要的 。從此，丁鐸爾的天藍(lán)理論被放棄 。瑞利散射成為“天藍(lán)”理論的主流 。
瑞利的天藍(lán)理論雖然很成功，瑞利的分子無(wú)規(guī)分布假定，也有根據(jù) 。然而，瑞利實(shí)質(zhì)上還要假定空氣是所謂理想氣體，這是一個(gè)不大的，但也不可忽略的弱點(diǎn) 。因?yàn)榭諝獠皇抢硐霘怏w 。
1910 年，愛(ài)因斯坦最終解決了這個(gè)問(wèn)題 。愛(ài)因斯坦用當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)展的熵(混亂的度量)的統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)理論證明：那怕最純凈的空氣，也是有漲落起伏的 。空氣本身的密度漲落也能散射，也是藍(lán)色光容易被散射 。密度漲落的散射，不多也不少，正好能產(chǎn)生我們看到的藍(lán)天 。如果空氣是理想氣體，愛(ài)因斯坦的結(jié)果就同瑞利的一樣 。所以，簡(jiǎn)單地說(shuō)，天空藍(lán)色之起因是：
“空氣中有不可消除的‘雜質(zhì)’，即空氣自身的漲落 。密度漲落等對(duì)陽(yáng)光的散射，形成了藍(lán)天 。”
“天藍(lán)”起源物理不是愛(ài)因斯坦首創(chuàng)，但最完整的理論是愛(ài)因斯坦奠定的 。所以說(shuō)，“天藍(lán)”物理學(xué)，完成于 1910 年 。

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