为什么天空是蓝色的?

最新答案:2007年10月22日

问:
为什么天空是蓝色的?
-Jose M. Aponte(9岁)
伊利诺伊州芝加哥
A:
光就是所谓的电磁波。随着波浪的传递,它会拉动任何来回电荷的粒子,水波会随着它的经过而向上和向下推动物品的方式。这些波在空气中的分子中的电子中来回拉动,因为电子具有电荷。当电子来回移动时,他们会发出新的海浪,并在各个方向上散开。这些波浪是我们从天空的各个部分看到的光。

来自太阳的光是白色,这意味着它由各种不同颜色组成。每种颜色都对应于某种速度,在该速度上,电场来回摆动。蓝色是我们可以看到的最快的后五摇摆,红色最慢。我们说蓝色是最高的频率,红色是最低频率。

那么,为什么高频蓝光比低频光散布在空中散布更多?原因与移动电子对波的反应并辐射新的波浪有关。由于电子不重,并紧紧地粘在其分子中,因此它们摆动的距离仅取决于波浪的强度,而不是击中其频率,至少在可见光的情况下。对于给定的摆动距离,您会得到更多的辐射,使摆动发生得越快。因此,高频蓝光会散布更多,这主要是您在晴朗的日子里看到的。


如果您担心细节(像物理学家一样),实际上会更加复杂。如果您有兴趣,请看一下




Mike W.(带有EJ的链接)

(发表于2007年10月22日)

后续#1:蓝天和红色太阳

问:
我读了“为什么天蓝色?”的答案,但是为什么日落和日出是红色的?Lewin教授建议,光线必须在晚上和早晨经过更多的空气。如果气氛大致是球形的,为什么还有更多的空气可以通过?另外,如果蓝光散布最多,它使天蓝色散布,那么它也不应该在日出和日落时散布最多吗?
-Joe M(50岁)
韦恩斯伯勒,弗吉尼亚州
A:

嗨,乔,

这是我在油漆中制作的粗略图片,它显示了当太阳在地平线附近(又名,靠近日落)时,来自太阳的光线如何通过更多的空气。

地球大气的组成相当恒定,因此蓝光整天和整夜最多散布。那么,为什么通过更多的空气行驶会导致红色的天空,而不是蓝天呢?Wikipedia()提供了一些细节,还有我一直以来最喜欢的图像之一:

文件:为什么天蓝色.jpg

在这里,在单个宝石中,我们看到蓝天和橙色的日落。这是什么神奇的宝石?哦,右:蓝色玻璃。这里发生的事情很简单:玻璃在各个方向都散布着蓝光。因此,无论您从头看什么角度,它看起来都是蓝色的。更长的波长,例如红色和橙色,根本不会散布太多。因此,它们可以通过图片中看到的那样穿过(阴影告诉您光源在哪里,因此您可以验证Orangle Light均直接通过)。

同样,在大气中,一天的大部分大部分天空看起来都相当蓝。它看起来在日落时看起来是红色的,因为蓝光散布得如此强烈,以至于大多数人甚至都没有通过大气,而是像热或热量一样在天空中被吸收(反射回到外太空)。在这种情况下,红灯是全部这是通过的,因此天空既变暗又变红。

希望现在有意义!

与之相关的是,有些人想知道为什么天空看起来不紫色(因为较短的波长散布得更多,而紫色的波长比蓝色短)。我认为答案很简单:看到蓝色的人的眼睛比紫色要好得多。但是我从未真正对此进行过测试:用频谱分析器看蓝天很有趣!

大卫·施密德(David Schmid)


(于2013年7月3日发布)

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