為何在地球表面看太陽,就變成黃色或者紅色了呢?
發(fā)布日期:發(fā)布時間:2022-05-01 13:19:16
你是否想過,當(dāng)我們躺在草地上,微風(fēng)吹過,蔚藍(lán)的天空映入眼簾,我們的身心為何如此放松? 因為我們都生活在一個藍(lán)色星球——地球。為什么不是其它顏色,例如紅色、紫色和黑色?為什么不是別的顏色,比如白色和黃色?原因就在于它們具有不同的物理性質(zhì)。 為什么不選擇粉色和綠色等其他顏色呢?
感冒藥能和清風(fēng)消痛一起喝嗎我們已經(jīng)習(xí)慣了這種自然現(xiàn)象,但它背后的物理規(guī)律并不簡單,因為科學(xué)家直到19世紀(jì)末20世紀(jì)初,也就是牛頓發(fā)明經(jīng)典力學(xué)體系兩個多世紀(jì)之后,才對天空為什么是藍(lán)色給出了正確的解釋。 在這個過程中,有很多重要定律都被人們總結(jié)出來了,比如:光電效應(yīng)、磁致伸縮和電磁波傳播等等。那么,這些定律究竟是怎樣形成的呢?它們又有何特點呢? 但從科普文章的角度來看,我們只需要從質(zhì)量上理解這些規(guī)律,其實并不復(fù)雜。
我們無法知道歷史上是誰首先解釋了為什么天空是藍(lán)色的(這個解釋不需要是正確的),但我們可以自己考慮這個問題。
首先,不管天空是什么顏色的,前提是天空中的光子進(jìn)入我們的雙眼,讓我們看到天空的狀態(tài),這些光子從哪里來?
大氣層不可能自行發(fā)光(應(yīng)該說,在沒有外來物的情況下, 大氣層會自行發(fā)光),所以必須有一個光源。這個光源就是陽光。陽光從哪里來呢?它是從地球上直接發(fā)射出來的嗎?當(dāng)然不是,因為地球大氣很稀薄。 但是我們都知道太陽是復(fù)合光可見光,因為牛頓發(fā)現(xiàn)太陽光可以被分解成多種顏色的光,所以天空是藍(lán)色的嗎?
但仔細(xì)想想,事實并非如此,太陽光透過三棱鏡分解成好幾種顏色,那是因為折射的緣故,如果是這樣,我們就不應(yīng)該看到單一的藍(lán)色,而應(yīng)該看到七彩斑斕的天空。 那么為什么會出現(xiàn)這種情況呢?其實,這是由于地球自轉(zhuǎn)造成的! 如果不是折射,那是因為藍(lán)色光在穿過大氣層時被“阻攔”了,阻止它到達(dá)地面,而是在大氣層中“游蕩”嗎?
一般來說,這是一種光學(xué)現(xiàn)象,它涉及光通過介質(zhì),所以我們可以從類似的丁達(dá)爾效應(yīng)開始。
對于這種效果,我相信很多讀者在高中學(xué)習(xí)中學(xué)化學(xué)的時候都接觸過,老師告訴我們,丁達(dá)爾效應(yīng)可以用來區(qū)分溶液和膠體,你只需要點一盞燈在需要區(qū)分的液體上,如果里面有一條明亮的路徑,那就意味著它是膠體溶液。
1869年,英國科學(xué)家約翰·丁道爾發(fā)現(xiàn)了丁達(dá)爾效應(yīng)背后的微觀解釋,那就是膠體溶液中存在直徑不超過100納米的小微粒,這些小顆粒小于可見光波長,因此在光線通過時會散射(如果微粒太大并且比光波長大得多就會反射)。
因此,丁達(dá)爾效應(yīng)用被清風(fēng)消痛膠囊功效用來解釋天空的顏色,人們認(rèn)為天空是藍(lán)色的,因為天空中存在著灰塵、小水滴、冰晶和許多其他小微粒微粒,太陽光穿過大氣層時不可避免地遇到這些小顆粒,把太陽光發(fā)出的較短波長的藍(lán)色光散射到整個天空。
這種解釋看似沒有問題,但實際上,在丁達(dá)爾效應(yīng)中,散射光強度與入射光波長之間的相關(guān)性并不強。雖然在過去理論上是可能的,但在現(xiàn)在看來,這并不是正確的答案。關(guān)鍵問題是“大氣中的灰塵和水滴等小微!。
我們知道,空氣中含有塵埃、水滴等小微粒是“理所當(dāng)然”的,但這些小微粒的濃度是一個變量,直接影響散射的程度,進(jìn)而導(dǎo)致天空的顏色不同。
但事實上,草原的天空似乎與沙漠的天空沒有什么不同,這顯然不符合對丁達(dá)爾效應(yīng)的解釋。 那么,到底什么原因?qū)е铝诉@種現(xiàn)象?在本文中我們將從理論角度對這個問題進(jìn)行分析。首先介紹一下為什么要研究丁達(dá)爾效應(yīng)?其次介紹一下為什么會出現(xiàn)這種情況? 總而言之,如果是丁達(dá)爾效應(yīng)解釋了“為什么天空是藍(lán)色的”,那么就應(yīng)該得出這樣的結(jié)論:由于不同地區(qū)的環(huán)境不同,天空的顏色也會有很大的差異。
但這并不存在,那么究竟為什么天空是藍(lán)色的呢?
既然我們已經(jīng)能夠排除(至少不是主要原因)大氣中的雜質(zhì)小微粒的影響,還有什么呢? 我想這應(yīng)該是由許多因素引起的。比如:在自然界中存在著一種叫“水蒸汽”的物質(zhì)。它為什么會對地球上的生命造成如清風(fēng)消痛有副作用此巨大的危害? 仔細(xì)想想,這似乎只是大氣本身,是不是因為大氣中存在著各種各樣的氣體分子呢?
幸運的是,我們的想法是與著名物理學(xué)家約翰·威廉·斯特拉特(又名瑞利男爵,因此得名Riley,后人直接稱之為瑞利,反映在物理學(xué)家開爾文身上,他的真名是威廉·湯姆遜)一起提出的。
經(jīng)過仔細(xì)的研究,瑞利發(fā)現(xiàn)散射現(xiàn)象不僅發(fā)生在雜質(zhì)微粒上,也發(fā)生在單個原子或分子上。 瑞利散射就是通過對單個粒子進(jìn)行多次散射來觀察其特性變化情況的一種物理實驗方法。這種技術(shù)可以用于探測物質(zhì)內(nèi)部的缺陷、結(jié)構(gòu)等信息,進(jìn)而為科學(xué)研究提供新的手段。 這就是所謂的瑞利散射。 一般而言,當(dāng)粒子的直徑比入射光的波長小得多(不超過波長的十分之一)時,散射光的強度與入射光的頻率呈四次方反比正相關(guān)(即與波長呈散射反比關(guān)系)。
所以在非常純凈的大氣環(huán)境中,即使空氣中沒有塵埃、冰晶等雜質(zhì)微粒,太陽光發(fā)出的藍(lán)色和紫色的光也會被大氣分子的散射所散射,這種散射會滲透到大氣層中,所以瑞利散射是天空蔚藍(lán)的原因。
夕陽是對這一理論最好的檢驗.
地球是個球體, 所以我們把地球表面分為兩個半球。那么對于不同季節(jié)的時候,太陽直射點的變化情況又有哪些呢?下面我們就來分析一下吧!一起來看看吧! 因為環(huán)繞地球的大氣層可以被看作一個球殼,所以太陽通常在正午時分達(dá)到一天中的最高點,此時太陽光穿透大氣層厚度并擊中地面。日落(或日出)時,太陽光經(jīng)歷一天中最短的大氣層厚度,從下圖中可以更直觀地看到這一點
經(jīng)過的時間越長,藍(lán)色和紫色的光就越分散,所以只有紅色的光出現(xiàn)在地面上。這就是為什么太陽在日落時呈現(xiàn)出咸鴨蛋黃的顏色,盡管值得注意的是,這種紅色只出現(xiàn)在太陽附近,而大部分天空仍然呈現(xiàn)藍(lán)色或較深的顏色(畢竟,太陽正在落下并即將進(jìn)入夜晚)。