我們看到的天空,經(jīng)常是蔚藍(lán)色的,特別是一場大雨之后,天空更是幽藍(lán)得象一泓秋水,令人心曠神怡,躍躍欲飛.天空為什么是蔚藍(lán)色的呢?
大氣本身是無色的.天空的藍(lán)色是大氣分子、冰晶、水滴等和陽光共同創(chuàng)作的圖景.
陽光進入大氣時,波長較長的色光,如紅光,透射力大,能透過大氣射向地面；而波長短的紫、藍(lán)、青色光,碰到大氣分子、冰晶、水滴等時,就很容易發(fā)生散射現(xiàn)象.被散射了的紫、藍(lán)、青色光布滿天空,就使天空呈現(xiàn)出一片蔚藍(lán)了.
天為什么是藍(lán)的,而不是綠的或紅的呢?
首先你得明白一個道理：我們周圍的事物之所以顯現(xiàn)出顏色來,僅僅是因為陽光照射著它們.雖然陽光看上去是白色的,但是所有的顏色：赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫,在陽光里都存在.
天空里有這么多顏色,為什么我平時看到的只有藍(lán)色呢?你可能會問.
如果你把光線設(shè)想為波浪,你就會猜破這個謎了.光其實是像一個波浪那樣在運動的.我們來設(shè)想一下一滴雨落在一個水洼里的情景.當(dāng)這滴雨落到水面上時,就會產(chǎn)生小波浪,波浪一起一伏地變成更大的圈,向著四面八方擴展開去.如果這些波浪碰上一塊小石子或一個別的什么障礙物,它們就會反彈回來,改變了波浪的方向.
而陽光從天空照射下來,一樣會連續(xù)不斷地碰到某些障礙.因為光所必須穿透的空氣并不是空的,它由很多很多微小的微粒組成.其中百分之九十九不是氮氣便是氧氣,其余則是別的氣體微粒和微小的漂浮微粒,來源于汽車的廢氣、工廠的煙霧、森林火災(zāi)或者火山爆發(fā)出來的巖灰.雖然氧氣和氮氣微粒只是一滴雨水的一百萬分之一,但是它們也照樣能阻擋陽光的去路.光線從這些眾多的小“絆腳石”上彈回,自然也就改變了自己的方向.
可是那么多顏色的光改變了方向,為什么只有藍(lán)色被看到呢?你可能還是不明白.
我們還得回到剛才說的那個水洼里.
水洼里,小的波浪遇到小石子的話,水面便被搞得混亂不堪；但如果是一個“巨浪”,像你用手在水洼邊掀起的那種“巨浪”,它就有可能干脆從石頭上溢過去,并暢通無阻地到達水洼的對面邊緣.那么,就像有大波浪和小波浪一樣,各種各樣顏色的光波也有不同的“波浪”,也就是波長：不過它們可不像水波的波浪,用肉眼是看不出它們的大小的,因為它們小得難以想像,只是一根頭發(fā)的一百分之一!得用很靈敏的測量儀表才可以精確地測定出來.
根據(jù)科學(xué)家的測定,藍(lán)色光和紫色光的波長比較短,相當(dāng)于“小波浪”；橙色光和紅色光的波長比較長,相當(dāng)于“大波浪”.當(dāng)遇到空氣中的障礙物的時候,藍(lán)色光和紫色光因為翻不過去那些障礙,便被“散射”得到處都是,布滿整個天空—天空,就是這樣被“散射”成了藍(lán)色.
發(fā)現(xiàn)這種“散射”現(xiàn)象的科學(xué)家叫瑞利,他是在130年前發(fā)現(xiàn)的,他也是諾貝爾獎獲得者.
用“散射”現(xiàn)象,你就可以解釋下面這些天象了：
比如在你頭頂?shù)奶炜帐撬{(lán)色的,可是在地平線—天地相接的地方,天空看上去卻幾乎是白色的.為什么?就是因為陽光從地平線到你這個地方比起它直接從空中落下來,需要在空氣中走的路程要遠(yuǎn)得多—而在一路上它所擦過的微粒子也自然就要多得多.這些大量的微粒子就這樣多次散射出光,所以它顯得白中透著淡藍(lán).建議你做一個小實驗來驗證一下：拿一杯水,把它放在一個黑暗的背景里,放進一滴牛奶,再拿一只手電筒照射杯子的一端,并靠近它,手電筒的光在水中即會顯現(xiàn)出淡藍(lán)色.如果你往水里放進的牛奶越多,水就越白,因為光一再地受到這些眾多的牛奶微粒的散射,結(jié)果就是白色的.道理跟在地平線上空是白色的一樣.
太陽落山時的傍晚,天空不顯現(xiàn)藍(lán)色而顯現(xiàn)紅色,正在下落的太陽也變成暗紅色,也是一樣的道理.由于傍晚的光在照射到你這個地方的路上所遇到的眾多的微粒,使得陽光中的紫色的和藍(lán)色的部分往四面八方散射開去,僅留下一點點使你的肉眼看得見的橙紅色光線—因為它們的波長長、“波浪大”,翻過了路上的障礙.
不過,細(xì)心的你會發(fā)現(xiàn),天穹在落日后也還會在一段時間內(nèi)呈現(xiàn)深藍(lán)色.這也曾經(jīng)是科學(xué)家們關(guān)心的一件怪事,不過幾個物理學(xué)家已經(jīng)在50年前揭開了這個謎：導(dǎo)致黃昏時天空的藍(lán)色,是一種特別的物質(zhì).這種特別的物質(zhì)在離地球表面20至30公里的高空處聚集成厚厚的一個層面,叫臭氧層.這種氣體對正在下落的太陽光起到像顏色過濾器那樣的作用：它截獲太陽光中的黃色和橙色的部分,卻幾乎無阻攔地讓藍(lán)色的部分通過.當(dāng)最后的少許光消失時,所有的顏色才消失在黑暗的夜色中.
臭氧不僅導(dǎo)致黃昏的藍(lán)色天空,還吞下一種你無法看見的特殊的光線：紫外線的光,或稱紫外線.你一定曾經(jīng)聽說過,紫外線對所有的生物（當(dāng)然也包括對你）有多么危險.如果它在你的裸露的皮膚上照射得太長久,你就會得曬斑.臭氧層到處都有足夠的厚度能截獲盡可能多的紫外線：這對于我們這個星球上的全體生命來說,是極其重要的.
可惜,在今天,這個生命攸關(guān)的保護層在許多地方都已經(jīng)變薄了,在南極上空甚至已經(jīng)形成了一個大的空洞.而破壞臭氧的兇手就是“氟里昂”—一種人們用來噴灑護發(fā)摩絲或用在冰箱和空調(diào)上制冷的物質(zhì).這是一種對臭氧層特別有害的物質(zhì),所以許多國家已經(jīng)不再使用這種“臭氧殺手”了.
今天我們學(xué)到了為什么我們眼中的天空是藍(lán)色的.其實從地球以外望過來也是一樣：覆蓋我們地球三分之二面積的海水也散發(fā)著藍(lán)光,陸地上雖然有土地的褐色或森林的綠色,然而上空卻總是藍(lán)色的—從宇宙中看來,整個地球都被裹著一塊輕柔的藍(lán)色面紗.從大氣層外看見過地球的天文學(xué)家報道過這一情況.
所以地球被稱做“藍(lán)色星球”是完全正確的.它那獨特的藍(lán)色,就是生命的顏色.