太阳有七色光彩,为何我们看到的太阳是红色的,而天空是蓝色的?

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世纪网络17
2022-08-15 · TA获得超过5935个赞
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天空为什么是蓝色的?因为大海是蓝色的,这个回答很浪漫,但却毫无道理,事实上天空的蓝色和海洋的蓝色并没有直接的关系,这两种蓝色都是源于另一个事物,那就是太阳。

可是太阳明明有七色光彩,为什么天空却独独呈现出蓝色呢?其实说太阳有七色光彩也并不准确,太阳光所包含的色彩要远比我们所看到的七种颜色更加广泛,只不过其它颜色的光超过了我们的可见范围。太阳在物理学上被视为一个“绝对黑体”,什么是黑体呢?简单一点来讲,就是一种辐射能力很强,而反射能力很弱的物体,而太阳就是这样一个物体,它每时每刻都在不断向外辐射强大的电磁波,但本身的反射能力却很弱。太阳所辐射出的电磁波波长覆盖范围很广,而其中波长较长的电磁波和波长较短的电磁波,所蕴含的能量都相对较低,而辐射能量相对较高的部分则呈现出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色,也就是我们通常所说的可见光。

为什么辐射能量较高的光恰好是人眼可见的光呢?这并不是什么巧合,而是生物在长期演化过程中对太阳光适应的结果。

既然人眼可见的太阳光有七种颜色,为什么天空只选择了蓝色呢?原因就在于散射。我们知道,太阳之所以能够照亮地球,是因为地球拥有大气,如果没有大气,阳光再强,也不过是远处的一个亮点,在月球上观日就是这种感觉。那么大气为什么能够使阳光发生散射呢?这是因为在大气之中存在着各种各样细小的微粒,这些微粒实在是太小了,小到还不足入射光波长的十分之一,于是一种光学现象出现了,这种现象就被称之为“瑞利散射”。

根据瑞利散射,光的散射强度与入射光波长的四次方成反比,也就是说波长越长,散射强度就越弱。

可见光根据波长从长到短排列,依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,而在这七种颜色之中,散射能力又强、辐射能量又大的光就是蓝光,所以很自然地,在瑞利散射作用下,天空就呈现出了一片蔚蓝。那么是不是因为天空是蓝的,所以大海才是蓝色的呢?并不是。

大海是由水组成的,而水是无色透明的,所以大海的颜色就取决于水对于光线的吸收和反射。水对于波长较长的光的吸收能力是非常强的,所以红、橙、黄、绿四种颜色的光基本都被水分子所吸收掉了,而蓝色部分的光则被反射了回来,所以我们看到的大海就呈现出了蓝色,而且越深的地方,颜色也就越深,甚至可能会趋近于紫色。

那么为什么在靠近海岸线的地方,大海的颜色会趋近于绿色,甚至变为黄色呢?

大海的颜色除了受光学性质的影响之外,还受到海洋之中悬浮物的影响,由于海洋中存在着大量的悬浮植物,这些植物对于红蓝光的吸收能力相当强,但是却会反射绿光,所以靠近海岸线的地方就会呈现出绿色,甚至是黄色。

说了天空为什么是蓝色的、大海为什么是蓝色的,就不能不提另外一个问题,那就是太阳为什么是红色的?这三个问题可以说是孩子对于父母的经典三连问。其实说太阳是红色的,也并不是很准确,因为只有早上和晚上的太阳呈现出明显的红色,而正午时分的太阳其实是亮白色的,所以要解答这个问题,可以先看一看正午时分的太阳和早晚的太阳到底有何不同。

正午时分的太阳与早晚的太阳最大的区别就在于角度不同。

正午时分的太阳是高悬在头顶的,阳光直射所穿透的大气是相对较薄的,所以七种颜色的光都会到达地面进入我们的眼帘,七种颜色混在一起,就呈现出了亮白色,因此我们就认为正午的太阳是亮白色的。

而早上和晚上的太阳,它不再位于我们的头顶,而是位于我们的斜前方,角度非常大,从如此大的角度入射,太阳光将会穿透很厚的大气层,所以大量的太阳光会在大气的散射作用下被消耗掉,而我们前面说过了,波长越短的光,它的散射能力就越强,所以短波长的绿光、蓝光、靛光、紫光就被散射掉了,而波长最长的红光由于散射能力很弱,所以就穿透大气映入了我们的眼帘,于是我们所见的太阳就成为了红色。

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