为什么天空是蓝色的(是什么让蓝天变蓝)

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为什么天空是蓝色的(是什么让蓝天变蓝)?很多人可能在小的时候就问过或者想过这个问题,有些人可能长大了才明白,那么2021-09-28 就让我们试着去了解一下这个童年的问题。在解释天空为什么是蓝色之前,也许我们需要弄清楚为什么会有颜色。人类,包括地球上的大多数生物,是第一个发现的

为什么天空是蓝色的(是什么让蓝天变蓝)?很多人可能在小的时候就问过或者想过这个问题,有些人可能长大了才明白,那么2021-09-28 就让我们试着去了解一下这个童年的问题。

在解释天空为什么是蓝色之前,也许我们需要弄清楚为什么会有颜色。人类,包括地球上的大部分生物,最早接触到太阳光,所以我们的视觉系统进化来适应太阳光,我们的视觉系统能感受到的光叫做可见光。如果一个好奇的宝宝小时候在高空用肉眼直视太阳,他可能知道太阳是一个耀眼的白色圆盘。(白天,直接通过百特网看太阳会灼伤视网膜,造成永久性视觉损伤。不要尝试!因此,对于我们人类的视觉系统来说,阳光是白色的,这是我们中午直接看太阳时可以看到的颜色。(白光不同于白色物体,白光是没有颜色的光)

直到17世纪,一个100位天才的出现彻底改变了人们对阳光的认知,而这个天才就是人类历史上最伟大的科学家牛顿。他发现,当一束白色的太阳光穿过棱镜时,它会分解成一个彩色的光带,就好像太阳光被散射了一样。这就是我们现在所说的阳光散射现象。

色散现象表明,太阳光不是无色的白光,而是不同颜色光的混合。当这些不同颜色的光叠加在一起,就会变成无色的白光。

现(原创版权www.isoyu.com)在,科学家已经知道光是电磁波,那些不同颜色的光是不同波长的电磁波。当这些不同波长的电磁波通过透明介质时,会有不同程度的折射。波长越短,折射率越低,波长越长,折射率越高。结果,进入棱镜后,不同颜色的太阳混合白光被波长较短的紫光偏转得更严重,而波长较长的红光则以较小的角度偏转,从而导致一束白光以不同的偏转角度分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。

知道不同的波长对应不同的颜色,那么问题来了。我们如何感受不同波长对应的颜色?答案是我们视网膜上的锥体细胞。正常人的眼睛里有三种视锥细胞,对不同波长的光很敏感。所谓敏感,就是不同波长的光刺激可以产生不同强度的神经冲动,我们的大脑会将这些不同的神经冲动加工成不同颜色的视觉感受。大家都知道这件事,这很好。视觉的工作原理这里就不详述了。

这三个视锥细胞对光刺激最敏感的峰值波长分别为570纳米、535纳米和445纳米,对应我们视觉中的红、绿、蓝三种颜色。下图:

从图中的曲线分布(代表波长敏感范围)可以看出,锥细胞对红光和绿光对应的波长更敏感。

在我们知道了颜色感知的原理之后,我们就可以解释为什么我们看到的天空是蓝色的。首先从视觉上看,我们之所以能看到天空是蓝色的,是因为我们接收到大量来自对445nm波长敏感的蓝色光锥的光信号,而红色和绿色光锥只接收到少量的光信号。这意味着天空充满了波长更短的可见光。

那么为什么天空中只有波长较短的可见光呢?原因是空气中的气体粒子太小,太阳光中波长较长的可见光会直接绕过这些微小的气体分子到达地面而不被空气吸收散射。只有波长较短的可见光才会被这些微小的气体分子吸收和散射,所以大气中的散射光基本上都是波长较短的光。

那么问题来了,波长更短的不是紫光吗?为什么我们看到的天空是蓝色的而不是紫色的?原因是前面提到的锥体细胞的敏感性。与紫色相比,圆锥细胞对蓝色更敏感。说白了,我们的眼睛对紫色并不敏感,所以虽然天空实际上散射了很多紫色的光,但我们看到的天空的颜色仍然是蓝色的。