為什麼晴空是藍色的,而黃昏的天空則成為紅色 江銘輝 五夢網
「天天天藍」這支歌曲數年前由歌手潘越雲唱出,頗令人感動傾聽;但是學科學的我們卻會問:「為什麼天空是藍色的呢?」這個問題在一百多年以前還是科學家們有興趣研究題目。
提起晴天,任何人都會聯想起蔚藍的天空,但,絕對不會有人認為天空本身就是「藍色」的。
然而,雖然大多數的人們都知道晴空之所以會呈藍色,一定有某種物理根據,但卻無法充分說明這種理由。
事實上,晴空呈現藍色,和陽光的波長有密切的關係。陽光看來是白色光,其實是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等各種顏色匯集而成的。
陽光在通過地球的大氣中時,渡長愈長的光(紅、橙、黃等),愈不會受大氣中之灰塵等分子的影響而會直接通過。像紅色、橙色和黃色等的光,都會直接通大氣到地球表面。
但波長愈短的光如藍光、靛胱、紫光,在大氣中碰到空氣分子和灰塵等不純物時,則會朝四面八方亂反射。
由於這些光極易在天空全面散射,天空到處匆充滿這些光線,因此我們才會覺得天空是藍色的。也就是說,空氣中的分子和天空的灰塵成功地擔任了只反射藍色(或較短波長靛、紫光)的任務。
在日出或日落的時侯,太陽通過大氣是以斜射方式到達地面。因此通過大氣的距離非常長。
當陽光通過大氣時,波長較短的藍色光(或較短波長)會因為行成長遠,在進入人們眼睛時,皆散射而減少,相反的,波長較長的紅色系統光則因較不易散射而能映入人的眼睛,這就是早霞和晚霞看來呈現紅色的原因。
有關「藍天問題」,在雷利之前的許多科學大師,包括達文西、牛頓、克勞席斯、廷鐸、赫歇爾等都曾研究套論,有人認為是因為塵埃反射,有人猜是水氣對光的干涉,也有人說是水珠甚至冰粒、鹽粒對光的折射。最終成功解釋了藍天問題的,仍舊歸功於雷利(L.Rayleigh)的散射理論。