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晴朗的天氣為什麼看着天空是藍的

生活更新时间:2024-11-16 09:32:46

今天上午在電動力學課上老師給我們講解了一個非常有意思的現象，為什麼晴朗的天空是藍色的，而夕陽是紅色的?其實在講解這個現象之前我們先學習了總輻射功率P（也即單位時間輻射出去的總能量），通過平均能流密度對球面積分我們即可求得總輻射功率P。

晴朗的天氣為什麼看着天空是藍的（為什麼晴朗的天空是藍色的）1

通過計算我們可以看出總輻射功率P是與頻率ω4成正比的，那麼當頻率ω增大時，輻射頻率P也會迅速增大。

那麼晴朗的天空為什麼是藍色的呢?這就要從“瑞利散射”開始說起。瑞利勳爵是英國的一位物理學家，在聲學、光學、電動力學、流體力學等各個領域都頗有建樹。他在研究中發現，大氣中的氮氣、氧氣等分子對太陽光的散射強度與太陽光的波長有關。具體來說，散射強度與入射波長的四次方成反比，即波長越短，散射作用越強。這得太陽光中短波長的光線被大量散射到各個方向，而長波長的光線幾乎直接透過。

人所能看到的光的波長在380~ 780 納米，而紫外光區和紅外光區是人眼所看不到的。同時由于瑞利散射的強度與波長四次方成反比，所以太陽光譜中波長較短的藍紫光比波長較長得紅光散射更明顯，而短波中又以藍光能量最大，所以在雨過天晴或秋高氣爽時(空中較粗微粒比較少，以分子散射為主)，在大氣分子的強烈散射作用下，藍色光被散射至彌漫天空，天空即呈現蔚藍色。

其實太陽光譜中紫色光比藍色光波長更短，那麼為何天空不是紫色的呢?這是因為太陽光中紫光含量較少，而且人眼對紫光不敏感，所以藍光才起到了主導作用。而直視太陽時，短波長的光由于都被散射到四面八方，因此進入眼鏡的反而是更長波長的黃色光。

但早晨和傍晚我們直視太陽時，由于太陽高度很低，到達我們人眼的太陽光經曆了更長的路程，就連黃色的光都被散射了，剩下的則是更長波長的紅光，因此看起來太陽呈現紅色。

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