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知識問題|
為什麼天空是藍色的?為什麼太陽升起是紅色?
發問者：
☆屌の靖◇〔銘〕( 初學者 5 級)
發問時間：
2006-10-17 23:52:03
解決時間：
2006-10-18 23:34:55
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為什麼天空是藍色的?為什麼太陽升起是紅色? 各位大大請問幫忙一下囉~~
為什麼天空是藍色的?為什麼太陽升起是紅色? 各位大大請問幫忙一下囉~~
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回答者：
Shih-hsien( 研究生 1 級 )
回答時間：
2006-10-18 10:06:24
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天空為什麼是藍色的?
晴朗的天空是蔚藍色的，這並不是因為大氣本身是藍色的，也不是大氣中含有藍色的物質，而是由于大氣分子和懸浮在大氣中的微小粒子對太陽光散射的結果。由于介質的不均勻性。使得光偏離原來傳播方向而向側方散射開來的現象，稱為介質對光的散射。細微質點的散射遵循瑞利定律：散射光強度與波長的四次方成反比。當太陽光通過大氣時，波長較短的紫、藍、青色光最容易被散射，而波長較長的紅、橙、光散射得較弱，由于這種綜合效應，天空呈現出蔚藍色。旭日為什麼是紅色的?早晨，陽光通過厚厚的大氣層，這時紫光和藍光被強烈散射，到達地平線時，已剩下無幾，餘下的只是波長較長的黃、橙、紅光。所以，旭日是紅色的。這些色光再經地平空的大氣分子、塵埃、水滴等雜質散射，就使得那裡天空呈現出絢麗的彩色，如果有雲，它會把光線反射回來，雲塊上就會染上彩色，出現朝霞和晚霞。
太陽光其實是由許多波長不同的電磁波所組成，其中我們眼睛看得見的部份叫做可見光。可見光是白色的，但是經由牛頓三稜鏡的實驗，我們知道它其實是由紅橙黃綠藍靛紫七種不同顏色的光混合而成。而太陽光輻射照射到地球表面之前，必須先經過大氣層。問題就出在這兒：我們以為大氣是透明的，實際上大氣裡充滿了眼睛看不見的塵埃微粒，當陽光碰撞這些塵埃微粒時，會向四面八方散亂地反射出去，我們稱作『散射作用』。而在七種可見光當中，大氣層對藍色光的散射作用最強，甚至比對紅色光的散射作用強了十倍，所以呀，天空就佈滿了被散射出去的藍色光，當然看起來就變成藍色的囉！
所以，當陽光穿透大氣層時，藍色光在大氣層中最容易被散射掉，因此在我們看來略呈藍色的互補色－
為什麼太陽升起是紅色
顏色和大氣的品質有很大的關係
散射的原理
在非常潔淨、未受污染的大氣中，落日的顔色特點鮮明。太陽是燦爛的，同時鄰近的天空呈現出橙色和。當落日緩緩地消失在地平線下面時，天空的顔色逐漸從橙色變爲藍色。即使太陽消失以後，貼近地平線的雲層仍會繼續反射著太陽的光芒。因爲天空的藍色和雲層反射的紅色太陽光融合在一起，所以較高天空中的薄雲呈現出紅紫色。幾分鐘後，天空充滿了淡淡的藍色，它的顔色逐漸加深，向高空延展。但在一個高度工業化的區域，當污染物以微粒的形式懸浮在空中時，天空的顔色就截然不同了。圓圓的太陽呈現出桔紅色，同時天空一片暗紅。紅色明暗的不同反映著污染物的厚度。有時落日以後，兩邊的天空出現兩道寬寬的顔色，地平線附近是暗紅色的，而它的上方是暗藍色。當污染格外嚴重時，太陽看上去就像一隻暗紅色的圓盤。甚至在它達到地平線之前，它的顔色就會逐漸褪去。
爲什麽在潔淨的空氣中太陽呈現出，同時天空呈現出藍色呢?在19世紀末期，物理學家瑞利在1871年首先對此作出了解釋。在地球表面的人是透過經空氣散射的太陽光來看天空的。在潔淨的、未受污染的大氣中，大部分的散射是空氣中的分子(主要是氧和氮分子)引起的，這些分子的大小比可見光的波長要小得多。瑞利理論指出，散射光強和波長的四次方成反比(Ｉ∝１／λ４)，在這種情況下，散射主要影響波長較短的光。因爲藍色位於光譜的後面，所以天空本身呈現出藍色。太陽光直接穿透空氣，在散射過程中它失去許多藍色，所以太陽本身呈現出燦爛的。
根據瑞利的理論，當光波波長減少時，散射的程度急劇加強。所以光波波長最短的紫色光應該散射最強，靛青、藍色和綠色的光散射要少得多。那麽爲什麽我們看見的是藍天，而不是紫色和靛色的天空呢?原來當散射光穿過空氣時，吸收使它喪失了許多能量，波長很短的紫光和靛光雖然在穿過空氣時，散射很強烈，但同時它們也被空氣強烈地吸收，陽光到達地面時，所剩的紫色和靛色的散射並不多。我們所目睹的天空顔色是光譜中藍色附近顔色的混合色，它們呈現出來的就是蔚藍天空的顔色。
除了散射外，太陽光還被空氣中的臭氧分子和水蒸氣所吸收。因爲空氣層散射和吸收的共同作用，最終到達地面的太陽光消耗了許多能量。正因爲早晨和傍晚，太陽光經過空氣的路程長，能量損失過多，所以我們可以欣賞壯麗日出和美麗的日落景色。而在白天，陽光在大氣中經過的路程短，它的能量損失少，這時用肉眼直視太陽會使人頭暈目眩，是很危險的。
在太陽剛剛落山前，你會看到太陽圓盤的周圍有一圈燦爛的紅色光環。這個光環是太陽光被遠大于空氣分子的灰塵顆粒——通常它們是懸浮在地球附近空中的——折射的結果。這個光環看上去從太陽圓盤的中心向外延伸了大約3倍。因爲光環延伸的角度取決於光波波長和微粒的大小，所以估計折射的顆粒直徑大約爲塵埃顆粒的大小。如果一陣大雨在落日前清洗了一遍空氣的話，在落日時通常就看不到這個光環。瑞利未能明確地解釋受污染的空氣問題。雖然他的理論指出了光的散射強度將隨著散射顆粒的增大而急劇增強，但它只適用于比光波波長小得多的微粒，對於直徑超過0.025毫米的顆粒（例如空氣分子）就不適用了。在當今的工業社會，污染物通常是懸浮的微粒，它們由直徑從0.01到10毫米不等的微粒組成。瑞利的理論不能解釋這種情況。後來，戈什塔夫·米證明了大粒子的散射取決於粒子線度與波長的比值，並於1908年提出了一個更爲普遍的理論，它所覆蓋的顆粒大小範圍更大。這個理論指出，如果空氣中有足夠大的顆粒，它們將決定散射的情況。米氏的散射理論可以解釋我們看見的城市天空的景象，顆粒越大，散射越多，同時散射的效果取決於波長。散射不僅在光譜的藍色區域強烈，而且在綠色到部分也很強。
參考資料 網路和知識
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真的不賴喔~~真是用功的研究生耶~~
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