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为什么雪和云是白色的?
发布时间:2025-05-25
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雪和云是由大小不同的水滴组成。小水滴散射高波段的光,大水滴散射低波段的光。同时,水滴吸收少量的光能,但却散射光谱中所有的颜色,从而产生了白色的反射。如果高波段的光被散射了,为什么我们只能看见蓝色天空而不是靛蓝色和紫罗兰色的天空?我们的眼睛对色谱中间的部分最为敏感。

因为蓝色接近色谱的中间部分,所以我们的眼睛很容易感知蓝色而不是靛蓝色和紫罗兰色。即使所有的3种颜色都被空气中的分子和粒子所散射,人们看见的也是一个蓝色的天空。在潮湿的夏季,为什么天空会呈现出白色或浅灰色?当空气中的湿度很高时,空气中存在更多的水分子。水分子由两个氢原子和一个氧原子组成,它们比空气中的氧气和氮气分子更大。在分子能散射什么波段的光这一方面,分子的大小起到了重要的作用。

当白光遇到较大分子或尘粒时,低波段的光将被散射,然而如果白光穿过一个较小的分子时,较高波段的光将被散射。因为在潮湿的天气里大气层中的水滴比较多,具有较低波段的红色、橙色、黄色和绿色被散射了。然而,在白光碰撞小的水分子、氧分子或氮分子的区域时,就会散射出蓝光、靛蓝和紫罗兰色的光。不同波段的光组合在一起造成了白色天空和不太强烈的灰色天空。

如果蓝光被地球大气层中的小分子散射,那么是不是所有的蓝光在到达地面以前已经被散射掉了?中午时会有一小部分的蓝光被散射。因为那时大气层相对较薄,所以当阳光照在地球表面时就能剩余大量的蓝光。为什么日出和日落经常是橙色或红色的?在傍晚和清晨,当太阳在地平线下时,它所散发的光不得不传播更远并穿过更多的大气层才能到达地球。这与中午的情形不同。

因为早晨和晚上太阳光所穿过的大气层距离比中午远,所以蓝光、靛蓝和紫罗兰色频率的光都被散射,并且在晚间和早晨时全部散尽。光最后到达我们所在的位置时,只剩下那些频率较低的红光、橙光、黄光和一点绿光(一些绿光也已经被散射了)。蓝光的彻底散射使得我们看见由漂亮的红色、橙色和黄色组成的日出和日落。