民众大舞台——风俗世情

3. 天空为什么是蓝色的？

　　蔚蓝色的天空和蔚蓝色的海洋， 这是司空见惯的现象， 似乎没有人去思考什么了。如果真有人问： 天空和海洋为什么是蓝色的？ 这个问题许多人还真未必能回答上来。如果是19 世纪中叶以前的人， 就更难以回答了。科学的一个任务就是力求解答日常生活中一些很平常的现象。

　　我们知道， 空气是由若干种气体分子构成的。因为分子作无规则运动， 使得局部的分子密度有一定的不均匀性。这种不均匀性破坏了大气光学的均匀性， 从而导致了光的散射。这种散射叫做分子散射。

　　散射光的强度正比于入射光波频率的四次方。这个公式最初是英国物理学家瑞利推导出来的。因此这种散射也叫瑞利散射。1910 年， 年轻的爱因斯坦也作了严格的推导， 证明这个公式是正确的， 因此这个公式也称做瑞利散射定律。

　　通常， 分子散射并不明显。例如， 我们拿手电筒照射暗室时看不到分子散射的现象。但是， 当阳光穿过大气层时， 分子散射的效应就变得明显了。

　　太阳光穿入大气层， 受到大气分子的散射， 频率高的蓝光和紫光被散射得多了一些， 因此， 天空中到处都是被散射的蓝光和紫光。由于在白天时， 人眼对紫光不敏感， 因此， 从地面上去看， 天空就是蔚蓝色的了。

　　此外， 太阳刚从地平线上升起或将要落下时， 太阳看上去是嫣红色的。这是由于阳光穿行大气层的厚度比正午时阳光穿行大气层的厚度要大一些。阳光走较长的路程时， 许多蓝光被散射， 而红光被散射掉的较少， 因此达到地面的阳光中红色成分相对要多些。所以， 旭日与落霞要红得多。正午的阳光穿行大气层厚度适中， 太阳看上去就不是红通通的， 而有些发黄了。

　　由此可知， 红色光的频率较低， 它穿过大气时受到散失损失较少。通常， 海上的舰船发信号， 如果是危险的信号或提醒人们注意的信号( 如灯塔或航标的信号) 就用红色。交通信号灯就用红色的标牌或红色的灯光， 表示停止前进， 红色的信号使人们在较远的距离外就可以看到它， 以便早做准备。

　　海洋也像天空一样， 它呈现蓝色。这是由于海洋中水分子对阳光的散射作用。红色光线不易被散射， 它穿过海水较深； 蓝色光被散射得较厉害， 海水中蓝光的成份较多， 因此看上去就蓝得多。

　　如果地球上没有大气， 对太阳光没有散射， 那又会怎么样呢？ 行驶在太空中的宇航员看到过这种景象。由于太空中没有大气对阳光的散射， 所以背景是漆黑一团， 太阳十分耀眼。