文档介绍:天空的颜色与大气污染
在特别干净、未受污染的大气中,落日的颜色特点鲜亮。太阳是绚烂的黄色,同时邻近的天空呈现出橙色和黄色。当落日缓缓地消逝在地平线下面时,天空的颜色渐渐从橙色变为蓝色。即使太阳消逝以后,贴近地平线的云层仍会连续反射
天空的颜色与大气污染
在特别干净、未受污染的大气中,落日的颜色特点鲜亮。太阳是绚烂的黄色,同时邻近的天空呈现出橙色和黄色。当落日缓缓地消逝在地平线下面时,天空的颜色渐渐从橙色变为蓝色。即使太阳消逝以后,贴近地平线的云层仍会连续反射着太阳的光线。由于天空的蓝色和云层反射的红色太阳光融合在一起,所以较高天空中的薄云呈现出红紫色。几分钟后,天空布满了淡淡的蓝色,它的颜色渐渐加深,向高空延展。但在一个高度工业化的区域,当污染物以微粒的形式悬浮在空中时,天空的颜色就截然不同了。圆圆的太阳呈现出桔红色,同时天空一片暗红。红色明暗的不同反映着污染物的厚度。有时落日以后,两边的天空消失两道宽宽的颜色,地平线四周是暗红色的,而它的上方是暗蓝色。当污染非常严峻时,太阳看上去就像一只暗红色的圆盘。甚至在它到达地平线之前,它的颜色就会渐渐褪去。
为什么在干净的空气中太阳呈现出黄色,同时天空呈现出蓝色呢?在19世纪末期,英国物理学家瑞利在1871年首先对此作出了解释。在地球外表的人是透过经空气散射的太阳光来看天空的。在干净的、未受污染的大气中,大局部的散射是空气中的分子(主要是氧和氮分子)引起的,这些分子的大小比可见光的波长要小得多。瑞利理论指出,散射光强和波长的四次方成反比(I∝1/λ4),在这种状况下,散射主要影响波长较短的光。由于蓝色位于光谱的后面,所以天空本身呈现出蓝色。太阳光直接穿透空气,在散射过程中它失去很多蓝色,所以太阳本身呈现出绚烂的黄色。
依据瑞利的理论,当光波波长削减时,散射的程度急剧加强。所以光波波长最短的紫色光应当散射,靛青、蓝色和绿色的光散射要少得多。那么为什么我们观察的是蓝天,而不是紫色和靛色的天空呢?原来当散射光穿过空气时,汲取使它丢失了很多能量,波长很短的紫光和靛光虽然在穿过空气时,散射很剧烈,但同时它们也被空气剧烈地汲取,阳光到达地面时,所剩的紫色和靛色的散射并不多。我们所目睹的天空颜色是光谱中蓝色四周颜色的混合色,它们呈现出来的就是蔚蓝天空的颜色。
除了散射外,太阳光还被空气中的臭氧分子和水蒸气所汲取。由于空气层散射和汲取的共同作用,最终到达地面的太阳光消耗了很多能量。正由于早晨和黄昏,太阳光经过空气的路程长,能量损失过多,所以我们可以观赏壮美日出和漂亮的日落风光。而在白天,阳光在大气中经过的路程短,它的能量损失少,这时用肉眼直视太阳会使人头晕目眩,是很危急的。
在太阳刚刚落山前,你会看到太阳圆盘的四周有一圈绚烂的红色光环。这个光环是太阳光被远大于空气分子的灰尘颗粒——通常它们是悬浮在地球四周空中的——折射的结果。这个光环看上去从太阳圆盘的中心向外延长了大约3倍。由于光环延长的角度取决于光波波长和微粒的大