蔚蓝天空与小试验

　　在晴朗无云的日子里，若有人问你，天空是什么颜色？你一定会肯定地回答：天空是蔚蓝色的。宇宙飞船上的宇航员可以看到地球壳体外笼罩着蔚蓝色的大气层，我们也可在晴朗日子里站在旷野中看到蔚蓝的天空，而且天气越晴朗，天空的蓝色越显得澄澈。天空为什么呈蔚蓝色呢？
　　有人猜想，天空中含有一种蓝色的气体，或者大气本身就是蓝色的。事实究竟怎样？为了解答这个问题，有人做过这样的实验：用一根大约三尺长的玻璃管，玻璃管的两口各用玻璃板封闭起来。太阳光柱可由两端通过此管。先把管中的空气完全抽出，然后把空气、盐酸以及丁烷基亚硝酸盐蒸汽的混合物再灌进去。在数分钟内就起化学反应，产生出微细而均一的质点，浮悬在这混合气体之内。当太阳光线通过此管时，起初这些质点还少，我们看到管中先有暗的深青色。然后因为化学作用继续进行，质点的数量增加，光中的颜色也跟着愈变愈鲜明，蓝色光辉愈变愈浓。平时，我们也能见到这类现象，例如，当我们看到人在窗口抽香烟时，烟被室外阳光照射，呈现蓝色，袅袅上升。
　　天空呈蔚蓝色也是这个道理。当太阳光射入地球大气层时，遇到大气分子和其它微粒而被散射，这些大气分子和微粒本身是不会发光的，但是由于它们散射了太阳光，每一大气分子就变成了一个散射光的光源。它们向四面八方发射出光来。在高空没有多少飘尘粒子，故以分子散射(瑞利散射)为主，散射光的光强与入射光的波长四次方成反比。阳光所含的七种色中，紫、蓝、青光等的波长短，最容易被大气分子散射出来；而波长较长的橙、红、黄等颜色的光波透射力最强，被散射便弱，他们能透过这些大气分子而保持原来的射程方向。这样光波的分离作用就此发生，在高空的散射光便以紫、蓝、青光等为主。另外，散射光线的颜色与微粒的大小有密切关系，微粒越小，则只有短光波遭到散射，对下层空气分子散射来讲，主要是蓝色光线被散射出来。因此我们看到的天空是蔚蓝色的，而且天气越晴好，天空越蓝。
　　那末高空天空的颜色是否也是蓝色的？不一定。愈到高空，天空的颜色愈灰暗，甚至变成黑灰色。
　　原来，愈到高空，空气愈稀薄，空气分子数减少得很厉害，分子散射出的光辉就逐渐变弱，天空的亮度因此就愈来愈暗，由青色（离地约8公里以上）递变为暗青色（离地约11公里），再递变为暗紫色（离地约为13公里），只有那最易被散射的紫色光波才被高层稀疏的空气分子散射出来。到二十公里以上的高空，分子更稀少了，散射作用几乎完全看不出来，没有散射光，天空当然变成黑灰色的了。
　　低层大气中含有较多的尘粒，这里的散射以米散射为主，米散射不遵从分子散射那样的散射规律而是遵从更复杂的规律，阳光被散射后基本上仍为白光，我们也就看到地平线附近的天际为灰白色或青灰色。

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