抬头看看晴天的天空,它是蓝色的。可是到了傍晚太阳快下山的时候,天边又变成了橙色、红色。
这就奇怪了:天上明明只有一个太阳,阳光看起来也是白白的,蓝色和红色到底是从哪儿来的?
这篇文章,我们就跟着这个问题,一步一步往下找答案。
在往下读之前,先猜一猜:天空是蓝的,是因为天上有蓝色的东西吗?还是因为它把大海的颜色反射上去了?把你的猜想记下来,读完再看看猜对没有。
一、白色的阳光里藏着什么
发现:阳光可以被拆开
下过雨以后,有时候能看到彩虹。彩虹里有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫好多种颜色,它们全都来自阳光。
这说明,白色的阳光其实是很多种颜色的光混在一起。平时它们挤在一起,我们只看到白色;遇到水珠,它们被分开了,我们才看到一条一条的颜色。
不同颜色的光,有什么不一样?
光是一种波,就像水面上一圈一圈的波纹。不同颜色的光,波纹的“步子”大小不一样:
- 红光步子大,波纹又长又平缓。
- 蓝光、紫光步子小,波纹又短又密。
记住这一点,它是解开蓝天秘密的钥匙。可是,光的步子大小,跟天空的颜色有什么关系呢?
二、空气把蓝光“弹”得到处都是
空气不是空的
我们看不见空气,但空气里其实挤满了非常非常小的颗粒,叫作“分子”。它们小到用最厉害的放大镜也看不见。
阳光从太空照进来,要穿过厚厚的一层空气,才能到达我们的眼睛。一路上,光会不停地撞到这些空气分子。
小步子的蓝光最容易被弹开
光撞上空气分子以后,会被弹向四面八方,科学家把这叫作“散射”。最关键的是:步子越小的光,越容易被弹开1。
蓝光的步子比红光小得多,所以蓝光被弹开的次数,大约是红光的 5 倍多。
于是,红光、黄光大多直直地穿过空气;蓝光却被空气分子弹得满天都是。这时候,不管我们朝天空的哪个方向看,都有被弹过来的蓝光钻进眼睛里。整片天空,看起来就是蓝色的了2。
紫光的步子比蓝光还小,照理说应该被弹得更多,那天空为什么不是紫色的?原因有两个:阳光里的紫光本来就比蓝光少;我们的眼睛对蓝光也比对紫光敏感得多。所以我们看到的,就是蓝色。
三、傍晚的天空为什么变红了
现在我们知道蓝光是怎么来的了。可是开头还有另一半问题:同一片天空,傍晚为什么会变成橙红色?
阳光要走的路变长了
中午,太阳高高挂在头顶,阳光几乎是直直地照下来,穿过的空气比较薄。
傍晚,太阳快落到地平线下面了,阳光只能斜着照过来,要穿过的空气比中午厚很多很多。
蓝光在半路被弹光了
路变长了,阳光撞上的空气分子也就更多。蓝光本来就最容易被弹开,走着走着,几乎全被弹到别的方向去了。
等阳光终于到达我们眼前时,剩下的主要是不容易被弹开的橙光和红光。所以傍晚的太阳和它旁边的天空,就变成了橙红色。
你看,晴天的蓝和傍晚的红,其实是同一个原因:空气最喜欢弹开蓝光。
四、动手试试:在杯子里造一片天空
你需要: 一个透明玻璃杯、清水、一点点牛奶、一支手电筒,在比较暗的房间里做。
- 杯子里倒满清水,滴进 5~10 滴牛奶,搅一搅。水应该只是有一点点浑,不要太白。
- 用手电筒从杯子侧面照进去,从另一个侧面看水,会发现水微微发蓝。
- 再把手电筒放在杯子后面,隔着杯子正对着手电筒看,光会变成淡淡的橙黄色。
牛奶里的小颗粒,就像空气里的分子:从侧面看,看到的是被弹开的蓝光,像晴天的天空;正对着看,看到的是蓝光被弹走以后剩下的光,像傍晚的太阳。
不要用手电筒照眼睛,更不要直接看太阳,哪怕是傍晚的太阳也不行。
小结
回到开头的问题,我们一路找到了这些答案:
- 阳光是什么颜色? 白色的阳光里,混着红、橙、黄、绿、蓝、紫好多种颜色的光。
- 天空为什么是蓝的? 蓝光步子小,最容易被空气分子弹开,弹得满天都是,所以天空看起来是蓝色。
- 为什么不是紫的? 阳光里紫光少,我们的眼睛又对蓝光更敏感。
- 傍晚为什么变红? 阳光斜着穿过更厚的空气,蓝光在半路被弹光了,剩下橙光和红光。
现在,你开头的猜想猜对了吗?下次看到蓝天和晚霞,可以讲给身边的人听一听。