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為什麼天空是藍色!?

By | 10/07/2022

你是否曾經好奇地仰望天空,思考著它為何呈現迷人的藍色?有時候,它又會變成橙紅色,而外太空又是什麼顏色呢?這些看似簡單的問題,卻蘊藏著豐富的科學知識。

🔸 為什麼天空是藍色的?
太陽光,如同一道七彩的光束,由不同波長的電磁波組成,而我們人類的眼睛只能看見其中一小部分,稱為「可見光」。可見光包含了紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等顏色,每種顏色都擁有獨特的波長,從波長最長的紅光到波長最短的紫光。
當太陽光照射到地球時,它會穿過地球的大氣層。大氣層中充滿了空氣分子,主要是氮氣和氧氣。這些空氣分子會吸收並散射太陽光,這種現象稱為「瑞利散射」(Rayleigh scattering)。有趣的是,短波長的光(如藍光和紫光)比長波長的光(如紅光和橙光)更容易被散射。
想像一下,陽光穿過大氣層時,就像一束光線穿過一團迷霧,藍光和紫光被散射到四面八方。因此,我們從地球表面向上看,就看到天空充滿了散射的藍光和紫光,這就是我們看到藍天的原因。

🔸 為什麼天空不是紫色?
你可能會問,既然紫光的波長比藍光更短,散射應該更強,為什麼天空不是紫色呢?其實,我們的眼睛對藍光比紫光更敏感,也就是說,我們更容易感知到藍色。因此,我們看到的天空是藍色,而不是紫色。

🔸 為什麼天頂的天空更深藍?
仔細觀察天空,你又會發現天頂的天空,也就是正上方的天空,看起來比地平線附近的天空更深藍。這是因為天頂位置更接近太陽,太陽光從天頂到達地平線時,需要穿越更長的大氣層距離。在這個過程中,更多的藍光被散射掉,所以地平線附近的天空看起來顏色較淺。

🔸 為什麼日出或日落時會出現紅色的夕陽?
當太陽位於地平線附近時,例如日出或日落時,太陽光需要穿透更厚的大氣層。這時,大部分的藍光和綠光已經被散射掉,只剩下波長較長、散射較弱的紅光和橙光。因此,天空呈現橙紅色,我們也因此能看到美麗的紅色夕陽。

🔸 為什麼有時候白天的天空會呈現橙黃色?
除了空氣分子之外,大氣中還可能存在灰塵、懸浮粒子或化學顆粒物,這些空氣污染物會進一步散射太陽光,使得天空呈現橙黃色。這種現象稱為「霾」,在港澳地區也稱為「煙霞」。由於這些污染物具有一定的重量,通常集中在低層大氣中,因此橙黃色的混濁大氣在地平線上最為明顯。

🔸 外太空的天空是什麼顏色?
離開地球,進入浩瀚的外太空,天空的顏色又會如何變化呢?在外太空,沒有大氣層,太陽光可以直接穿過太空而不被散射。因此,在外太空,天空看起來是漆黑的。

天空的顏色,是光線與大氣層相互作用的結果。從藍色的晴空,到紅色的夕陽,再到外太空的漆黑,天空呈現出多種色彩,為我們展現了大自然的奧妙與美麗。下次你仰望天空時,不妨思考一下這些有趣的科學知識,感受大自然的奇妙之處。