科普馒头炸药和蓝天

　　你一定在好奇，这是一篇什么样的科普文章，竟然把炸药、馒头和蓝天这三种看上去不挨边的东西放在一起呢?联系着毁灭、生存和美丽的主角就是本文要讲述的化学元素——氮。
　　说起氮气大家并不陌生，这种气体是大气的主要成分之一，占到总量的78%。我们都知道，氮元素是合成氨基酸的重要元素，所以说氮也是构成生命的重要物质。
　　尽管氮气有很多，并不稀缺，但在通常情况下，氮气是一种惰性气体，不与任何物质发生化学反应，不会为生物所利用。大自然中的氮只有在雷电等的特殊作用下才会变成各种化合物，所以靠大自然产生可以被生物利用的氮很少。
　　这也是为什么在合成氨工业发展起来之前，地球上的人口远低于现在的重要原因之一。因为没有足够的氮元素，支持足够的农作物养活更多的人。
　　这种情况到了20世纪初发生了改变，一个叫哈伯的人开发了以空气中的氮气为原料制造化肥和炸药的工艺，作为发明人，他要为数百万人的死亡负责，但他同时也为20世纪几十亿人能吃饱肚子做出了很大的贡献。
　　氮就是这样一个富有多面性的元素。它可以让湖水酸化，也能把建筑变成碎石。在地球漫漫的进化历程中，它将植物、动物、人类与土壤中的细菌、闪电和蓝天联系了起来。
　　在太空中看地球，这是一颗镶嵌在黑色背景中蓝色的珠子，这其中的原因就是因为氮气。在地球引力的作用下，所有的大气都聚集在距离地表16千米以内的区域内，其中就包括占78%的氮气。就像一个包裹着地球的气膜，与直径1.27万千米相比，这层膜的厚度不值一提。
　　在晴朗的日子里仰望天空，同样也能发现，这层16公里厚的膜就像一个蓝色罩子。然而蓝天为什么是蓝的，这个常见得不能再常见现象背后的秘密被发现才100年多一点的时间。发现这个秘密的人是哈伯的朋友——爱因斯坦。
　　尽管爱因斯坦最伟大的科学贡献是相对论，但他于1910年的一篇论文，揭示了氮气在让天空产生颜色的过程中所发挥的作用。
　　空气中的氮气会做三种基本的运动，其一是整体移动，即随风而动；其二是不规则的热运动，只要是有温度的物体内部微粒都存在这种运动；其三是分子的振动。
　　当包含着彩虹中所有颜色的阳光穿越了1.5亿千米的距离到达地球，就会与大气中的氮气分子发生接触，氮气分子中的电子云与阳光（电磁波）发生作用，开始扭曲。注意，这种扭曲不是固定的扭曲，而是一种振动的状态。
　　这种扭曲的结果就是，电子相对于原子核发生了相对的运动，而这种运动会产生电磁扰动。大气的主要成分是氮气和氧气，这两种气体的分子都比较小，而且比可见光的波长要小很多。当阳光与它们发生作用的时候，光就会向四面八方发生散射。
　　氮气的分子可以对可见光中全波长的阳光产生散射，但波长较短的蓝光和紫光被散射得更明显，而且紫光会被散射得更厉害。由于人眼的视觉感应范围，对紫色不敏感，所以我们抬头只能看到蓝色。说到底，蓝天之所以是蓝色的，还是由我们的眼睛决定的。
　　关于氮元素，我们就说这么多。虽然没有像其他科普文章那样去介绍氮的化学性质，物理结构，但这里揭示了氮元素不同寻常的多面性。它不但能滋养生命，也能毁灭，更可以带给我们美丽的蓝天。
　　关于氮，大家还有什么要说的吗？欢迎在评论区内留言。
　　文/郭哥聊科学，图片来自网络，侵删。