蓝天的蓝色背后的科学原理

　　仰望天空可能是人生中最容易做到的事情，每每看到蓝天白云，心情就会瞬间舒畅。然而，从人类真正搞明白蓝天的蓝色是怎么形成的才不过100年的时间。要从本质上说明白这个问题，我们需要了解，阳光、天空、阳光与空气之间的相互作用，以及人的眼睛对于天空颜色的影响。下面，大家就一起来详细了解一下。
　　一、太阳光
　　太阳光，广义的定义是来自太阳所有频谱的电磁辐射，太阳光需要8.3分钟才能从太阳抵达地球。当太阳辐射没有被云遮蔽，直接照射时通常被称为阳光，是明亮的光线和辐射热的组合。在地球表面，阳光是当太阳在地平线之上，经过地球大气层过滤照射到地球表面的太阳辐射，则称为日光。
　　太阳放出来的光谱主要来自太阳表面绝对温度约六千度的黑体辐射(Black Body Radiation)光谱可见光的波长范围在770～390纳米之间，不可见光，又分为2种：位于红光之外区的叫红外线，波长大于760nm，最长达5300nm;位于紫光之外区的叫紫外线，波长290～400nm。
　　波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。770～622nm，感觉为红色；622～597nm，橙色；597～577nm，黄色；577～492nm，绿色；492～455nm，蓝靛色；455～390nm，紫色。散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色，集中起来则为白光。
　　二、天空
　　啥是天空呢？这也能算是个问题吗？很多人以为天空就是地球的天花板呗，我们的古人把它叫做天穹，如果您这么想那就真的错了。因为我们今天已经知道，天空并不存在什么顶棚，而是一圈包裹着地球的大气层，所以我们看到的其实是一片明亮的薄雾。
　　可以把大气层看做是一个厚厚的气体的隐形眼镜，光线可以穿透它们，并且在大气层中发生各种光学现象，返程的宇宙飞船也可以刺破它而不会留下破洞。在距离地面不高的地方，有鸟儿飞翔；在更高的地方漂浮着白云；再往上有飞机往来其中。
　　三、阳光与大气的相互作用
　　太阳光是由不同波长的光所组成，波长较长的红光会透过大气中的微粒直接射向地面，而波长较短的蓝、靛、紫容易被大气中的微粒散射。短波段中蓝光能量最大，因此散射出来的光波也最多。散射又分为瑞利散射和分子散射，瑞利散射是由大气层中的微尘产生的，分子散射是由大气层中的气体分子产生的。
　　但两种散射都是光的波长越短散射越厉害，太阳发出的可见光进入大气层后，波长较长的红橙黄光散射的轻微一些，波长较短的蓝靛紫光散射的厉害一点，在效果上，红橙黄光基本可穿透大气层向前传播，而蓝靛紫光被散射向其他方向。
　　因此我们看到的天空呈现蔚蓝的颜色，由于空气分子对于青光选择性散射，从而使晴朗的天空呈现蓝色。
　　四、天空中的蓝色为什么会深浅不同？
　　如果您仔细观察会发现，在天空中不同部分，蓝色的程度也不相同。天顶蓝色最深，而地平线附近的蓝色比较浅。这是因为，来自地平线附近的光线，在大气中通过的路程比较长，遇到的粒子多，从而使白光与蓝光混合在一起，使蓝色变浅。
　　五、既然波长更短的紫光更容易散射，为什么我们看不到紫色的天空呢？
　　答案在于我们的眼睛对光线的反应。在眼睛内部有两种对光有反应的细胞：视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞负责检测亮度，视锥细胞则负责检测颜色。视锥细胞分为三个类型，分别对红色、绿色和蓝色的波长反应最强烈。
　　当这三种光经过不同比例的混合后，我们的视觉系统就会构造出我们所看到的各种颜色。蓝色的视锥细胞对蓝色比紫色更敏感，所以当你仰望天空时，视锥细胞会告诉你的大脑你看到的是蓝色，而不是紫色。
　　结束语
　　关于天空为什么是蓝色的，我们就说这么多。蓝天的形成，是阳光的光谱、大气的作用、人眼睛对色彩的选择性共同作用的结果。小伙伴们，这些知识点您GET到了吗？如果您还有疑问，欢迎在评论区留言。
　　文/科学坞 图片来自网络侵删。