瑞利散射|当太阳下山时,为什么太阳周围的天空都是红色的?看完恍然大悟
夕阳为什么是红色的?好问题。 最笼统的回答是光被大气中的粒子折射,而红端在光谱中正好是可见的那个。为了更好地理解这个问题,你就得对光在空气中是如何行为的,大气的组成,以及光的颜色,波长和瑞利散射都有一个基本的了解。而本文将提供理解这些东西所需的一切信息。
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地球的大气层是夕阳颜色的主要决定因素之一,大气层绝大部分是由气体组成,这其中还有少量其他分子掺杂其中。由于大气层完全包裹着地球,因此它会影响你目之所及的方方面面。我们大气中最常见的气体是氮(78%)和氧(21%)。
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那剩下的百分之一是由微量气体,如氩气,水蒸气和许多小的固体颗粒组成,如灰尘,烟尘和灰烬,花粉和海洋中的盐。暴风雨过后或海洋附近的空气中可能会有更多的水。而火山可以将大量的尘埃颗粒高高排放到大气中。污染则是增加了不同的气体或烟尘和灰烬到大气中。
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接着,你就得着眼于光波和光的颜色了。光是一种以波的形式传播的能量。光是振动电场和磁场的波,是电磁频谱的一部分。电磁波以光速(299,792公里/秒)在空间中传播。辐射的能量取决于它的波长和频率。波长是波峰之间的距离。频率是每秒经过波的个数。光的波长越长,频率越低,所包含的能量也就越少。
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可见光是我们的肉眼可见的电磁光谱的一部分。来自灯泡或太阳的光可能看起来是白色的,但它实际上是多种颜色的组合。光可以被棱镜分成不同的颜色,而彩虹就是一种自然的棱镜效果。光谱的颜色相互融合,你中有我,我中有你。不同的颜色有各自不同的波长,频率和能量。紫色具有最短的波长,这意味着它具有最高的频率和能量。红色具有最长的波长,因此它有着最低的频率和能量。
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要合而观之,我们就需要考虑光在我们星球空气中的活动。光沿直线移动,直到与气体分子、灰尘或其他任何东西相互干扰。光的变化取决于光的波长和粒子的大小。尘埃颗粒和水滴比可见光的波长大得多,所以它会在不同的方向反弹。反射的光看起来是白色的,因为它仍然包含所有之前相同的颜色,但是气体分子比可见光的波长小。当光线撞到它们时,它们的表现就变得不同了。
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