蔚藍天空與小試驗

　　在晴朗無云的日子里，若有人問你，天空是什么顏色？你一定會肯定地回答：天空是蔚藍色的。宇宙飛船上的宇航員可以看到地球殼體外籠罩著蔚藍色的大氣層，我們也可在晴朗日子里站在曠野中看到蔚藍的天空，而且天氣越晴朗，天空的藍色越顯得澄澈。天空為什么呈蔚藍色呢？

　　有人猜想，天空中含有一種藍色的氣體，或者大氣本身就是藍色的。事實究竟怎樣？為了解答這個問題，有人做過這樣的實驗：用一根大約三尺長的玻璃管，玻璃管的兩口各用玻璃板封閉起來。太陽光柱可由兩端通過此管。先把管中的空氣完全抽出，然后把空氣、鹽酸以及丁烷基亞硝酸鹽蒸汽的混合物再灌進去。在數分鐘內就起化學反應，產生出微細而均一的質點，浮懸在這混合氣體之內。當太陽光線通過此管時，起初這些質點還少，我們看到管中先有暗的深青色。然后因為化學作用繼續進行，質點的數量增加，光中的顏色也跟著愈變愈鮮明，藍色光輝愈變愈濃。平時，我們也能見到這類現象，例如，當我們看到人在窗口抽香煙時，煙被室外陽光照射，呈現藍色，裊裊上升。

　　天空呈蔚藍色也是這個道理。當太陽光射入地球大氣層時，遇到大氣分子和其它微粒而被散射，這些大氣分子和微粒本身是不會發光的，但是由于它們散射了太陽光，每一大氣分子就變成了一個散射光的光源。它們向四面八方發射出光來。在高空沒有多少飄塵粒子，故以分子散射(瑞利散射)為主，散射光的光強與入射光的波長四次方成反比。陽光所含的七種色中，紫、藍、青光等的波長短，最容易被大氣分子散射出來；而波長較長的橙、紅、黃等顏色的光波透射力最強，被散射便弱，他們能透過這些大氣分子而保持原來的射程方向。這樣光波的分離作用就此發生，在高空的散射光便以紫、藍、青光等為主。另外，散射光線的顏色與微粒的大小有密切關系，微粒越小，則只有短光波遭到散射，對下層空氣分子散射來講，主要是藍色光線被散射出來。因此我們看到的天空是蔚藍色的，而且天氣越晴好，天空越藍。

　　那末高空天空的顏色是否也是藍色的？不一定。愈到高空，天空的顏色愈灰暗，甚至變成黑灰色。

　　原來，愈到高空，空氣愈稀薄，空氣分子數減少得很厲害，分子散射出的光輝就逐漸變弱，天空的亮度因此就愈來愈暗，由青色（離地約8公里以上）遞變為暗青色（離地約11公里），再遞變為暗紫色（離地約為13公里），只有那最易被散射的紫色光波才被高層稀疏的空氣分子散射出來。到二十公里以上的高空，分子更稀少了，散射作用幾乎完全看不出來，沒有散射光，天空當然變成黑灰色的了。

　　低層大氣中含有較多的塵粒，這里的散射以米散射為主，米散射不遵從分子散射那樣的散射規律而是遵從更復雜的規律，陽光被散射后基本上仍為白光，我們也就看到地平線附近的天際為灰白色或青灰色。

　

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