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大气中的光现象景观:蓝天白云景观 |
发布时间:2016-12-31 |
雨过天晴,蔚蓝色的天空清新爽目,夏季,莽莽草原让人心旷神怡,绿茵、 蓝天、白云,对于久居城市的人们很难看到这样的景观。为什么晴朗的天空是蓝色的呢?这并不是大气本身是蓝色的,而是因为太阳光线进入大气层之后, 遇到了大气分子并发生散射的结果。 原来散射不像吸收那样把辐射能转变为热能,而只是改变辐射的方向,使 太阳辐射以质点为中心向四面八方传播。我们知道太阳光是白光,可分为红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光,不同颜色的光,波长不同。如果太阳遇到了直径比自己波长小的分子,则辐射波长越短,散射能力愈强。散射能力与波长的对比关系是:对于一定大小的分子来说,散射能力与波长的四次方成反比。 比如波长为0.7um时的散射能力为1,那么波长为0.3um时的散射能力就为30。 因此波长较短的紫、蓝、青光容易被散射,这样就有一部分散射光布满天空, 所以天空呈现蓝色。 天空蓝色的深浅程度不但有时间的变化,而且也有地区的差异。在一日中, 太阳髙度小时,蓝色程度较弱,:在一年中又因季节的盛行气团而略有差异,蓝色程度一般冬季较弱;在山地则随着海拔髙度的不同而不同,高度增加时蓝色 程度也增大。但随着海拔髙度的增加,由于空气很稀薄,大气分子的数量急剧 减少,分子散射的光会逐渐减弱,天空亮度越来越暗,由蓝而青(8km以上), 由青变为暗青〔11 km以上〕,再逐渐变为暗紫色〔13km以上)到20km以上 的高空,散射作用几乎完全看不到,天空就变为灰黑色了。 低层大气所见的蓝色天空也不是一成不变的。当空气中的尘埃和小水滴较 多时,由于他们的直径和太阳可见光的波长差不多,对各色光的散射程度基本 相同,这砦质点的散射光就是各色光的复合光即白光,这样天空蓝色就掺进了 白光,而呈现淡蓝色,空气中尘埃杂质越多,天空蓝色也就越淡。当雨过天晴 时,天空被雨水冲洗得非常干净,空气中几乎只有分子,所以大量的蓝紫光被 散射在天空,这便是“雨过天青”的原因。 在天空不同部位,蓝色程度也是不一样的,天顶蓝色最深,地平线附近颜 色较浅。这是因为愈靠近地面,大气中的尘埃和水汽越多,来自地平线的光线, 在大气中通过的路径长,遇到的粗粒子多,粗粒散射的白光和大气分子散射的 蓝光混为一体,使蓝光变浅,给人一种混浊的感觉。而来自天顶的光线因遇到 粗粒子较少,分子散射的蓝色光比例大,所以蓝色就深一些。 有时空气中的小水滴和尘埃较多,而且半径也较大,这些较大的粗粒子的 散射和分子散射的性质相反,波长较长的黄橙色散射的多一些,使天空呈现黄 色。当然,反过来说,天空黄色时就说明大气中存在较大的水滴和尘埃,预示 可能出现降水,因此民间有“天黄有雨”之说。 |