天空為何藍色？ 由於光的散射

2023年11月4日

地球上的高度、地形和氣候隨著地區的不同而有巨大的變化，但有一個因素幾乎是普遍存在的。那就是，所有的多樣性都被一片藍色的天空所覆蓋。但是，天空為何呈現藍色呢？這並不是地球海洋的反射。真正的解釋需要一點粒子物理的知識。
我們看到的藍色天空，是因為來自太陽的光與地球大氣層的相互作用。可見光譜包含了多種顏色，從紅光到紫光。美國國家氣象局的氣象學家Marc Chenard說：當所有的顏色混合在一起時，光看起來是白色的。但是，一旦白色的光從太陽到達地球，一些顏色就開始與大氣中的分子和小顆粒相互作用。
可見光譜中的每種顏色都有不同的波長。例如，紅光和橙光的波長較長，而藍光和紫光的波長則較短。正是波長較短的光，更容易被地球大氣中的空氣和氣體分子散射，也就是被吸收和重新發射到不同的方向，Chenard說：大氣中的分子，主要是氮和氧，通過一種稱為瑞利散射（Rayleigh scattering）的現象，將藍光和紫光向各個方向散射。這就是使天空呈現藍色的原因。
雖然紫光也被散射了，但是有幾個原因使我們看到的天空比藍色更多，而不是紫色，英國格林威治皇家天文台的天文學家Ed Bloomer說：首先，太陽並不是在所有顏色中都產生相等的光照；它包含的藍光比紫光多，所以更多的藍光被散射。此外，我們的眼睛對於不同的顏色並不是同樣敏感的，Bloomer表示：它們對紫光的敏感度較低，這意味著我們更可能看到藍色的色調，而不是紫色的。
這種對藍光的優先散射，也與日出和日落的顏色有關。在日落時，當一個特定的點越來越遠離太陽時，陽光必須穿過更多的大氣層才能到達你的眼睛。當陽光到達你時，所有的藍光都已經被散射掉了。因此，剩下的橙色、紅色和黃色的波長，就成為了日落的顏色。
廣闊的藍色天空是由多種因素共同產生的，Bloomer說：如果你在另一個行星上，你可能會看到一個完全不同的顏色，這取決於外星世界大氣中的分子、揚塵的顆粒，或者附近恆星的光譜。

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