天空为什么是蓝色的(天空为什么是蓝色的)
admin
2023-10-17 03:41:40

还记得《十万个为什么》告诉你:“天空为什么是蓝的吗?”和丁铎尓空气粒子散射模型

记得小时候,《十万个为什么》解释天空为什么是蓝色的时候,大概是这样的意思:& quot空气中有许多微小的物质,如灰尘、颗粒、水蒸气、水滴等。这些物质可以阻挡阳光穿过空气时蓝光、紫光、靛蓝光等波长较短的光,使这些光向其他方向散射,使天空呈现蓝色。"

《十万个为什么》中的这个解释其实基本上是来源于19世纪中期英国物理学家丁多益的天空蓝色散射模型。

根据Tindour散射模型,蓝天是由空气中的粒子、水滴、水蒸气和晶体对蓝色太阳光的散射造成的。那么,如果空间的颜色和深度是蓝色的,那应该和空气中的湿度密切相关,应该会因天空的湿度变化而变化。潮湿地区和沙漠地区天空的蓝色差别很大,但人们发现潮湿地区和沙漠地区的天空颜色几乎都是蓝色的。

然后在19世纪末,英国物理学家蓝天散射模型——受到质疑。

天空为什么是蓝的——瑞利空气分子散射模型

19世纪末,同为英国物理学家的瑞利注意到,即使空气中没有粒子、水蒸气等粒子,即使空气中的氧、氮等分子也能散射太阳光,蓝光系统也容易散射,于是瑞利认为可以把空气中氮、氧分子的散射写成天空是蓝色的主要原因。

然而,空气分子可以是分散的,但这并不意味着空气作为一个整体会有蓝色。前提是,如果空气分子极其均匀,就不会有& quot蓝天& quot空气中的分子。原因就像我们生活中的镜子,可以折射和反射,基本没有散射。

好在空气中的分子基本上是独立的,互不干扰或者很少干扰,所以空气中的分子是随机随机分布的,然后当太阳光穿过空气层时,蓝光被散射,所以天空是蓝色的。

为此,瑞利在1899年《论天空蓝色起源》写道:& quot即使没有外来粒子(瑞利认为丁多益所说的空气中的粒子、水汽、晶体都属于外来粒子),我们依然会有蓝天。"

瑞利关于天空是蓝色的解释更有说服力,很快成为主流,而丁多禅的粒子散射模型则被抛弃。

但瑞利的空气分子模型的本质是将空气定义为理想气体,这并不严重但也不能忽略,因为空气毕竟不是理想气体。

天空为什么是蓝的——爱因斯坦的空气涨落模型

年到1910年,用爱因斯坦港发展的熵的统计热力学理论(混沌测量理论)证明了天蓝色的瑞利空气分子散射模型的缺陷。即使是——里最干净的空气也有起伏,空气本身的密度波动也能散射阳光中的蓝光,而且不亚于我们能看到的蓝天。

从爱因斯坦的空气波动模型,我们可以简单的理解为什么天空是蓝色的。有& quot杂质& quot在无法消除的空气中,也就是空气本身的波动现象。空气密度的波动对太阳光的散射形成了蓝天。

就这样,天蓝起源的物理学,虽然不是爱因斯坦首创,却由爱因斯坦奠定了完整的理论。

这样,瑞利和爱因斯坦的空气分子模型和空气波动模型就是解释天蓝的普遍适用的理论。这个理论不仅解释了纯净空气中的蓝天现象,也解释了为什么纯水和纯玻璃都是蓝色的。

本文参考文献(图文均来自网络,但已删除):《事实就是力量》,2012年第5期,郑文碗文章《天空为什么是蓝色的》。

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