上星期大家可能都已被藍黑色或白金色的裙弄得頭昏腦漲,今次讓我們來探究一些關於顏色的疑惑:為何天空是藍色的?

 

圖1所見,來自白色的日光進入稜鏡時會折射出彩虹的模樣,讓我們知道日光其實是由許多顏色的光所組成。當中藍光的波長較短、紅光的波長則較長。而陽光進入地球大氣時,會被大氣分子吸收,然後向四方八面幅射,這個過程稱為散射(Scattering,如圖2)。大氣分子的大小會影響陽光的散射方式,當大氣分子較大時,米氏散射(Mie Scattering)的影響會較顯著,而其散射方式是不受波長影響的;相反,大氣分子較小時,雷利散射(Rayleigh Scattering)則會較明顯,其散射方式會受波長影響。

 

那麼不同的散射方式會如何影響我們所看見天空的顏色呢?

 

當空氣質素良好,大氣中主要由氮和氧等細小的分子組成,在雷利散射的情況下,由於散射受波長影響,波長較短的藍光比紅光較容易散射。因此天空充滿了被分子散射的藍光,以致我們看見的天空是漫天藍色。

 

相反,雲是大氣中較大顆的水分子,在米氏散射的情況下,由於大粒子的散射並不受波長所影響,沒有一種顏色的光會因較易散射而比另外一種較明顯,因此我們會看見白色的光,而看見的雲亦是白色。在滿雲密佈時,如天空中含有大量的污染物、煙霞等,這些較大的粒子更會阻擋陽光,令天空呈灰白色。

 

而在日出和日落時,由於太陽貼近地平線的一方(見圖3),陽光需穿過較厚的大氣層才到達我們的眼睛,在過程中,大部份的藍光在前方已被散射,所以我們看見的只餘下紅光,因此令夕陽呈現橙紅色。

 

參考資源:

http://www.hk-phy.org/iq/skycolor/skycolor.html

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/atmos/blusky.html

Lutgens and Tarbuck, The Atmosphere8th edition2001

 

 

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