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当太阳下山时,为什么太阳周围的天空都是红色的?看完恍然大悟

2019-08-26 08:42:06

夕阳为什么是红色的?好问题。 最笼统的回答是光被大气中的粒子折射,而红端在光谱中正好是可见的那个。为了更好地理解这个问题,你就得对光在空气中是如何行为的,大气的组成,以及光的颜色,波长和瑞利散射都有一个基本的了解。而本文将提供理解这些东西所需的一切信息。

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地球的大气层是夕阳颜色的主要决定因素之一,大气层绝大部分是由气体组成,这其中还有少量其他分子掺杂其中。由于大气层完全包裹着地球,因此它会影响你目之所及的方方面面。我们大气中最常见的气体是氮(78%)和氧(21%)。

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那剩下的百分之一是由微量气体,如氩气,水蒸气和许多小的固体颗粒组成,如灰尘,烟尘和灰烬,花粉和海洋中的盐。暴风雨过后或海洋附近的空气中可能会有更多的水。而火山可以将大量的尘埃颗粒高高排放到大气中。污染则是增加了不同的气体或烟尘和灰烬到大气中。

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接着,你就得着眼于光波和光的颜色了。光是一种以波的形式传播的能量。光是振动电场和磁场的波,是电磁频谱的一部分。电磁波以光速(299,792公里/秒)在空间中传播。辐射的能量取决于它的波长和频率。波长是波峰之间的距离。频率是每秒经过波的个数。光的波长越长,频率越低,所包含的能量也就越少。

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可见光是我们的肉眼可见的电磁光谱的一部分。来自灯泡或太阳的光可能看起来是白色的,但它实际上是多种颜色的组合。光可以被棱镜分成不同的颜色,而彩虹就是一种自然的棱镜效果。光谱的颜色相互融合,你中有我,我中有你。不同的颜色有各自不同的波长,频率和能量。紫色具有最短的波长,这意味着它具有最高的频率和能量。红色具有最长的波长,因此它有着最低的频率和能量。

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要合而观之,我们就需要考虑光在我们星球空气中的活动。光沿直线移动,直到与气体分子、灰尘或其他任何东西相互干扰。光的变化取决于光的波长和粒子的大小。尘埃颗粒和水滴比可见光的波长大得多,所以它会在不同的方向反弹。反射的光看起来是白色的,因为它仍然包含所有之前相同的颜色,但是气体分子比可见光的波长小。当光线撞到它们时,它们的表现就变得不同了。

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图解:激光器的光束是在可见的,部分原因是因为存在于空气中的各种颗粒和分子的瑞利散射。

光照射到气体分子后,一些光可能会被吸收。后来,气体分子向不同的方向辐射光。辐射的颜色与吸收的颜色相同。不同颜色的光受到的影响不同。所有的颜色都可以被吸收,但是较高频率(蓝调)比较低频率(红色)更容易被吸收。这个过程称为瑞利散射。

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图解:瑞利散射在日落之后更加明显。这张照片是在日落后,大约一小时在500米海拔高度拍摄,方向对着着在地平线上的太阳。

“为什么夕阳是红色的呢?” 长话短说,那就是:在日落时,光线在到达你之前必须在大气中旅行得更远,所以更多的光线被反射和散射了,太阳显得更加暗淡。太阳本身的颜色似乎发生了变化,先变橙,再变红。因为更多波长短的蓝色和绿色现在已经被散射掉了,所以只剩下较长的波长(红色,橙色)被我们看到。

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相关知识

日落、夕阳是每日太阳因为地球自转的结果而消失在地平线下的现象。因为日没而创造出的大气层状况,包括发生在太阳消失在地平线之前和之后的事件,通常也都与日没有关。

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图解:大约在天文学的日落前一分钟的太阳。

日落时间在天文学上的定义是太阳盘面的边缘完全消逝在西方地平线下的时间。由于光线在大气层内的折射,下沉的阳光路线在接近地平线的附近已经被高度的偏折,使得视太阳日没时,真实的太阳已经在地平线下约一个太阳的直径(约0.5°)。日没不能与薄暮(dusk)混淆,这是黑暗降临的时刻,此刻太阳位于地平线下18°。从日没到薄暮的期间称为暮光。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. universetoday-七七的晏宝宝不要生气

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