谁造就了璀璨天空?
今年以“鲜艳的天空”颜色命名——为什么天空除了蓝色外还有那么多色彩
天空的颜色
根据油漆制造商多乐士的说法,2022年天空颜色的关键词将是——“鲜艳”。
这种柔和的蓝色我们已经很熟悉了。无论仰望天空的时间和地点,这样天空的颜色都让我们习以为常。
然而,假如你从地平线渐渐抬头,视线扩展到整个天空,在不同的天气,从黎明到午夜,抬头仰望,去观察穹顶之上的颜色,你会发现,天空并非只有一种颜色,而是五彩缤纷的,绚烂无比。近百年来,物理学家们一直在努力探寻为什么天空会呈现出如此多彩的颜色,从丰富多彩的蓝到璀璨的红,还有五光十色的绿。当我们仰头注视这片明亮的天空,沉浸在苍穹之下,我们发现了什么?
多乐士颜色鲜艳的天空与接近地平线的湛蓝的天空相比,几乎没有任何水蒸气(左图),而乌云密布的天空表明水蒸气含量更高(右图)。
图片来源:Daniel Brown,Author provided
这是因为,太阳光是一种由不同波长的电磁波组成的混合色光,而波长的不同恰恰表现在颜色的差异上。一般来说,较短的波看起来偏向于蓝色,稍长的波则看起来是黄色的,更长的波则显示出红色的样子。
当不同的色光一起出现时,便显现出白色光,太阳辐射的混合色光正是如此,但是这些光在到达我们的眼睛之前必须穿过大气层,而大气层中含有许多微粒,它们的直径比太阳光线的波长要小得多。于是当光线照射到这些微粒时,大气中的微粒便会将光线散射到各个不同的方向。这种现象称为瑞利散射。
在这个过程中,波长较短的蓝色光更容易被散射,于是大多我们看到的天空都是蓝色的。与此同时,太阳看起来更偏向黄色,因为它发出的光中许多蓝色光都通过散射削弱了。
在约克郡雕塑公园,通过James Turrell的鹿棚景观装置可以直接看到天空。
(图片来源:Daniel Brown)
白日的天空
白天的天空也并不是到处都是同样的蓝色。你在接近地平线的地方更有可能发现多乐士显然的天空颜色,那里的蓝色更明显或更浅。
这是米氏散射的造成的影响,米氏散射与瑞利散射过程相似,但是相比之下,更多由较大的颗粒(如水蒸气或小水滴中的细微污染颗粒)引起。这些类型的粒子能作用于白光中的红光、黄光和蓝光,并同等程度地去除这些成分,而且这种作用并不会改变穿过大气层或散射回观察者的光的颜色。米氏散射导致了天空变得更白。