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日常生活物理 體育中的物理

天空的顏色與大氣污染

(2004-01-17)

方時的壯麗景象是任何一位藝術家都難以描繪的。但是很少有人知道,我們目睹的大部分顏色是污染造成的。城市的落日和空氣清新的鄉村落日是不同的。

  在非常潔淨、未受污染的大氣中,落日的顏色特點鮮明。太陽是燦爛的黃色,同時鄰近的天空呈現出橙色和黃色。當落日緩緩地消失在地平線下面時,天空的顏色逐漸從橙色變為藍色。即使太陽消失以後,貼近地平線的雲層仍會繼續反射著太陽的光芒。因為天空的藍色和雲層反射的紅色太陽光融合在一起,所以較高天空中的薄雲呈現出紅紫色。幾分鐘後,天空充滿了淡淡的藍色,它的顏色逐漸加深,向高空延展。但在一個高度工業化的區域,當污染物以微粒的形式懸浮在空中時,天空的顏色就截然不同了。圓圓的太陽呈現出桔紅色,同時天空一片暗紅。紅色明暗的不同反映著污染物的厚度。有時落日以後,兩邊的天空出現兩道寬寬的顏色,地平線附近是暗紅色的,而它的上方是暗藍色。當污染格外嚴重時,太陽看上去就像一只暗紅色的圓盤。甚至在它達到地平線之前,它的顏色就會逐漸褪去。

  為什麼在潔淨的空氣中太陽呈現出黃色,同時天空呈現出藍色呢?在19世紀末期,英國物理學家瑞利在1871年首先對此作出了解釋。在地球表面的人是透過經空氣散射的太陽光來看天空的。在潔淨的、未受污染的大氣中,大部分的散射是空氣中的分子(主要是氧和氮分子)引起的,這些分子的大小比可見光的波長要小得多。瑞利理論指出,散射光強和波長的四次方成反比(I